Tous les billets de la catégorie 1ère année

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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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.

QCM numérisation

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).
Superposition des graphes de simulation et de mesures.
Utilisation des filtres.

SN1 : cours Echantillonnage et conversion du signal

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Notions abordées :

1. Introduction : Exemples de traitement analogique et numérique.*
2. Domaines du traitement numérique.*
3. Signal audionumérique.*
4. Différentes étapes de la numérisation.*
5. A quelle cadence doit-on échantillonner?
6. Spectre du signal échantillonné bloqué.*
7. Repliement de spectre.*
8. Quels sont les paramètres importants pour une carte E/S ? * Tension pleine échelle, Résolution, fréquence d’échantillonnage.
9. Calcul classique sur un CAN.*
10. Erreur de quantification.*
11. Chaîne de traitement numérique : rôle des différents éléments.

SN1 : TP Etude d’un filtre passif

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Théorie, simulation, mesures point par point, mesures automatisées.

1. Etude théorique du filtre RC ( gain et déphasage)
2. Mesures point par point ( tracé des diagrammes de Bode avec un tableur  : gain et déphasage)
3. Simulation avec le logiciel ISIS ( tracé des diagrammes de Bode : gain et déphasage)
4. Mesures automatisées : pilotage de l’oscilloscope numérique et du GBF programmable à l’aide du logiciel d’acquisition.

QCM « filtrage analogique » : QCM

SN1 : Evaluation n°4

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L’évaluation n°4 (2H) aura lieu le lundi 12 décembre de 8H00 à 10H00 dans le télespace.
Devoirs SN1

Exercice 1 : Circuit avec deux alimentations.
Exercice 2 : Caractéristiques temporelles d’un signal en créneau.
Exercice 3 : Gain et atténuation.
Exercice 4 : Oscillogrammes.
Exercice 5 : Filtrage passe bas.
Exercice 6 : Filtrage passe haut.

SN1 : TD filtrage analogique

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Exercices

Spectre d’un signal, filtrage, diagramme de bode, spectre du signal de sortie.
Filtrage du signal issu d’un capteur. Choix d’un filtre à partir d’un cahier des charges.

Notions à réviser – DS Lundi 12 décembre 8H-10H Telespace

Courant continu : diviseur de tension, Millman, notions de potentiels.
(4. TD bases elec)
Signaux : composante continue, composante alternative, valeur moyenne, valeur efficace, fréquence, période, rapport cyclique. (7. TD valeurs signal)
Gain et atténuation (12. TD gain et atténuation)
Sinusoïdal : expression temporelle, amplitude, pulsation, déphasage.
(15. ex oscillogramme)
Spectres : spectre d’un signal périodique, action d’un filtre sur le spectre d’un signal (18. Ex filtrage PB)
Filtrage analogique : comportement physique du filtre, transmittance, représentation de Bode, bande passante, ordre. (19. Ex filtrage capteur)

Tous les cours SN1

SN1 : cours et TD filtrage analogique

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1. Exemples d’utilisations de filtres analogiques.

2. Définitions : transmittance, gain, différence de phase, fréquence de coupure, bande passante.

3. Filtres parfaits. Notions de gabarits. Approximations possibles.

4. Méthode d’étude d’un filtre : étude théorique d’un filtre, tracé du diagramme de bode, action sur un signal périodique.

1er ordre freq

SN1 : TP introduction au filtrage

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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.
– Dans un premier temps, on réalisera l’étude théorique du circuit.
– On effectuera ensuite une simulation du circuit avec le logiciel ISIS.
– Enfin, on réalisera le montage et les mesures grâce à l’oscilloscope et au logiciel CLEOVIEW.

Savoirs-faire évalués pour le TP individuel  :

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.
Utilisation d’un logiciel de simulation.

SN1 : TD régime sinusoïdal

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Expression mathématique d’un signal sinusoïdal :

1. Amplitude, valeur efficace.
2. Fréquence, pulsation.
3. Phase à l’origine.
4. Déphasage entre deux signaux.
5. Expression temporelle.

