Tous les billets de la catégorie 1ère année

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 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.

trameI2C4.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 : 1er TP Arduino

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DECOUVERTE DE L’ENVIRONNEMENT – 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 : cours acquisition d’une grandeur physique.

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1. Introduction (exemple industriel, schéma général d’une chaîne de mesure et de commande)
2.Définitions (Etendue de mesure, résolution, sensibilité, précision, rapidité, erreur absolue, erreur relative)
3.Différentes normes utilisées en analogique.
capteur_analog

 

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)

Exercice : Echantillonnage, condition de Shannon, CAN et CNA.

Exercice : Erreur de quantification (CAN par arrondi, par troncature)

Exercice : Choix d’une carte d’acquisition.

Exercice : Problème de l’adaptation du signal issu d’un capteur à un CAN.

SN1 : Evaluation individuelle de TP

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Organisation de l’évaluation de TP Mercredi 7 Janvier :

8H/10H : Jérémie, Julie, Marion, Baptiste, Romain, Yoann B, Pierre, Stevan.
10H/12H : Kylian, Aissa, Alexandre, Djalil, Victor J, Florian, Keskin.
13H30/15H30 :Victor A, Dylan, Nicolas, Tanguy, Robin, Antoine, Thomas, Jérémy.
15H30/17H30 : Gwendal, Yoann P, Erwan, Léo, Emeric, Marc, Morad.

Chaque étudiant tire au sort un sujet parmi les 5 TP possibles :

TP1 : Mesures des caractéristiques d’un signal

  1. signaux générés par le GBF.
  2. signaux préenregistrés.
  3. signaux issus de capteur.

TP2 : Filtrage d’un signal bruité

  1. signaux préenregistrés.
  2. signaux issus de capteurs .

TP3 : Représentation spectrale des signaux

  1. spectres de signaux périodiques et audio.
  2. décryptage numéro de téléphone.

TP4 : Etude d’un filtre analogique

  1. Simulation.
  2. Mesures.

TP5 : Conception de filtres  analogique et numérique

  1. Filtre analogique.
  2. Filtre numérique.

SN1 : DS traitement analogique

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Exercice 1 : alimentation symétrique (fléchage, potentiels, diviseur de tension, Millman)

Exercice 2 : Caractéristique d’un signal PWM (période, fréquence, rapport cyclique, valeur moyenne, valeur efficace)

Exercice 3 et 4 : extrait BTS 2013 : banc de test pour batterie (spectre, valeur moyenne, valeur efficace, capteur, amplificateur, fréquence de coupure)

Exercice 5 : Oscillogrammes (mesure de déphasages)

Exercice 6 : Filtres passifs audio  (nature des filtres)

Exercice 7 : Valeur efficace d’un signal échantillonné-bloqué.

Organisation de l’évaluation de TP Mercredi 7 Janvier :

8H/10H : Jérémie, Julie, Marion, Baptiste, Romain, Yoann B, Pierre, Stevan.
10H/12H : Kylian, Aissa, Alexandre, Djalil, Victor J, Florian, Keskin.
13H30/15H30 :Victor A, Dylan, Nicolas, Tanguy, Robin, Antoine, Thomas, Jérémy.
15H30/17H30 : Gwendal, Yoann P, Erwan, Léo, Emeric, Marc, Morad.

SN1 : TP étude de filtres analogiques

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TP ETUDE DE FILTRES

Filtres étudiés  : filtre ADSL, Filtres audio graves, médiums,  aigus.
Simulation avec le logiciel ISIS : tracé des diagrammes de Bode (gain)
Mesures automatisées : pilotage de l’oscilloscope numérique et du GBF programmable à l’aide du logiciel Cléoview pour tracer automatiquement les diagrammes de Bode  (gain et déphasage)

Organisation de l’évaluation de TP

Mercredi 16 décembre :
8H/10H : Jérémie, Julie, Marion, Baptiste, Romain, Yoann B, Pierre, Stevan.
10H/12H : Kylian, Aissa, Alexandre, Djalil, Victor J, Florian, Keskin.
13H30/15H30 :Victor A, Dylan, Nicolas, Tanguy, Robin, Antoine, Thomas, Jérémy.
15H30/17H30 : Gwendal, Yoann P, Erwan, Léo, Emeric, Marc, Morad.

