SIGNAL INTERMITTENT

Mise en situation

On souhaite obtenir un signal lumineux avec une diode électroluminescente (DEL en français ou LED en anglais) pilotée par une carte Arduino UNO.

Hypothèses et données

Caractéristiques du signal

La DEL doit s'allumer durant 0,5 s, puis rester éteinte pendant 7,5 s, et ce de manière répétitive.

Câblage du prototype

Caractéristiques d'une sortie de la carte Arduino UNO

• Tension prenant deux valeurs possibles : U = 0 V ou 5 V
• Intensité avec la valeur à ne pas dépasser : I_max = 20 mA

Tension aux bornes d'une DEL

La tension aux bornes d'une DEL, lorsqu'elle est passante, varie peu selon l'intensité qui la traverse.

Les valeurs des tensions de seuil U_seuil ci-dessous constituent une bonne approximation.

Valeurs des résistances

La résistance électrique s'exprime en ohms (Ω). Les valeurs des résistances sont choisies dans la série normalisée E24, dédiée à l'électronique grand public.

E24 (±5%) :
24 - 27 - 30 - 33 - 36 - 39 - 43 - 47 - 51 - 56 - 62 - 68 - 75 - 82 - 91
100 - 110 - 120 - 130 - 150 - 160 - 180 - 200 - 220 - 240 - 270 - 300
330 - 360 - 390 - 430 - 470 - 510 - 560 - 620 - 680 - 750 - 820 - 910

Symboles électroniques

Travail demandé

1. Quelles sont la période T en s et la fréquence F en Hz de ce signal?
2. Compléter le schéma de câblage ci-dessous.
   
   
   
   
3. Une DEL rouge éclaire au maximum.
   • Quelle résistance minimale R_mini doit être placée en série pour ne pas dépasser l'intensité maximale?
   • Choisir la résistance du commerce immédiatement supérieure.
   • Compléter le tableau pour les autres couleurs de DEL.

   Couleur		Rouge	Orange	Vert	Bleu	Blanc
   Résistance (Ω) minimale	Calculée
   	Choisie

4. Une DEL rouge, alimentée en 10 mA, éclaire modérément.
   • Quelle résistance R doit être placée en série pour cette intensité?
   • Choisir la résistance du commerce la plus proche.
   • Compléter le tableau pour les autres couleurs de DEL.

   Couleur		Rouge	Orange	Vert	Bleu	Blanc
   Résistance (Ω) pour I ≈ 10 mA	Calculée
   	Choisie

5. Une résistance de 300 Ω protège une DEL rouge.
   • Quelle intensité I, en mA, traverse cette DEL?
   • Compléter le tableau pour les autres couleurs de DEL.

   Couleur	Rouge	Orange	Vert	Bleu	Blanc
   Intensité (mA) pour R = 300 Ω

6. On retient finalement une DEL blanche avec une résistance de 100 Ω. Quel courant traverse le circuit? Est-il possible de remplacer la DEL blanche par une DEL rouge?
7. Pour le cas où l'anode et la cathode entreraient en contact, à cause d'une mauvaise soudure, de la proximité entre les conducteurs, quelle valeur faut-il donner à la résistance pour ne pas dépasser l'intensité limite?
8. La tension délivrée par une pile de 1,5 V suffit-elle à allumer une DEL et vérifier ainsi son fonctionnement? Sinon, combien faut-il de piles placées en série?

Annexes

Programme pour la carte Arduino UNO

void setup() {
  pinMode(6, OUTPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(6, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(6, LOW);
  delay(7500);
}

Loi d'Ohm

U = R . I

• U : Tension en V
• R : Résistance en Ω
• I : Intensité en A

Compléments sur les DEL

• La tension de seuil U_seuil se note souvent V_f pour forward voltage en anglais.
• Certaines DEL possèdent une résistance intégrée permettant une alimentation directe en 5 V.