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SN1 : cours fibres optiques

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Notions abordées :

1. Comparaison fibre optique /câble.
2. Principe de propagation de la lumière dans le fibre.
3. Différents types de fibres.
4. Définition du dBm.
5. Atténuation dans une liaison optique.
6. Bilan de liaison.
7. Emetteurs optiques.
8. Récepteurs optiques.

SOUDUREsoudure entre 2 fibres optiques

SN1 : Prise en main du logiciel SCILAB

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SCILAB (Scientific Laboratory) est un logiciel libre de calcul numérique. Il peut être utilisé pour le traitement du signal, l’analyse statistique, le traitement d’images, etc.

Il peut exécuter des instructions en ligne de commande (console), ainsi que des fichiers de commande (scripts contenant des instructions  au format texte).

SCILAB est un langage interprété. Il permet de réaliser de nombreuses applications dans le domaine de la physique.

Il est complété par un environnement graphique Xcos, comparable à l’environnement graphique SIMULINK fourni avec MATLAB.

Dans ce TP, on utilisera la console et l’éditeur de script SCINOTES.

Documents

SN 1 : TD transmission par câble

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Exercice : paire torsadée dans un réseau CAN

Mesure de l’atténuation d’une paire différentielle torsadée.
Impédance caractéristique et résistances de terminaison.
Comportement d’une paire différentielle torsadée en régime impulsionnel.

SN1 : TD ligne de transmission

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champs

Notions abordées

Présenter les différents types de lignes de transmission : Ligne bifilaire, coaxiale.
Décrire le modèle équivalent de la ligne de transmission à l’aide de ses paramètres linéiques.
Définir l’impédance caractéristique d’une ligne de transmission.
Donner et utiliser son expression dans le cas d’une ligne sans pertes.
Étudier expérimentalement la transmission d’une impulsion et d’un échelon dans le cas d’une charge nulle, infinie ou adaptée.
Définir le coefficient de réflexion.

Ligne de transmission.

SN1 : TD ondes électromagnétiques.

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Ondes électromagnétiques :

Exercice 1 : Sources d’ondes électromagnétiques – fréquence et puissance d’émission – valeur du champ électrique.
Exercice 2 : Propagation de l’onde pour la liaison hertzienne TNT.
Exercice 3 : Parcours multiple d’une onde électromagnétique.

SN1 : correction DS BILAN 1ère année 2H

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Exercice 1 : Extrait BTS  : Installation de panneaux photovoltaïques avec dispositif suiveur de soleil (SUN TRACKING) : module capteur – quelques éléments sur le dispositif chargé de déterminer l’azimut.

Exercice 2 : Caractéristiques temporelles d’un signal PWM : période, fréquence, amplitude , amplitude crête à crête, rapport cyclique, valeur moyenne, valeur efficace.

Exercice 3 : Filtrage analogique du signal : spectre du signal d’entrée,  lecture du diagramme de Bode, fréquence de coupure, bande passante, atténuation en dB/décade, ordre du filtre, calcul des amplitudes des harmoniques de sortie.

Exercice 4 : Eléments d’une chaîne de traitement numérique : Filtre antirepliement, échantillonneur-bloqueur, CAN, calculateur, CNA, filtre de lissage.

Exercice 5 : Choix d’une carte d’acquisition d’après un cahier des charges : Condition de Shannon, tension pleine échelle, quantum.

carte ES

Exercice 6 : Décodage de trames I2C

SN1 : Evaluation individuelle de TP

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Evaluation individuelle de TP Mercredi 16 Mars 2016 : planning

Organisation : 7 étudiants passent l’évaluation de TP. Les 7 autres étudiants font un TD (sujet : les ondes électromagnétiques).

Utilisation des appareils de mesures (oscilloscope, multimètre).
Utilisation de la carte microcontrôleur.
Réalisation d’un montage simple.
Etude des sorties PWM.
Etude des entrées analogiques.
Commande d’une LED RVB.
Mise en œuvre d’un capteur de température analogique.
Mise en œuvre d’un capteur de température numérique.
Capteur de température – Déclenchement d’un dispositif
Utilisation d’un servomoteur.

SN1 : TP utilisation d’un servomoteur

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1. Révision : capture de trames à l’oscilloscope (utilisation du trigger)
2. Utilisation d’un servomoteur :
servo
Impulsion de durée 1,481 ms, soit une position angulaire théorique de 87°.
Le servomoteur est contrôlé par un signal PWM  (de fréquence 50Hz) de la manière suivante :
Impulsion de durée 1ms : position 0°
Impulsion de durée 1,5ms : position médiane 90°.
Impulsion de durée 2ms : position 180°.