Nombre complexe associé à un signal sinusoïdal :

1. Forme algébrique ou cartésienne.
2. Forme trigonométrique ou polaire.

Etude du filtre RC en sinusoïdal :

1. Transmittance. comlexe.
2. Module et argument.
3. Gain.
2. Diagramme de Bode.

SN1 : TP analyse spectrale

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obtenirspectre

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.

Exemple d’application d’analyse spectrale :
L’application « Shazam »  est capable d’identifier en 10 secondes un morceau de musique ( parmi 8 millions de morceaux ) en analysant certaines fréquences contenues dans le signal !


SN1 : TD Le régime sinusoïdal

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1) Importance du régime sinusoïdal

En électrotechnique.
En analyse du signal.
En transmission du signal.
Autres domaines (mathématiques,mécanique, physique…)

2) Expression mathématique d’un signal sinusoïdal

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 »

SN1 : TP chronogrammes et spectres du son

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ANALYSE FRÉQUENTIELLE DU SON AUDACITY

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.
Reconstitution d’un signal périodique.
Comparatif des formats audio.

SN1 : Correction Evaluation 3

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Notions abordées

Exercice 1 : Relations physiques de base.
Exercice 2 : Application numérique d’une formule.
Exercice 3 : Caractéristique d’un capteur linéaire.
Exercice 4 : Circuit avec une seule alimentation.
Exercice 5 : Circuit avec deux alimentations.
Exercice 6 : Pont diviseur de tension.
Exercice 7 : Caractéristiques temporelles d’un signal en créneau.
Exercice 8 : Valeur moyenne et efficace du signal issu d’un onduleur.
Exercice 9 : Spectre d’un signal.
Exercice 10 : Extrait d’un sujet de BTS avec les différentes notions.

Devoirs SN1

SN1 : TD valeurs en dB

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Rappels sur le décibel

Valeurs particulières de gain

Exercices

Ex 1 : Le câblage d’une installation est réalisé en paires torsadées (atténuation de 5,2dB pour 100m). Chaque connecteur RJ45 occasionne un affaiblissement de 0,1 dB. Une liaison comporte deux connecteurs RJ45 et 50m de câble. Le signal émis par la carte réseau a une tension de 1V.
1) Quelle est l’atténuation totale de cette liaison ?
2) Quelle est la valeur de la tension en bout de ligne ?

Ex 2 : Un signal de puissance 1mW subit les amplifications suivantes : 10dB -3dB 6dB -3dB -20dB. Calculer la valeur de la puissance en sortie.

SN1 : Evaluation n°3

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L’évaluation n°3 (2H) aura lieu le mardi 18 octobre de 13H30 à 15H30 dans le télespace.
Elle comportera 9 courts exercices + un extrait de BTS :  Devoirs SN1

Exercice 1 : Relations physiques de base.
Exercice 2 : Application numérique d’une formule.
Exercice 3 : Caractéristique d’un capteur linéaire.
Exercice 4 : Circuit avec une seule alimentation.
Exercice 5 : Circuit avec deux alimentations.
Exercice 6 : Pont diviseur de tension.
Exercice 7 : Caractéristiques temporelles d’un signal en créneau.
Exercice 8 : Valeur moyenne et efficace du signal issu d’un onduleur.
Exercice 9 : Spectre d’un signal.
Exercice 10 : Extrait d’un sujet de BTS avec les différentes notions.

SN1 : TP Révisions des savoirs faire expérimentaux

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1ère PARTIE : SIGNAUX GENERES PAR LE GBF

Signaux utilisés :
u1 : signal sinusoïdal d’amplitude 1V de fréquence 1kHz.
u2 : signal carré d’amplitude 2V de fréquence 1kHz.
u3 : signal en créneaux 0V/8V de rapport cyclique a = 0,6 de fréquence 500Hz.
Mesures :
Régler le GBF pour obtenir le signal voulu.
Relever l’oscillogramme.
Effectuer les différentes mesures, en utilisant le matériel adapté : fréquence f, valeur crête à crête UCC, valeur moyenne <u>, valeur efficace U

2ème PARTIE : SIGNAUX ISSUS DE CAPTEURS

Signaux utilisés (1 parmi les 4) :
u1 : signal Uvitesse (sortie capteur de vitesse)
u2 : signal audio (sortie micro +préampli)
u3 : signal Ulum (sortie montage photorésistance)
u4: signal URVB (sortie capteur RVB)

3ème PARTIE : SIGNAUX PREENREGISTRES

Générer le signal 1 sur la voie de sortie AO0 et visualiser le signal à l’oscilloscope.
Mesurer les différents paramètres du signal en utilisant l’un ou l’autre des appareils.

