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IRIS 1 : DS BILAN 1ère année 3H

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Exercice 1 : Notions de base en courant continu : tension, potentiels, diviseurs de tension, résistance équivalente.

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

PWM

Exercice 3 : Mise en oeuvre d’un capteur d’éclairement : Caractéristiques du capteur, équation, valeur de l’éclairement mesuré.

Exercice 4 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 5 : Eléments d’une chaîne de traitement numérique : Filtre antirepliement, échantillonneur-bloqueur, CAN, calculateur, CNA, filtre de lissage.

Exercice 6 : Choix d’une carte d’acquisition d’après un cahier des charges : Condition de Shannon, tension pleine échelle, quantum.

carte ES

Exercice 7 :  Filtrage numérique du signal : équation de récurrence, schéma -bloc, filtre récursif ou non récursif, RII ou RIF, stable ou instable, tracé de la réponse impulsionnelle.

Exercice 8  : Extrait BTS  :Installation de panneaux photovoltaïques avec dispositif suiveur de soleil (SUN TRACKING)

Partie A : module capteur : quelques éléments sur le dispositif chargé de déterminer l’azimut. Partie B : module capteur : conditionnement analogique. Partie C : module capteur : conversion analogique-numérique et traitement numérique.

 

IRIS 1 : miniprojet station météo

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projetmeteo

CAHIER DES CHARGES PHYSIQUE :

- Mettre en oeuvre les 4 capteurs (toute ligne de code doit pouvoir être expliquée).
- Optimiser la résolution (plus petite variation mesurable).
- Vérifier la validité de la mesure avec un autre appareil de mesure.
- Modifier éventuellement le code pour améliorer la mesure.

CAPTEURS UTILISES :

- capteur de température analogique TMP36.
- capteur d’éclairement analogique TEMT6000.
- capteur de température numérique I2C TMP102.
- capteur d’humidité numérique ONE WIRE RHT03.

IRIS 1 : miniprojet station météo

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Mise en oeuvre du capteur I2C

- Décodage des trames

- Visualisation des trames

- Affichage de la température

- Résolution du capteur.

tmp102Extrait de la doc technique du TMP102.

IRIS 1 : Révisions pour le DS bilan

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Le dernier devoir surveillé  de Physique avant le stage aura lieu le Vendredi 18 Avril.

Il comptera pour un coefficient 2. Toute absence doit être justifiée.

NOTIONS A REVOIR :

- 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.

- 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.

- Filtrage numérique du signal : équation de récurrence, schéma -bloc, filtre récursif ou non récursif,  RII ou RIF, stable ou instable, tracé de la réponse impulsionnelle ou indicielle.

- Capteur : étendue de mesure, sensibilité, résolution, équation de la caractéristique.

Le cours sur la liaison  I2C n’est pas à revoir.

Ci-joint le corrigé du DS précédent : correction_DS

IRIS 1 : 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.

IRIS 1 : TD filtrage analogique ou numérique

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MISE EN OEUVRE D’UN CAPTEUR D’ECLAIREMENT

- Caractéristiques du signal capteur.

- Filtrage analogique du signal.

- Filtrage numérique du signal. (non récursif et récursif)

IRIS1 : TP SCILAB

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ECHANTILLONNAGE ET QUANTIFICATION D’UN SIGNAL

1. Etudier l’influence de la fréquence d’échantillonnage sur un signal sonore.

2. Etudier l’influence de la quantification (nombre de bits pour coder chaque échantillon).

Exemple : échantillonnage à 1102.5 Hz soit un facteur de décimation de 40:

echant

Exemple : codage sur 5 bits par troncature:

quantif

IRIS 1 : cours traitement numérique : 1ère approche

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calculateurEtude d’un exemple de traitement du signal (réalisation analogique / réalisation numérique)
En quoi consiste le traitement numérique?
Quelles sont les opérations utiliseés?
les différents types de processeurs utilisés en traitement numérique du signal
Définitions (causalité, réponse impulsionnelle, algorithme de type RIF er RII, récursivité, stabilité)
ex1 : Valeur moyenne glissante à 4 coefficients :yn= 0,25*(xn +xn-1+xn-2+xn -3)

IRIS 1 : 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.Signal délivré par le capteur (TOR, analogique, numérique)
4.Types d’erreurs classiques (offset, gain, non linéarité, hystérésis, quantification…)
5. Les unités du système S.I
6. Les capteurs intelligents

IRIS 1 : cours 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.


