Réglage valeur moyenne

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1 P Cours : l insrumenaion élecrique A- Le généraeur de basses fréquences ou G.B.F - Présenaion uilisé : Réglage fréquence Réglage ampliude Réglage valeur moyenne Sweep : Possibilié de créer un signal de fréquence variable («balayage des fréquences) Sorie CH2 Signaux délivrés Le signal délivré es une sinusoïde Signal carré Signal riangulaire Les réglages concernen CH ou bien CH2 Aenion oupu doi êre allumé pour que le voie (CH) soi acive. Le es un dipôle acif, source de ension capable de délivrer différens ypes de signaux : - un signal coninu don on peu faire varier l ampliude. - un signal riangulaire don on peu faire varier l ampliude, la fréquence e la valeur moyenne. - un signal en créneaux (ou signal «recangulaire») don on peu faire varier l ampliude la fréquence e la valeur moyenne. - un signal sinusoïdal don on peu faire varier l ampliude la fréquence e la valeur moyenne. On peu aussi créer des signaux de fréquence variable (mode Sweep enclenché) Ces signaux son disponibles sur la sorie «OUPU 50 Ω» (50Ω représene la résisance de sorie du ) Les fréquences délivrées appariennen à une plage comprise enre 0 Hz e quelques Méga Herz (MHz). Noons dès à présen qu un signal de fréquence nulle (0 Hz) es un signal coninu. 2- Gammes de fréquence La ouche «Freq» perme de choisir la fréquence f de ravail. Si on le souhaie on peu pluô régler la période 3- Variaions d ampliude =. f La ouche «Ampl» perme de choisir l ampliude du signal. On peu régler la valeur maximale e la valeur minimale, ou bien la valeur crêe à crêe V pp, ou encore la valeur efficace (RMS pour «roo mean square», moyenne quadraique). 4- Valeur moyenne du signal délivré ou Offse La ouche «Offse» perme de donner une valeur moyenne (ou composane coninue) non nulle au signal délivré. Cee valeur moyenne peu êre posiive ou bien négaive, par défau, elle es nulle. 5- Balayage en fréquence ou wobulaion Le peu délivrer des signaux de fréquence variable (signaux wobulés). On y accède en enclenchan la foncion wobulaion (Sweep). On peu alors régler la fréquence de dépar (ouche «Sar») du balayage, la fréquence d arrivée (ouche «Sop») ainsi que la durée du balayage (donc la viesse de balayage) par la ouche «ime».

2 B-L oscilloscope numérique Ce appareil es pariculièremen uile en élecricié, car il perme d accéder à un grand nombre de renseignemens sur le signal comme sa forme, sa période, son ampliude, le emps de monée, le déphasage, la valeur efficace... - Descripion sommaire valeurs des curseurs Oscilloscope uilisé : déplacemen des curseurs e déplacemen dans les différens menus, (cliquer pour valider) Allumage e exincion des différens menus Echelle horizonale («nombre de seconde par carreau») Aciver pour Passage en mode XY Opéraions mahémaiques sur les signaux Déplacemen «horizonaux» des signaux à l écran Echelle auomaique RUN/SOP : Pour figer une image à l écran signal (jaune) aciver les curseurs mesures sur les signaux : * emps mesure sur les abscisses * ension mesures sur les ordonnées signal 2 (ver) posiions des curseurs Gesion des différens menus Les voies allumées s affichen à l écran Echelle vericale (nombre de Vols par carreau) Déplacemens «vericaux» des signaux à l écran - Remarque imporane Les paramères d échanillonnage corresponden aux réglages du signal à l écran. Si nous n avons pas un signal correc affiché (par exemple moins d une période à l écran ou la valeur max qui «dépasse de l écran»...) les mesures faies par l oscilloscope numérique seron fausses. Le signal éudié ne doi pas «déborder» On doi observer au moins une période -2 Applicaions a) En se servan de ou ce qui précède, générer e visualiser à l oscilloscope un signal sinusoïdal d ampliude 6V crêe à crêe e de fréquence 250Hz. On veu que le signal soi parfaiemen cenré à l écran. Vérifier que la fréquence indiquée par le es bien celle indiquée par l oscilloscope. b) Vérifier que la valeur indiquée pour U max devien fausse si le signal déborde de l écran. c) Régler correcemen le signal à l écran e vérifier que l oscilloscope indique la bonne valeur efficace.