4ème PARTIE : SIGNAUX PWM

Réaliser un programme permettant d’envoyer un nombre de 0 à 255 sur une sortie PWM.
Visualiser la tension de sortie à l’oscilloscope pour les valeurs suivantes : N= 0, 50, 100, 200.
Mesurer dans chaque cas le rapport cyclique et la valeur moyenne du signal.

SN1 : cours : Représentation fréquentielle du signal

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1) Insuffisance de la représentation temporelle.
2) Spectre d’un signal simple.
3) Exemple de signaux réels.
4) Comment obtenir le spectre d’un signal?
5) Exemple d’utilisation de la FFT (Fast Fourier Transformation).

6) Autre Représentation fréquentielle.
7) Décomposition d’un signal périodique.
8) Décomposition de signaux usuels.
9) Taux de distorsion harmonique.

SN1 : TP mesures – signaux

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OBJECTIFS

1. Relever les oscillogrammes et les grandeurs caractéristiques pour différents signaux.
2. Utiliser pour cela les différents appareils à disposition dans la salle : Voltmètres, oscilloscope numérique, carte d’acquisition.
3. Utiliser le logiciel d’acquisition et la carte E/S pour générer un signal préenregistré.
4. Mettre en évidence les limitations en fréquence des différents appareils de mesures.

Screen Capture

SN1 : cours propriétés temporelles du signal

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Notions abordées :

1) Représentation temporelle du signal.
2) Signaux périodiques : valeur maximale, minimale, crête à crête, période, fréquence, rapport cyclique.
3) Valeur moyenne d’un signal périodique.
4) Valeur efficace d’un signal périodique.
5) Décomposition d’une grandeur périodique.

signalCreneau

SN1 : TP acquisition des signaux

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Objectifs :

Acquérir des signaux via un oscilloscope.
Mémoriser un signal ou une collection de signaux.
Modifier les noms et les unités des signaux.
Afficher les graphes des signaux.
Manipuler les graphes (échelles, curseurs, zooms).
Exporter l’image d’un graphe vers un traitement de texte.
Exporter les données d’un graphe vers un tableur.
Modifier un signal (supprimer des points ou en rajouter).
Réaliser une opération sur un signal.
Modéliser un signal.
Charger une collection de signaux.
Lisser ou mettre en forme un signal.

SN1 : Evaluation n°2

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Evaluation 2

Ex1 : Lecture d’un oscillogramme.
Ex2 : Relations scientifiques de base.
Ex3 : Application numérique d’une formule.
Ex4 : Capteur linéaire. Sensibilité. Equation d’une droite.
Ex5 : Circuit avec led.
Ex6 : Tension et potentiels.
Ex7 : Pont diviseur de tension.

SN1 : TD révisions des bases de l’électronique

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Notions abordées

Fléchage des tensions. Potentiels. Loi des tensions.
Calcul d’une résistance de protection. Loi d’ohm
Diviseur de tension à vide.
Diviseur de tension en charge.

Evaluation mercredi 28 septembre

Ex1 : Lecture d’un oscillogramme.
Ex2 : Relations scientifiques de base.
Ex3 : Application numérique d’une formule.
Ex4 : Capteur linéaire. Sensibilité. Equation d’une droite.
Ex5 : Circuit avec led.
Ex6 : Tension et potentiels.
Ex7 : Pont diviseur de tension.

SN1 : TD révisions des bases de l’électronique

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Notions révisées :

– Notations.
– Vocabulaire précis. Masse et Terre.
– Tensions et potentiels.
– Loi des tensions.
– Détermination de potentiels.
– Courant et loi d’ohm.
– Fléchage des tensions et des courants.
– Conventions générateur et récepteur.
– Calcul de la valeur d’une résistance de protection.
– Court-circuit. Tension aux bornes d’un interrupteur.
– Association de résistances.
– Diviseur de tension.
– Potentiomètre.
– Théorème de Millman.