IRIS 1 : 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. Questions sur le MP3 : Format MP3.

IRIS 1 : TP Arduino : capteur de température

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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

IRIS 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 :

Signal audio : sortie carte son PC ou lecteur MP3.

Amplificateur : boitier alimenté en +15V/ -15V.

Filtres : passe-haut, passe-bande et passe-bas étudiés précédemment.

Haut parleurs : HP adapté à chaque voie.

IRIS 1 : TP analyse spectrale de sons

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1. Relever les spectres de signaux sonores à l’aide du logiciel  ISIS.
2. 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/

IRIS 1 : fin du cours régime sinusoïdal

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Régime sinusoïdal

Expression temporelle d’une tension sinusoïdale.
Utilisation de la représentation complexe en sinusoidal.
Impédances complexes – comportement BF et HF.

Introduction au filtrage

Etude du circuit RC.
Module et argument de la fonction de transfert.
Tracé du diagramme de bode.

1er ordre freq

Devoir maison :

Travail facultatif, en bonus : régime sinusoïdal

IRIS 1 : 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.

IRIS 1 : Compléments de cours

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A la demande de plusieurs étudiants de première année, voici un complément sur l’utilisation d’un bouton poussoir et d’une résistance de pull up, ainsi que le corrigé de l’exercice sur le Pont de Wheatstone.

Bouton poussoir et résistance de pull up

Le bouton poussoir (BP) est un composant très simple :
Lorsqu’on appuie sur le BP, le circuit se ferme et le courant passe.
Lorsque le BP est relaché, le circuit est ouvert et le courant ne passe pas.
Cependant son utilisation nécessite de prendre quelques précautions !

bp

Explications simples pour ceux qui le désirent sur le site OPENCLASSROOMS.

Corrigé Exercice

CORRIGE pont de Wheatstone

IRIS 1 : 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.

TP LED RVB

L’objectif est d’obtenir une couleur déterminée à l’aide d’une LED RVB

1.Utilisation d’une LED RVB
2. Utilisation d’un potentiomètre pour régler la couleur RVB
3. Utilisation de 3 potentiomètres pour régler chaque composante R, V et B.

IRIS 1 : 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.

IRIS 1 : TP Réprésentation 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 d’acquisition+logiciel Cleoview.
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 et MX553, oscilloscope numérique TDS 2002B, carte d’acquisition NI et logiciel cleoview.

IRIS 1 : Fin du cours bases de l’électronique

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1. Evaluation n° 1 

2. Fin du cours : complément sur les dipôles actifs :

- Source de tension parfaite.

- Générateurs réels. Caractéristique, Modèle de Thévenin.

- Association de dipôles actifs. Point de fonctionnement.

- Source de courant parfaite.

IRIS 1 : révisions des SFE

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1) Finir le TD  » Bases de l’électronique ».

2) Vérification des Savoirs-Faire expérimentaux.

Activité  1 : diviseur de tension et CTN

Activité 2 : montage de l’exercice 5 du TD

Activité 3 : Mesure de l’intensité absorbée par le moteur MCC

IRIS 1 : TD bases de l’électronique.

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- Source de tension parfaite, caractéristique, courant de court-circuit.

- Générateur réel, caractéristique, courant de court-circuit.

- Loi d’ohm.

- Résistances équivalentes.

- Relation du diviseur de tension.

Exercice à terminer pour le Vendredi 20 Septembre : diviseurdetension

N’hésitez pas poster un commentaire si vous avez des  questions !

IRIS 1 : TP révisions des bases de l’électronique

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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 Cleoview;

IRIS 1 : TD traitement analogique

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Exercice :Utilisation d’un détecteur analogique de proximité.

1. Etude du capteur.

2.Traitement analogique du signal.

3. Signalisation.