Partie A : Grandeur physique mesurée pour la qualité de l’eau.
Partie B : Données issues du capteur.
Partie C : Filtrage des données issues du capteur.
Partie D : Transmission des données.
Partie E : Autonomie des stations de mesure.
Partie A : Grandeur physique mesurée pour la qualité de l’eau.
Partie B : Données issues du capteur.
Partie C : Filtrage des données issues du capteur.
Partie D : Transmission des données.
Partie E : Autonomie des stations de mesure.
1. Prévisions des crues.
2. Prévisions des incendies.
3. Mesure de la pollution de l’air.
4. Contrôle de l’environnement dans une serre.
5. Contrôle de machines industrielles.
6. Gestion de l’éclairage public.
1. Etude théorique du filtre RC ( gain et déphasage)
2. Simulation avec le logiciel ISIS ( tracé des diagrammes de Bode : gain et déphasage )
3. Mesures point par point ( tracé des diagrammes de Bode : gain et déphasage)
1. Exemples d’utilisations de filtres analogiques.
2. Définitions : transmittance, gain, différence de phase, fréquence de coupure, bande passante, diagramme de Bode.
3. Filtres parfaits. Notions de gabarits. Approximations possibles.
4. filtre passe bas du 1er ordre : Forme canonique, gain, déphasage, réalisations possibles, action sur un signal périodique.
Un circuit simple est soumis à une tension sinusoïdale uE(t).
L’objectif est de déterminer les caractéristiques de la tension uS(t) (amplitude et phase à l’origine) pour différentes fréquences du signal d’entrée.
Simulation à l’aide du logiciel ISIS.
Réalisation du montage et mesures à l’oscilloscope.
En électrotechnique.
En analyse du signal.
En transmission du signal.
Autres domaines (mathématiques,mécanique, physique…)
Amplitude, valeur efficace.
Fréquence, pulsation.
Phase à l’origine.
Déphasage entre deux signaux.
Cliquer sur l’image pour voir l’animation :« déphasage entre deux signaux sinusoidaux »
Propriétés de l’onde EM. Emission. réception. Propagation.
Fréquence et longueur d’onde.
Différents types d’antennes.
Antenne isotrope.
Antenne réelle.
Diagramme de rayonnement.
Gain de l’antenne.
Angle d’ouverture.
Coefficient PIRE.
Bilan de liaison.
Construction de l’antenne PB4 à Pleumeur Bodou en 1976. Source : wikipedia
Mise en oeuvre du capteur I2C TMP102.
Configuration en mode lecture 12 bits.
Visualisation des trames I2C.
Décodage des trames I2C.
Utilisation du bitscope.
1. Réaliser l’enregistrement d’un son.
2. Exporter les données ( .txt ou .wav)
3. Modifier les deux paramètres de la numérisation:
– Fréquence d’échantillonnage
– Nombre de bit par échantillon
Dégradation du signal lorsque la quantification diminue
Problème : on veut déclencher un actionneur lorsque la grandeur mesurée par un capteur dépasse une certaine valeur.
Comparateur un seuil : caractéristiques, chronogrammes, algorithme, réalisation matérielle.
Comparateur deux seuils : caractéristiques, chronogrammes, algorithme, réalisation matérielle.
Exercice : mise en forme d’un signal I2C.
Valeurs max, crête à crête.
Valeur moyenne.
Période, fréquence.
Spectre.
Type de filtre, ordre du filtre.
Allure du signal de sortie.
Sensibilité.
Equation de la caractéristique.
Quantum d’un CAN.
Résolution d’un capteur numérique.
Décodage d’une trame.
Equation de récurrence.
Récursivité.
Schéma bloc.
Transformée en z.
Stabilité.
Constellation QAM.
Débit de symboles R et débit D.
Amplitude et phase d’un symbole.
Signaux I et Q d’un symbole
CodeNRZI
Code Manchester
1. Mettre en œuvre un capteur de température avec affichage.
2. Déclencher un actionneur (buzzer puis ventilateur) lorsque la température dépasse une certaine valeur.
3. Afficher la température dans une page web.
Communication série, communication parallèle, communication synchrone et asynchrone, communication halfduplex, communication fullduplex.
Comment le maître identifie-t-il les différents « esclaves » ?, déroulement la communication I2C, trames émises, chronogrammes observés.
Capteur de température TMP102, potentiomètre numérique AD5171, télémètre à ultrasons, accéléromètre, Nunchuk, ..
#include <Wire.h>, Wire.fonction()
begin(), requestFrom(adresse, quantite), beginTransmission(adresse) , endTransmission() , write(), available(), read().
Capteurs analogiques. Capteurs numériques.
Capteur tout ou rien.
Capteur analogique.
Capteur numérique.
Etendue de mesure.
Domaine de linéarité.
Résolution.
Sensibilité.
