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Généralités sur les Transistors :

Un transistor est un dispositif semi-conducteur à trois électrodes actives. Il peut jouer deux fonctions : celle d’amplificateur ou celle d’interrupteur. Les transistors sont essentiellement de type BJT et FET (Figure II.1). La principale différence entre ces deux grandes familles de transistors est que le transistor bipolaire est contrôlé par le courant alors que le transistor FET est contrôlé par la tension. Par contre, il existe plusieurs autres différences entre les deux types de transistors telles que les indications. Lorsqu’on représente un transistor sur un schéma électrique, on utilise des lettres pour indiquer la fonction de chacune de ses trois électrodes. Pour un transistor bipolaire, on utilise les lettres C, E et B (C désigne le collecteur, E pour l’émetteur, et B la base). Pour un transistor FET, on y utilise les lettres D, G et S (D désigne le drain, G pour la grille, et S la source).

L’impédance d’entrée pour un FET est élevée contrairement à l’impédance d’entrée d’un BJT. Le transistor FET supporte de plus haut courant comparé au BJT ainsi que le FET a un facteur de bruit inférieur au transistor bipolaire. Un autre avantage c’est que le transistor FET peut être fabriqué très petit (c’est-à-dire qu’il occupe une très petite zone sur une puce IC) avec un coût réduit. Figure II. 1 : Représentations symboliques des deux familles de transistors Le transistor à effet de champ: Le transistor à effet de champ, appelé TEC en français et FET en anglais (Field Effect Transistor) a été inventé à la fin des années 1920 par J. E. Lilenfeld, mais n’a pu être réalisé avant la fin des années 1950. C’est un dispositif à semi-conducteur unipolaire, c’est-à-dire il fonctionne avec un déplacement d’un seul type de porteurs de charge (porteurs majoritaires), soit les trous ou les électrons, il a deux structures : le transistor à effet de champ à jonction (JFET) ou le transistor à effet de champ à couche d’oxyde de silicium (MOSFET) avec les deux catégories (les transistors de canal P et les transistors de canal N). On le considère une source de courant commandée en tension à travers sa grille (électrode de commande). Le TEC est dédié à l’utilisation dans les différentes applications qui exigent une haute fréquence de fonctionnement, et à haute température.

Microcontrôleur : Aujourd’hui, on trouve les microcontrôleurs presque partout, leur production se chiffre en milliards par an, surtout que l’électronique embarquée fait plus que jamais partie de notre vie quotidienne, et les technologies d’intégrations ont suffisamment progressées. Ils sont utilisés dans divers domaines d’applications (domestiques ou industrielles) qui ont besoin de systèmes intelligents afin de réduire le nombre de composants sur le circuit électronique et donc fiabiliser le circuit, à savoir: L’électroménager, le transport, les équipements médicaux, réseaux et télécommunication, l’industrie aérospatiale, l’automatisation industrielle, les technologies de la sécurité et bien d’autre. Un Microcontrôleur est un composant électronique intégré programmable comprenant dans un seul boitier un processeur (CPU), des mémoires de programme et de données, des ports d’entrée sortie binaires(E/S), ainsi que d’autres périphériques spécifiques des domaines ciblés (contrôleur de bus CAN, convertisseur analogique numérique, etc.). Il en existe de nombreuses versions, qui diffèrent suivant les périphériques installés.