SN1 : TD echantillonnage et conversion

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1. Erreur de quantification. ( CAN par troncature et par arrondi)

2. Eléments d’une chaîne de traitement numérique.

3. Etude d’une carte E/S 12 bits .

4. Différents types de CAN.

5. Choix d’une carte d’acquisition.

carte ES

SN1 : cours et TD échantillonnage et conversion

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Notions à réviser pour le DS (Mardi 9 décembre 8H-10H)

Courant continu : diviseur de tension, Millman, notions de potentiels.
Signaux : composante continue, composante alternative, valeur moyenne, valeur efficace, fréquence, période, rapport cyclique.
Sinusoïdal : expression temporelle, amplitude, pulsation, déphasage.
Spectres : spectre d’un signal périodique, action d’un filtre sur le spectre d’un signal, taux de distorsion harmonique
Filtrage analogique : comportement physique du filtre, fonction de transfert ou transmittance, représentation de Bode, bande passante, ordre.
Calculs de transmittance : uniquement sur les filtres RC et CR.

Cours échantillonnage et conversion

Exemples de traitement analogique et de traitement numérique.
Chaîne de traitement numériques : rôle des différents éléments.
Quels sont les paramètres importants pour une carte d’E/S ? Tension pleine échelle, Résolution, fréquence d’échantillonnage.
A quelle fréquence doit-on échantillonner? Théorème de Shannon. Effet du sous-échantillonnage.

chaine num

 

SN1 : Filtres pour enceintes 2 ou 3 voies

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Le signal audio  est séparé en TROIS signaux distincts (3 voies) à l’aide de 3 filtres

  • un filtre pour les aigus (tweeter)
  • un filtre pour les médiums (medium)
  • un filtre pour les basses (woofer).

Ces filtres passifs sont implantés directement dans l’enceinte.

Le but de ce TP est d’étudier les  trois filtres :

Etude théorique : (transmittance complexe, fréquence de coupure)

Simulation avec le logiciel ISIS : tracé des diagrammes de Bode (gain)

Mesures automatisées : pilotage de l’oscilloscope numérique et du GBF programmable à l’aide du logiciel CLEOVIEW pour tracer automatiquement les diagrammes de Bode  (gain)

Mise en œuvre de l’un des trois filtres

SN1 : TD filtrage analogique

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Etude complète du filtre passe bas du 1er ordre.

Etude complète du filtre passe haut du 1er ordre.

Autre type de filtres.

Notion de gabarit.

Approximation : Butterworth, Tchebychev.

gabarit

SN1 : TP filtrage du signal issu d’un capteur

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Mettre en œuvre un filtre analogique pour 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

SN1 : cours et TD filtrage analogique

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Travail par groupe  : correction évaluation n°4.

Cours filtrage analogique.

1.Exemples d’utilisations de filtres analogiques.

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

3. Méthode d’étude d’un filtre (Etude théorique d’un filtre, tracé du diagramme de bode, action sur un signal périodique)

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.

SN 1 : Evaluation n°4

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Exercice 1 : Fléchage de tensions, loi des mailles, potentiels.

Exercice 2 : Signal en créneau et sinusoîdal : période, fréquence, valeur crête à crête, rapport cyclique, valeur moyenne, valeur efficace.

Exercice 3 : Mesures de déphasage et d’atténuation.

Exercice 4 : Spactre 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 : TD représentation fréquentielle du signal

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1. Harmoniques d’un signal périodique.

2. Action d’un filtre sur le spectre d’un signal périodique.

3. Taux de distorsion d’un signal.

4. Utilisation des dBm. Echelle logarithmique.

Travail pour le Mercredi 12 Novembre :

Revoir les exercices sur les spectres en vue de l’évaluation (30 min)

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.

SN1 : Evaluation n°3

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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.

SN1 : TP régime sinusoïdal – Introduction au filtrage.

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Un circuit simple est soumis à une tension sinusoïdale uE(t).

isis

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.

Etude théorique à l’aide d’un tableur.
Simulation à l’aide du logiciel ISIS.
Réalisation du montage et mesures à l’oscilloscope.

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 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

 

SN 1 : TD représentation temporelle du signal

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Notions révisées :

Valeur moyenne d’un signal périodique.

Valeur efficace d’un signal périodique.

Décomposition d’un signal périodique.

Mardi 1er Octobre : évaluation n°2 : représentation temporelle du signal

Résumé de cours : 

représentation temporelle

SN1 : TP Représentation temporelle du signal

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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 et logiciel d’acquisition.
3. Utiliser le logiciel cleoview et la carte d’acquisition pour  générer un signal préenregistré.
4. Mettre en évidence les limitations en fréquence des différents appareils de mesures).

Appareils utilisés : multimètre MX579, oscilloscope numérique TDS 2002B, carte d’acquisition.