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III. Montage à transistor

La problématique :

Nous voulons commander une lampe 230V à l'aide d'une carte arduino. Directement ce n'est bien évidemment pas possible. Pour cela nous disposons d'un relais dont la bobine est en 12V (ses contacts acceptent eux le 230V). Les sorties arduino fournissent du 5V. Tout cela semble bien incompatible et pourtant le montage suivant permet à la carte arduino de commander une lampe 230V

Ci-dessous le montage à simuler :

Les composants du montage :

  • La résistance R1 (1kΩ) est à prendre dans la librairie des composants (component – from libraries – Resistors – 2 Watt Metal film).
  • Le générateur continu de 5V (simulant la carte arduino) est à choisir dans la rubrique 'Generator – DC'.
  • Le relais est à prendre dans la librairie des composants (component – from libraries – Switches & Relays – Animated Relay model).
  • La masse (le 0V) est à choisir dans la rubrique ' Terminal – Ground' .
  • Le transistor est à prendre dans la librairie des composants (component – from libraries – Transistors – Generic – Generic NPN bipolar transistor).
  • Pour les appareils de mesures il faut aller dans la rubrique 'virtual instrument' puis choisir celui que vous voulez (DC Voltmeter ou DC Ammeter). Pour l'ampère-mètre bien paramétrer Miliamps (click droit + Edit properties).
  • Le bouton poussoir : component – from libraries – Switches & relays - Button


a) Simulez le montage, relevez les valeurs des courants et expliquez ce qui se passe.

b) Sachant que la tension VCE aux bornes du transistor (entre la flèche indiquant l'émetteur et le collecteur) a pour valeur 0,07V et que la résistance de la bobine du relais vaut 240Ω, retrouvez par le calcul la valeur du courant traversant le relais.

c) Faites des essais en augmentant la résistance R1 et complétez le tableau suivant:

R1 (en Ω)

1000

2000

5000

10000

25000

50000

Ibase= IR1

Irelais

Relais actif ?

d) Essayez d’expliquer ce qui se passe sachant que le gain du transistor β=100 et que la formule applicable au transistor est IC= β *IB (IB= courant dans la base ici IR1 et IC = Irelais)