SN 1 : Bilan des notions abordées

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NOTIONS ABORDEES :

– Notions de base en courant continu  : tension, potentiels, Loi d’ohm, diviseurs de tension , théorème de Millman.

– Caractéristiques temporelles d’un signal : période, fréquence, amplitude , amplitude crête à crête, rapport cyclique, valeur moyenne, valeur efficace.

– Caractéristiques fréquentielles : spectre d’amplitude, harmoniques, composante continue, fondamental.

– Filtrage analogique d’un signal : lecture du diagramme de Bode, fréquence de coupure, bande passante, atténuation en dB/décade, ordre du filtre, calcul des amplitudes des harmoniques de sortie.

– Amplification et mise en forme d’un signal : montages de base à AOP, fonctionnement linéaire ou non linéaire, algorithme comparateur un seuil ou deux seuils.

– Eléments d’une chaîne de traitement numérique : Filtre antirepliement, échantillonneur-bloqueur,  CAN, calculateur, CNA, filtre de lissage.

– Echantillonnage et Conversion : Condition de Shannon, tension pleine échelle, quantum, choix d’une carte d’acquisition d’après un cahier des charges.

– Capteur : étendue de mesure, sensibilité, résolution, équation de la caractéristique. Les capteurs numériques(liaison synchrone, full duplex, la liaison I2C)

DS Lundi 14 Mars  :

Revoir les différentes notions

SN1 : TP capteur I2C

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Mise en oeuvre du capteur I2C TMP102.
Configuration en mode lecture 12 bits.
Visualisation des trames I2C.
Décodage des trames I2C.

trame i2c

SN1 : TP Arduino : capteur de température

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Capteur analogique TMP36 – capteur numérique TMP102

Le dispositif de surveillance de température doit :

1. Afficher la température en temps réel.
2. Déclencher un « buzzer » ou un ventilateur si la température dépasse 25 °C.
3. Eteindre le « buzzer » si la température devient inférieure à 23°C.
4. Le son doit devenir de plus en plus aigu lorsque la température augmente.

Interface graphique réalisée avec le logiciel Processing

SN1 : TD Révisions capteurs

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Aide pour le DM :

Notion de filtrage numérique.
Equation de récurrence.
Schéma bloc.

Notions révisées :

Eléments d’une chaîne de traitement numérique :
Filtre antirepliement, échantillonneur-bloqueur, CAN, calculateur, CNA, filtre de lissage.
Echantillonnage et Conversion :
Condition de Shannon, tension pleine échelle, quantum, choix d’une carte d’acquisition d’après un cahier des charges.
Capteur :
Etendue de mesure, sensibilité, résolution, équation de la caractéristique.
Exercice capteur-transmetteur

SN1 : TP Arduino : étude des entrées analogiques

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OBJECTIFS

1. Etude du CAN de la carte (tension pleine échelle, résolution, quantum).
can10bits
2. Mesure de la durée de la conversion analogique – numérique.
3. Modification de la tension pleine échelle VPE.
4. Mesure de la résistance d’entrée d’une broche.

SN1 : Cours capteurs I2C

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1. Rappels sur les capteurs analogiques :
Différentes normes, avantages, inconvénients,équation de la caractéristique.
capteur_analog

2. Les capteurs numériques :
Communication série, communication parallèle, communication synchrone et asynchrone, communication halfduplex, communication fullduplex.

3. La liaison I2C :
Comment le maître identifie-t-il les différents « esclaves » ?, déroulement la communication I2C, trames émises, chronogrammes observés.
trame i2c

4.Exemples de dispositifs fonctionnant en i2c
Capteur de température TMP102, potentiomètre numérique AD5171, baromètre  , accéléromètre, Nunchuk, ..

5. Langage arduino : la librairie WIRE pour l’utilisation de la liaison i2c
#include <Wire.h>, Wire.fonction()
begin(), requestFrom(adresse, quantite), beginTransmission(adresse) , endTransmission() , write(), available(),  read().

6. Exemple 1 : potentiomètre numérique AD5171
Doc technique, code Arduino.

SN1 : TP Arduino : Etude des sorties PWM

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1. Réaliser un programme permettant de générer un signal PWM en sortie de l’Arduino.
2. Visualiser le signal à l’oscilloscope.
3. Réaliser un filtre analogique permettant de récupérer la valeur moyenne.

SN1 : cours acquisition d’une grandeur physique.