Erreur absolue, erreur relative.
Rapidité.
Les actionneurs servent à réaliser une action et sont pilotés par le système. Ils sont donc en sortie du système. Par exemple, pour l’application «Mesure de la qualité de l’eau de mer dans le bassin», on pourrait actionner une électrovanne pour ajouter de l’eau dans le bassin.
Une électrovanne est une vanne commandée électriquement. Grâce à cet organe, il est possible d’agir sur le débit d’un fluide dans un circuit par un signal électrique.
Il existe deux types d’électrovannes :
– tout ou rien = Fermé/ouvert = actionneur TOR.
– proportionnelle = débit réglable = actionneur analogique.
1. Réaliser un programme Arduino permettant de commander un actionneur ANALOGIQUE via la liaison série.
2. Réaliser un flow Node Red permettant de commander un actionneur ANALOGIQUE.
3. Piloter un moteur 30 W à l’aide du slider
Fréquence d’échantillonnage.
Condition de Shannon.
Repliement de spectre.
Tension pleine échelle.
Résolution. Quantum. Erreur.
Troncature ou arrondi.
Eléments d’une chaîne de traitement analogique/numérique/analogique.
Modulation QAM.
Constellation.
Signaux i(t) et q(t).
Calcul des valeurs d’amplitude.
Calcul des valeurs de phase.
Allure du signal modulé.
Débit de symbole (bauds).
Débit binaire (bit/s).
Transmission synchrone.
Transmission asynchrone.
Capturer les trames à l’oscilloscope
Interpréter les données transmises
Insuffisance de la représentation temporelle.
Spectre d’un signal simple.
Exemple de signaux réels.
Comment obtenir le spectre d’un signal?
Exemple d’utilisation de la FFT : MP3.
Autre Représentation fréquentielle.
Décomposition d’un signal périodique.
Décomposition de signaux usuels.
Taux de distorsion harmonique.
Décomposition :carré, triangle, redressé, dent de scie, créneau.
Reconstitution Exemple du signal carré et triangle.
Déterminer la valeur moyenne et efficace à partir du spectre
Exploiter un spectre en dBV
1. Spectres – Bande occupée.
2. Codage binaire et M-aire.
3. Qualité d’une transmission.
4. Rôle du récepteur.
5. Interférence entre symboles.
6. Diagramme de l’oeil.
Les actionneurs servent à réaliser une action et sont pilotés par le système. Ils sont donc en sortie du système. Par exemple, pour l’application «Mesure de la qualité de l’eau de mer dans le bassin», on pourrait actionner une électrovanne pour ajouter de l’eau dans le bassin.
Une électrovanne est une vanne commandée électriquement. Grâce à cet organe, il est possible d’agir sur le débit d’un fluide dans un circuit par un signal électrique.
Il existe deux types d’électrovannes :
– tout ou rien = Fermé/ouvert = actionneur TOR.
– proportionnelle = débit réglable = actionneur analogique.
1. Réaliser un programme Arduino permettant de commander un actionneur TOR via la liaison série.
2. Réaliser un flow Node Red permettant de commander un actionneur TOR.
3. Réaliser un flow Node Red permettant de commander une led RVB
Relever les oscillogrammes et les spectres de signaux périodiques à l’aide de l’oscilloscope numérique.
u1 : signal sinusoïdal d’amplitude 5V et de fréquence 100Hz.
u2 : signal triangulaire d’amplitude 5V et de fréquence 100Hz.
u3 : signal carré d’amplitude 5V et de fréquence 100 Hz.
u4 : signal en créneaux 0/5V de rapport cyclique 75% , f = 100 Hz.
(1) Régler le GBF pour obtenir le signal voulu.
(2) Relever l’oscillogramme, avec les mesures de la valeur moyenne et de la valeur efficace.
(3) Relever le spectre du signal à l’aide la fonction FFT: (bouton Math, sur l’oscilloscope)
(4) Relever les amplitudes et les fréquences des différentes raies dans un tableau.
(5) Tracer le spectre d’amplitude U= fonction (f) avec U en V.
(6) Retrouver la valeur moyenne et la valeur efficace du signal à partir du spectre.
Format de la trame : 1 bit de start +8 bits LSB en premier + 1 bit de parité + 1 bit de stop.
Codes NRZ, NRZI, Manchester. Modulations ASK, FSK, PSK, QAM.
Exemple d’une trame en format manchester.
Quelles sont les fréquences audibles?
Valeurs en dB.
Timbre d’un son.
Note la3 du diapason .
Spectre et spectrogramme.
Note la3 pour différents instruments.
Différents types de bruits.
Tonalités DTMF.
Spectres de signaux périodiques usuels.
Interférences destructives.
Reconstitution d’un signal périodique.
Formats audio MP3 (format destructif).
Spectrogramme d’un signal carré de fréquence 500Hz de durée 1s :
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