PHYSIQUE APPLIQUEE BTS CIEL

Eléments d’une chaîne de traitement numérique :

TD de révisions :

Exercice 1 : Echantillonnage d’un signal sinusoïdal.
Exercice 2 : Fréquence d’échantillonnage minimale d’un signal – Shannon.
Exercice 3 : Echantillonnage et quantification d’un signal audio.
Exercice 4 : Spectre d’un signal échantillonné – Recouvrement de spectre.
Exercice 5: Quantum d’un CAN.
Exercice 6 : Signal échantillonné-bloqué dans le cas d’un CAN par troncature. Signal d’erreur.
Exercice 7 : Filtre numérique : passage du schéma bloc à l’équation de récurrence (algorithme à coder) et à la transmittance en z.

Travail à réaliser pour le mardi 26 Novembre :

finir l’exercice 7+exercice 8+ exercice donné en cours.

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 scripts contenant des instructions  au format texte.

Liste des projets SCILAB :

A. Ravenel / F. Lebihan :  Cryptage d’un son par transposition de fréquence.

B. Quinquis / Y. Peslerbe :  Essai de différents filtres sur un signal périodique.

X.Lelievre / G. Tanguy : Séparation d’un signal audio en 3 voies.

K. Hougue / K. Kermabon : Etude de différentes structures de filtres.

J. Goasdoue / M. Duval : Filtre numérique de type temps réel.

L. Gonzalez / M. Fontaine : Compression d’un signal audio.

E. Autret/ I. Cournima : Echantillonnage et quantification d’un signal.

F. Burdin/ T Clech : Réalisation d’effets audionumériques.

L. Garel/ J. Bruteul : Analyse et synthèse d’un son.

1- Introduction

Exemple d’un système industriel.

Schéma général d’une chaine de mesure et de commande.

(Capteur, conditionneur, filtre A.R, multiplexeur, échantillonneur bloqueur, CAN..)

2- Définitions

Signaux délivré par le capteur (TOR, analogique, numérique)

Etendue de mesure; Domaine de linéarité; Sensibilité; Résolution; Bande passante.

Précision; Erreur absolue; erreur relative.

3- Types d’erreurs classiques

Offset, gain, non linéarité, hystérésis, quantification

4- Les unités du système SI.

5- Les capteurs intelligents.

Fiche d’exercice capteurs :

1. capteur- transmetteur  4 / 20 m.
2. Boucle de courant.

PROBLEME 1 : MISE EN OEUVRE D’UN CAPTEUR DE TEMPERATURE

– Etude du capteur et du CAN (sensibilité, équation de la caractéristique, quantum, résolution en °C/bit)

– Amélioration de la résolution (2 solutions)

– Déclenchement du buzzer (comparateur 1 seuil, comparateur 2 seuils)

PROBLEME 2 : MISE EN OEUVRE D’UN CAPTEUR D’ECLAIREMENT

– Etude du capteur.

– Filtrage analogique du signal.

– Filtrage numérique du signal.

Présentation :

Deux redoublants présentent les projets informatiques de deuxième année (partie physique : acquisition et mise en forme)

– Projet Statmycar par Léo Garel.

– Projet Hotêl par Josselin Goasdoué.

TD de révision : mise en oeuvre d’un capteur de température

– Etude du capteur et du CAN (sensibilité, équation de la caractéristique, quantum, résolution en °C/bit)

– Amélioration de la résolution (solution logicielle avec changement de tension pleine échelle , solutions matérielles avec amplification)

– Déclenchement du buzzer (comparateur 1 seuil, comparateur 2 seuils).

BTS IRIS 2013: Banc de test pour batterie lithium-ion

phys2013

Partie A : Etude de la batterie (puissance, énergie, spectre de l’intensité, valeur efficace I)

Partie B : Mesure de la tension et de l’intensité du courant batterie (diviseur de tension,suiveur,sonde de courant, amplification)

Partie C : Etude des éléments dissipateurs (Résistance thermique , réponse indicielle température-puissance)

Partie D : Acquisition et traitement des mesures (fréquence d’échantillonnage, Shannon, quantum,algorithme,stabilité,TZ)

BTS IRIS 2010: Etude d’un capteur intelligent et de la transmission des mesures.

iris phys 10 

I. Conversion pression-capacité
II. Conversion capacité-fréquence :

• II.1-Étude du courant dans le condensateur.
• II.2-Détermination des tensions de seuils.
• II.3- Conversion capacité-fréquence.

III. Traitement numérique du signal :

• III.1-Filtrage.
• III.2-Moyennage.

IV. Microcontrôleur :

• IV.1-Conversion par M.L.I.
• IV.2-Filtrage.

V. Transmission par boucle de courant :

• V.1-Modulation FSK.
• V.2-Boucle de courant.

VI. Application

Structure classique d’un asservissement numérique :

seuls le système et le capteur sont analogiques;

la consigne, le soustracteur et le correcteur sont numériques.

Correcteur PID numérique.

– Algorithme proportionnel, integral dérivée.

– Choix des coefficients proportionnel, integral, dérivée..

– Effet des différentes composantes proportionnel, integral, dérivée.

Projet informatique  : Mise en oeuvre des capteurs

– Capteur analogique de température :

utilisation de la caractéristique Vout=f(temp), conditionnement du signal, affichage de la température. résolution du capteur.

– Capteur  analogique d’éclairement :

étalonnage du capteur, modélisation,  filtrage de la composante alternative, affichage de l’éclairement.

– Capteur  numérique  : décodage des trames et affichage de la température. Résolution du capteur.

Fin du TP : Etude théorique et simulation

Exercice 6 : Modification du correcteur proportionnel – intégral

Installation de panneaux photovoltaïques avec dispositif suiveur de soleil (SUN TRACKING)

Fin Partie C : module capteur : conversion analogique-numérique et traitement numérique.

Partie D : Module capteur : transmission des consignes de positionnement aux panneau.

Partie E : Module de production : asservissement de position en azimut des panneaux.

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.

Bilan passe bas d’ordre 2 : dualité temps / fréquence.

TP : Réponse indicielle d’un système passe bas numérique.

1. Réglage du signal analogique d’entrée.
2. Paramétrage du système numérique.
3. Visualisation de la réponse indicielle à l’oscilloscope.
4. Identification du système.

Le but du TP est de filtrer un signal x(t) analogique  basse fréquence à l’aide de l’Arduino :

1. Filtrage d’un signal périodique.
2. Filtrage d’un signal bruité.
3. Création d’une interface utilisateur. (Processing)
4. Comparaison analogique / numérique.

1. Réglage du signal analogique d’entrée.
2. Réalisation du filtrage numérique (conversion A/N + traitement numérique+ conversion N/A).
3. Modification de la fréquence d’échantillonnage.
4. Modification de la fréquence de coupure.
5. Modification de la fonction réalisée.
6. Recherche des fonctions équivalentes en traitement analogique.

Etude de deux algorithmes différents :

Le but d’étudier l’effet de différents algorithmes sur un signal bruité.

1. Etude du signal issu d’un capteur.
2. Filtrage de type moyenne glissante à n coefficients.
3. Filtrage de type passe bas d’ordre n.

Prise en main du système ARDUINO

TD :  transmission du signal : extraits BTS.

1. Systèmes électroniques embarqués dans la C6
2. Modulation FSK

TP : Travaux  sur fibre optique.

1. Epissure par fusion
2. Contrôle de qualité par réflectomètrie.

  Epissure par fusion de deux fibres optiques :