On peut alors dire qu’un microcontrôleur peut répondre exactement au même schéma bloc d’un système informatique (une carte-mère d’un ordinateur par exemple), il s’agit toutefois pas tout à fait des mêmes dispositifs. Ce qui est intéressant, c’est que tout ce système informatique peux tenir dans un seul circuit intégré. Donc puisqu’un microcontrôleur est un circuit intégré qui contient tout un système informatique, il y a une mise en oeuvre électronique qui doit être faite, on doit s’intéresser principalement aux aspects logiciels (software) puis aux aspects matériels (hardware). Un microcontrôleur peut fonctionner de manière autonome après programmation, il devient capable de traiter, de stocker et de restituer de l’information afin d’effectuer une ou plusieurs tâches très spécifiques. L’objectif principal de l’utilisation des microcontrôleurs est d’offrir le plus de performances et de services pour un cout minimal de la puce. Les différentes parties d’un microcontrôleur : On va retrouver à l’intérieur d’un microcontrôleur les éléments suivants : Le CPU (Central Processing Unit) ou Processeur : C’est la Partie intelligente de système informatique qui traite les données et prend des décisions. Il n’occupe qu’une petite partie de la surface réelle du silicium d’un microcontrôleur, laissant un espace supplémentaire pour d’autres fonctionnalités.

Détection de passage par zéro : Pour créer la PWM avec le pic 16f876a on a besoin de détecter le passage par zéro. Tout d’abord, notre étude est basée sur un signal redressé en double alternance, alors nous avons commencé par appliquer la méthode de détection de passage par zéro à l’aide de microcontrôleur, en utilisant l’alimentation monophasé du secteur 230 v AC, un pont redresseur et un opto-coupleur : – le pont redresseur rectifie cette tension alternative en une tension DC non filtré ce qui implique une tension redressée double alternance (figure 2) (sachant que la fréquence du secteur est de 50hz). Après le redressement de l’alimentation on a réalisé un montage à l’aide de l’opto-coupleur pour détecter le passage par zéro (figure-3-). L’opto-coupleur est alimenté à travers une résistance (pour garantir une tenue en tension supérieure à 360V) de 15 kOhms. Le courant dans la LED de l’opto-coupleur atteint la valeur minimale de100 μA à 400 μs et maximale nominale de 1.2 mA. Le LED a naturellement un seuil de l’ordre de 1.6 V, ce qui facilite l’immunité du dispositif de détection du zéro à tensions HF présentes autour du zéro. La LED peut accepter un courant pic d’une vingtaine de mA, cela correspond à des sur tensions de l’ordre de 6 kV.

Par contre, le coefficient de transfert en courant d’un opto-coupleur est un paramètre très variable et il influe directement sur l’instant de détection. Le courant dans la LED de l’opto-coupleur varie continûment de 0 à 1.2 mA. La fenêtre à détecter (+/-400 μs) correspond à un courant dans la LED de 100 μA. La vitesse de variation de ce courant est faible, de l’ordre de 250 μA/s. On a choisi l’opto-coupleur parce qu’il assure une parfaite symétrie du créneau de détection par rapport au zéro secteur qu’on a pu visualiser à l’aide de l’oscilloscope du logiciel proteus isis figure (-4-). Maintenant il faut trouver un dispositif qui permet au microcontrôleur de connaître avec précision l’instant de début de la fenêtre de transmission. On peut y arriver facilement si le créneau de détection de l’optocoupleur est symétrique par rapport au passage par zéro. Dans ce cas, il suffit de mesurer la largeur du créneau, de calculer la moitié de cette valeur et on a la position précise du passage par zéro même si la largeur du créneau varie fortement. On suppose qu’il existe un timer 8 bits qui doit tourner à une vitesse inférieure à 25600 Hz pour éviter de déborder en moins de 10 ms. La valeur la plus proche est 15625 Hz (1 MHz pré divisé par 64). Le timer doit donc tourner entre 98 et 255, avec un pas toute les 64 ms. On suppose qu’une interruption va se déclencher sur le front descendant du créneau. Par conséquence le PIC 16f876a est codé pour activer l’interruption externe, une interruption est générée sur le front descendant de RB0/INT qui se trouve à la patte 21 (port B du PIC 16f876a) (figure-5-) qui détecte le passage par zéro; Ce qui permet à notre pic à l’aide d’un programme en langage micro c à l’aide du programmateur soft mikroC PRO for PIC de générer une impulsion qui est notre PWM (figure-6-). N.B : ce programme génère unePWM avec un pas fixe ; pour cela nous avons remédié ce problème par suit.