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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Rappels sur les capteurs analogiques

Différentes normes, avantages, inconvénients,équation de la caractéristique.
capteur_analog

Les capteurs numériques

Communication série, communication parallèle, communication synchrone et asynchrone, communication halfduplex, communication fullduplex.

La liaison I2C

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

Exemples de dispositifs fonctionnant en I2C

Capteur de température TMP102, potentiomètre numérique AD5171, télémètre à ultrasons, accéléromètre, Nunchuk, ..

Librairie WIRE pour la liaison I2C

#include <Wire.h>, Wire.fonction()
begin(), requestFrom(adresse, quantite), beginTransmission(adresse) , endTransmission() , write(), available(),  read().

QCM

Capteurs analogiques. Capteurs numériques.

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 : 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 : 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 : TD échantillonnage et conversion

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Notions abordées :

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.

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

10-échantillonnage
11-conversion

SN1 : TP Etude d’un filtre passif

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Théorie, simulation, mesures point par point

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)

QCM « filtrage analogique » : QCM

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.

Devoir maison pour le mercredi 20 décembre :

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)

lien vers le sujet

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 : 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 : 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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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

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 liaison série (sortie GPS)
u4: signal URVB (sortie capteur RVB)

Relever l’oscillogramme.

3ème PARTIE : MESURE D’UN TEMPS DE REPONSE

Utiliser le mode trigger de l’oscilloscope pour isoler un front montant.
Utiliser le mode curseur pour mesurer un temps de montée ou de descente.

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. 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 : 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 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.

SN1: TP montages électroniques simples

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Notions abordées :

– Générateur réel, caractéristique, courant de court-circuit.
– Loi d’ohm.
– Résistances équivalentes.
– Relation du diviseur de tension.

TP montages électroniques simples :

– Réaliser un montage électrique à partir d’un schéma.
– Vérifier par la mesure les différentes lois de l’électricité.
– Générer un signal à l’aide du GBF.

SN1 : TD notions scientifiques de base

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Notions abordées

Relevé sur un graphe.
Unités de base.
Relation de base.
Multiple des unités.
Homogénéité des formules.
Application numérique d’une formule.
Capteur linéaire – Equation de droite.

Documents SN1

SN1 : TP révisions des bases de l’électronique

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Notions abordées :

Source de tension, potentiels, masse, intensité , convention de fléchage, générateurs et récepteurs, loi d’additivité des tensions, loi d’ohm, court-circuit, fusible, associations de résistances, diviseur de tension, homogénéité des formules.

Manipulations :

Manip n°1 : résistances et ohmmètre.
Manip n°2 : Alimentation stabilisée, pont diviseur de tension, voltmètre.
Manip n°3 : Alimentation stabilisée, résistance de protection , DEL, voltmètre.
Manip n°4 : Alimentation stabilisée, capteur d’éclairement (LDR et résistance),voltmètre
Manip n°5 : Alimentation stabilisée, capteur d’éclairement (LDR et résistance),oscilloscope.
Manip n°6 : Alimentation stabilisée, capteur d’éclairement (LDR et résistance), carte NI +logiciel d’acquisition.