TP 4-3 : DOCUMENTATION RESSOURCE

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1 1. La maquette du P 4-3 Photo 2. Grandeur analogique et grandeur logique (ou binaire) Pratiquement toutes les variables de la nature sont de type analogique. Lorsque la température varie de 19 à 20 C, elle passe par toutes les valeurs intermédiaires. Il y a une continuité. Une voiture qui accélère de 40 km/h à 100 km/h passe obligatoirement par une infinité de vitesses intermédiaires. Il y a encore continuité. Lorsque l on allume une lampe, on passe instantanément de l état éteint à l état allumé. Il y a discontinuité pour un observateur humain. Il n y a que deux états. La lampe fonctionne en binaire. 2.1 Grandeurs analogiques et binaires en électricité. Une tension binaire (ou de type logique) ne connaît que deux états (0 et 5V par ex.) en passant rapidement de l un à l autre. Les circuits spécialisés fonctionnant en logique sont des circuits intégrés logiques, des microprocesseurs (µp) etc. Une tension est analogique quand elle peut prendre d autres valeurs que 0 et 5V ( 1V, 3,56V par ex.). 2.2 Comment distinguer une tension analogique et une tension binaire Il suffit d étudier leur évolution dans le temps ou d autres conditions. Exemple : P 4-3 Page 1 sur 7

2 3. Définition d un signal électrique Un signal électrique (tension ou courant), périodique (qui se répète identiquement à intervalles réguliers), peut se définir par: 31_ Sa forme 32_ Son amplitude 33_ Sa position par rapport à la référence 0volt (0A pour un courant). C'est le décalage (offset). 34_ Sa fréquence et donc sa période. 3.1 Formes les plus courantes des signaux électriques périodiques. Les deux dernières formes si elles évoluent entre 0 et 5V sont des signaux de type logique alors que les autres (sinusoïdal, triangulaire, quelconque) sont de type analogique. P 4-3 Page 2 sur 7

3 3.2 Amplitude (ou valeur crête) C est la valeur atteinte à partir de la référence 0. On définit aussi les amplitudes crête-à-crête ( c-à-c ) (peak to peak). Exemple ci-après : U U U 3.3 Décalage ou OFFSE C'est le décalage (offset) par rapport au 0V. Ex: En «a», le signal est décalé de 0,5V au dessus de 0V. En «b», le signal est décalé à 1,5V Attention, le décalage moyen n est pas la valeur moyenne. P 4-3 Page 3 sur 7

4 3.4 Fréquence et période La période est la durée au bout de laquelle le signal se reproduit identiquement à lui-même. La période s exprime en secondes (s). Sous multiples : milliseconde ms = 10-3 seconde et la microseconde µs = 10-6 seconde. u u t1 t2 (1) t (2) t La fréquence est le nombre de périodes par seconde. On l'obtient donc en divisant 1s par la durée de en secondes. Unité: le Hertz. F Hz = 1 / s Ex: En (1), si = 2ms, F = 1/ = 500Hz idem en (2) avec = t1 + t2 4. Les microprocesseurs et les microcontrôleurs 4.1 Microprocesseurs (µp) Ce sont des composants électroniques capables de faire toutes les opérations logiques et les opérations de calcul de base. Ils fonctionnent avec un programme qui détaille les opérations successives à réaliser. Le microprocesseur est une fonction RAIER. Dans l exemple ci-contre, il y a 5 composants distincts qui entourent le µp. Remarque : Le port analogique permet d acquérir des tensions analogiques en les convertissant en combinaisons logiques. Vous l étudierez lors du P «CAN». P 4-3 Page 4 sur 7

5 4.2 Microcontrôleurs (µc) Ils reprennent l ensemble ci-dessus mais dans un seul boîtier. Cela est très pratique en électronique mais ils sont du même coup moins performants que les microprocesseurs (vitesse, puissance de calcul). 1 seul composant Le µc est donc un ensemble autonome. Sa facilité d emploi et ses faibles dimensions le font utiliser en électronique dans de nombreux types d appareils tels que radios, télévisions, magnétoscopes, machines à laver, appareils photo, machines industrielles, avions, GV etc. Remarque à propos des niveaux de tensions des signaux logiques Pour qu'un signal logique soit pris en compte par un circuit intégré logique (de technologie MOS), il doit franchir le niveau de tension 2.5v P 4-3 Page 5 sur 7

6 5. LE COUPLE, LA PUISSANCE D UN MOEUR Le couple est le résultat de l application d une force F (en Newton) à une distance d (en m) d un axe. Cela crée donc un effort de rotation. Exemple : le pédalier d un vélo. Si la manivelle fait 15 cm (0,15m) et la force 20 N, le couple vaut : C(N.m) = F (N) x d (m) (Nm = Newton.mètre ) donc : C (N.m) =20(N) x 0,15(m) = 3 (N.m) Si la manivelle faisait 30 cm et la force 10N, le couple donc l effort en rotation resterait le même. Il n est pas indispensable de connaître la façon dont est produit le couple. Le couple peut être le résultat de l appui sur une pédale, de la force d un piston de moteur sur un vilebrequin ou le couple d entraînement d un moteur électrique. Reprenons le cas du vélo. Si le vélo se déplace pendant l appui sur les pédales, le couple a produit un travail. Il a produit de l énergie. Naturellement si le déplacement est sur 2m ou s il est sur 3 m, le résultat ne sera pas le même. Pour exprimer la capacité d un moteur à entraîner une machine ou un véhicule et que cela soit comparable, on fait appel à la notion de puissance. La puissance est l énergie fournie pendant 1 seconde. Pour un moteur tournant, c est le produit du couple par la vitesse de rotation (en radians/seconde) Soit : P (W) = C (mn) x ω (rd/s) La vitesse de rotation est exprimée en radians/seconde tout comme la vitesse linéaire est exprimée en m/s. Le radian par seconde est la valeur d angle (exprimée en radian et non en degré) parcourue en une seconde de rotation. Si un moteur tourne à la vitesse de 1000t/mn en générant un couple de 50 Nm, il paraît évident qu il est moins puissant qu un moteur qui génère le même couple de 50Nm mais qui tourne à 2000 t/mn. La puissance s exprime aussi en «Chevaux vapeur» CV. 1 (CV) = 736 W Donc 100 KW = environ 135 CV. Le CV est utilisé pour exprimer la puissance des moteurs de voiture, motos, bateaux etc. par habitude. L unité que l on doit utiliser est le W, le KW ou le MW. P 4-3 Page 6 sur 7

7 6. L utilisation de l oscilloscope Raccordements à l'oscilloscope 1. Mettez en place l'adaptateur BNC sur la voie 1 de l'oscilloscope 2. Raccordez la maquette à l'oscilloscope comme indiqué dans le questionnaire. 3. Mettez sous tension la maquette de mesure de la vitesse et démarrez le moteur (vitesse quelconque). Adaptateur BNC Configuration de l'oscilloscope 4. Mettez sous tension l'oscilloscope (1 POWER ). 5. Sélectionnez la voie 1 (15 CHI) 6. Appuyez sur AUOSE (2) 7. A l'aide du bouton IME/DIV. (22), sélectionnez 5 ms comme base de temps 8. A l'aide de VOLS/DIV. (14), ajustez l'amplitude de la courbe pour qu'elle occupe le maximum d'espace vertical sur l'écran. Normalement, une sensibilité de 1V/DIV est suffisante. 9. Éventuellement, décaler horizontalement la courbe obtenue à l'aide du bouton DEL./R.POS. (21) P 4-3 Page 7 sur 7