Situation problème :
Dans la voiture de son père, votre neveu a lu sur le tableau de bord : « volume d’essence restant dans le réservoir 5 litres » il vous contacte pour savoir quel mécanisme a permis d’évaluer ce volume.
Comment fonctionne le dispositif permettant de détecter et d'afficher le volume de carburant dans le réservoir d’un véhicule?

Objectifs :
• Schématiser et donner les éléments qui constituent une chaine électronique
• Donner et expliquer le fonctionnement de quelques chaines électroniques telles que :
⇒  Commande d'une sirène par photorésistance et transistor
⇒  Indicateur de niveau d'eau par électrodes et transistors

Une chaîne électronique est un dispositif qui transforme un signal d'entrée (grandeur physique) en un autre signal par le biais d'un organe de traitement et approvisionné en énergie électrique.

Globalement, une chaine électronique comprend :
⇒ Un ou plusieurs capteurs à l'entrée dont le rôle est de capter une grandeur physique et de la transformer en grandeur électrique (tension ou courant)
⇒ Un bloc électronique de traitement entre les capteurs et les actionneurs qui traite la grandeur électrique (tension ou courant) et l'envoie aux actionneurs
⇒ Un ou plusieurs actionneurs à la sortie qui reçoivent une tension ou un courant qu'ils transforment en grandeurs physiques (réponse).
Exemple de chaines électroniques : la calculatrice, le poste radio, le téléviseur, l’ordinateur …

I Étude de la commande d’une sirène par photorésistance et transistor

Un buzzer (anglicisme) ou « bipeur » est un élément électromécanique ou piézoélectrique qui produit un son caractéristique quand on lui applique une tension électrique.
Nous comprenons que son utilisation dans une chaine électrique peut permettre de commander un buzzer ou détecter la lumière.

I.1 La commande d'une sirène par photorésistance et transistor :

Le schéma de montage d’une alarme à détecteur de présence est représenté par la figure ci-dessous.

Principe de fonctionnement de la commande d'une sirène par photorésistance et transistor

Le transistor T est un interrupteur commandé en courant. Ainsi, on constate que :
Si \({I_B} = 0A\) alors \({I_C} = 0A\), le transistor est bloqué.
SI \({I_B} \succ 0A\) alors \({I_C} \succ 0A\), le transistor est saturé.
Lorsqu'on bloque les rayons ultraviolets qui frappent la LDR «light dependent resistor (résistance dépendant de la lumière) », aucun courant ne traverse la LDR.
Alors \({V_A} - {V_B} = 0 \Rightarrow \) \({V_A} = {V_M} = 0\)
La base du transistor est connectée à la masse (0V) : le transistor est bloqué, le buzzer reste silencieux.
Lorsque les rayons ultraviolets frappent la LDR, un courant traverse la LDR.
Alors: \({V_A} - {V_B} \succ 0 \Rightarrow \) \({V_A} \succ {V_M} = 0\)
La base du transistor est connectée à une tension positive car \({V_A} \succ 0\)) : le transistor est saturée, le buzzer retentit.

I.2 Étude d’un détecteur crépusculaire

Il est question ici de câbler un dispositif qui permet de détecter la lumière et éteindre une lampe dans une pièce, il concourra à l’économie d’énergie.
Voici le schéma synoptique du montage
Le schéma du montagne est le suivant

Le principe de fonctionnement d'un détecteur corpusculaire

Lorsque la LDR est dans l'obscurité (la nuit), aucun courant ne traverse la LDR.
Alors \({V_A} - {V_B} = 0 \Rightarrow \) \({V_A} = {V_M} = 0V\)
La base du transistor est connectée à la masse (0V) : le transistor est bloqué, la bobine \({L_R}\) n’est pas traversée par un courant, le commutateur K reste à NC et la lampe demeure éclairée car elle est en circuit fermé avec le réseau.
Lorsque la LDR est éclairée (le jour), un courant traverse la LDR.
Alors \({V_A} - {V_B} \succ 0 \Rightarrow \) \({V_A} \succ {V_M} = 0V\)
La base du transistor est connectée à une tension positive car (\({V_A} \succ 0\)) : le transistor est saturée, la bobine LR est pas traversée par un courant, le commutateur K bascule à NO et la lampe s'éteint car elle est en circuit ouvert avec le réseau.

II. Évaluation du niveau d’eau par électrode et transistor

Un indicateur de niveau permet de surveiller le niveau du liquide dans un réservoir. Ainsi, l'augmentation, la diminution ou la présence d'un liquide peut être contrôlée (par exemple pour activer automatiquement d’une pompe lors d'inondations ou pour couper l'eau si le tuyau d’une machine devrait s'éclater.
Généralement la détection par niveau se fait par plusieurs méthodes :
• La méthode hydroélectrique ou on utilise la mesure par capteur à flotteur, la mesure par capteur à plongeur, la mesure par capteur de pression
• La méthode électrique ou on utilise les capteurs conductimétries et les capteurs capacitifs
• La méthode par ondes acoustiques
• La méthode par absorption de rayonnement gamma...

Principe de fonctionnement de la commande du niveau d'eau par électrodes et transistors

Schéma du montage
Lorsque l’électrode EL₁ est touchée par l'eau, l'eau a atteint son niveau maximal (H), la base du transistor T₁ (B₁) est alimentée via R₁, le château et l'eau : le transistor T₁ est saturé et la LED L₁ s'allume.
Dans le principe du remplissage de l'eau dans le château, on aura aussi l'électrode EL₁ qui sera touché par l'eau. La base du 'transistor T1 (IQ) est alimentée via Eh, le château et l'eau, le 'transistor 'T₁ est saturé et base du transistor T₃ (B₃) se retrouve connecté à la masse M ce qui le bloque et la LED L₁ reste éteinte.
Lorsque l'électrode EL₁ n'est pas touchée par l'eau, l'eau a dépassé son niveau minimal (B), la base du transistor T₁ (B₁) n’est pas alimentée : le transistor T₁ est bloqué mais la base du transistor T₃ est alimentée via RQ, la LED L₁ s'allume.

Ce cours a été inspiré du cours de ESSONO NSOE Dieudonné, PLEG électrotechnique