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Différentes familles de capteur

Capteur tout ou rien.
Capteur analogique.
Capteur numérique.

Définitions

Etendue de mesure.
Domaine de linéarité.
Résolution.
Sensibilité.
Erreur absolue, erreur relative.
Rapidité.

Différentes normes utilisées en analogique

capteur_analog

SN1 : 1er TP Arduino

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PREMIERS MONTAGES

Les montages sont réalisés à l’aide de capteurs et d’actionneurs les plus simples possibles : bouton poussoir, potentiomètre, LED.

Ils permettent de comprendre le fonctionnement de la carte et du langage Arduino.

Par la suite, l’utilisation de capteurs et actionneurs plus complexes (accéléromètres, servomoteurs, …) suivra exactement le même raisonnement.

SN1 : TD échantillonnage et conversion

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Rappel des notions abordées :

Tension pleine échelle.
Résolution.
Fréquence d’échantillonnage.
Condition de Shannon.
Repliement de spectre.
Eléments d’une chaîne de traitement analogique/numérique/analogique.

Exercices :

Echantillonnage, condition de Shannon, CAN et CNA.
Erreur de quantification (CAN par arrondi, par troncature).
Choix d’une carte d’acquisition.
Problème de l’adaptation du signal issu d’un capteur à un CAN.

SN1 : Evaluation individuelle de TP

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Savoirs-faire évalués :

Utilisation des appareils de mesures (GBF, oscilloscope, multimètre).
Utilisation de la carte et du logiciel d’acquisition.
Acquisition de signaux et de spectres.
Réalisation d’un montage simple.
Etude d’un filtre analogique.
Utilisation d’un logiciel de simulation.

filtrage

SN1 : cours Echantillonnage et conversion du signal

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1. Introduction : domaines du traitement numérique.
2. Différentes étapes de la numérisation.
3. Quels sont les paramètres importants pour une carte d’E/S ? Tension pleine échelle, Résolution, fréquence d’échantillonnage.
4. Chaîne de traitement numériques : rôle des différents éléments.
5. Exemple : carte NI 4088, carte Arduino, carte son.
6. Exemple du son en qualité CD.

SN 1 : TP Etude de filtres passifs audio

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Etude de filtres passifs  pour enceintes trois voies

Simulation sous ISIS (gain et phase).
Mesures automatiques (gain et phase) avec Cleoview.
Superposition des graphes de simulation et de mesures sous Cleoview.
Utilisation des filtres.

Evaluation de TP Mercredi 6 Janvier : PLANNING

SN1 : TP filtrage du signal issu d’un capteur

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Filtrer le signal issu d’un capteur.

Capteur d’éclairement : filtrage des parasites issus de la lumière des néons.
Capteur de vitesse : filtrage de la tension fournie par la dynamo tachymétrique.

signaux filtrés

SN 1 : Evaluation n°3

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Exercice 1 : loi des mailles, Millman.
Exercice 2 : Signal en créneau : période, fréquence, valeur crête à crête, rapport cyclique, valeur moyenne, valeur efficace.
Exercice 3 : Valeur efficace d’un signal échantillonné bloqué.
Exercice 4 : Mesures de déphasage et d’atténuation.
Exercice 5 : Spectre et filtrage d’un signal carré.

SN1 : TP analyse spectrale

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1. Relever les oscillogrammes et les spectres de signaux périodiques à l’aide de l’oscilloscope numérique et du logiciel d’acquisition.
2. Relever les spectres de signaux sonores à l’aide du logiciel  ISIS.
3. Décrypter un numéro de téléphone en analysant les fréquences contenues dans le signal.
Exemple d’application d’analyse spectrale :
L’application « Shazam » sous iPhone est capable d’identifier en 10 secondes un morceau de musique ( parmi 8 millions de morceaux ) en analysant certaines fréquences contenues dans le signal … Plus difficile que de déchiffer un numéro de téléphone !

Pour plus d’info sur cette prouesse technologique :
http://www.paperblog.fr/2115205/comment-marche-shazam/


SN1 : cours : Représentation fréquentielle du signal

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1) Insuffisance de la représentation temporelle.
2) Algoritme FFT (Fast Fourier Transformation).

3) représentation fréquentielle de signaux simples.
4) Exemples de spectres de signaux périodiques.

5) Décomposition d’un signal périodique.
6) Reconstitution du signal à partir des harmoniques.
7) Action d’un filtre sur le spectre d’un signal.
8) Taux de distorsion harmonique.
9) Pollution harmonique.
10) Effets des harmoniques sur les appareils.