3 d) Revenir au signal du a) e ajouer 2V d offse à ce signal. Vérifier que l oscilloscope indique la bonne valeur moyenne. e) En uilisan la wobulaion inerne du réaliser un balayage len de fréquence permean d obenir un signal riangulaire d ampliude crêe à crêe 4V don la fréquence varie de 600 Hz à 800Hz en 30 secondes. 2- Synchronisaion 2- Balayage/ Synchronisaion Il fau que l oscilloscope affiche régulièremen les ensions qu il saisi e échanillonne. L idée de base es que la période du déclenchemen de la saisie (e des calculs) doi êre idenique ou égale à un muliple enier de la période du signal observé. Par exemple si l oscilloscope reçoi un signal de période ms, il cape cee période (il se synchronise sur ce signal) e fai une saisie sur ms, 2ms, 3ms, 4ms... Ensuie, il recommence, la saisie e les calculs. Ainsi le signal affiché es sable à l écran. Par défau il se synchronise sur le signal de la voie 2. Il affiche alors régulièremen plusieurs périodes du signal de la voie 2. Si rien n es envoyé en voie 2 e que l on regarde le signal en voie il es possible que la synchronisaion soi mauvaise e que le signal à l écran ne soi pas sable. On reiendra que le signal du doi êre envoyé en voie 2 pour que les signaux soien sables à l écran. On peu choisir le niveau de déclenchemen du signal (niveau du signal pour lequel la saisie e l échanillonnage commence). Par défau il y a généralemen déclenchemen sur zéro vol sur fron monan. Mais on peu changer le niveau e déclencher sur fron descendan. Bien que la voie 2 soi prioriaire par défau, on peu aussi choisir une synchronisaion à parir du signal de la voie. ou ceci se règle dans le menu «rigger» (Level correspond au niveau de déclenchemen) 2-2 Applicaion : eser des noions avec par exemple un signal sinusoïdal. 3- Oscilloscope en bicourbe Nous pouvons injecer 2 signaux, le premier sur CH e le second sur CH2 cela permera de visualiser à la fois CH e CH2 en foncion du emps à l écran mais aussi CH2 en foncion de CH (mode XY) le cas échéan. On sélecionne l un ou l aure des deux signaux avec les bouons e 2 (Voie acives à l écran s ils son allumés). Lorsque les deux voies son acives, il peu se poser un problème de synchronisaion. En effe, si l oscilloscope es synchronisé sur le signal de la voie 2, commen peu-il représener aussi le signal de la voie s il es d une période différene? 3- Signal en voie de période différene mais muliple de celle de la période du signal en voie 2 Mere grâce au un signal de fréquence f = 000 Hz en voie 2 e un signal de fréquence f 2 = 3000 Hz en voie. Commener. f f2 En fai si les rappors ou son eniers on rerouve cee propriéé. f2 f Essayer avec f = 2000 Hz e f 2 = 3000 Hz. 3-2 Signal en voie de période différene e non muliple de celle de la période du signal en voie 2 Mere grâce au un signal de période 2000 Hz en voie 2 e un signal de période quelconque en voie. Commener.

4 4-Applicaion : circuis du premier ordre 4-) Réaliser le circui ci-conre : (le délivre une ension sinusoïdale de 0kHz). CH 0kΩ CH2 a) Visualiser simulanémen les deux courbes. u e 22 nf u s b) Vérifier que l ampliude de u s () (noée U s m ) es celle aendue. c) Vérifier que le déphasage enre u e () e u s () es bien celui aendu. d) eser égalemen la foncion XY. 4-2) Balayage en fréquence a) Faire varier la fréquence manuellemen de quelques Hz à quelques cenaines de khz en synchronisan our à our sur la voie puis sur la voie 2. Conclure. b) Faire varier la fréquence grâce au balayage (Sweep) en prenan comme fréquence moyenne la fréquence de coupure du filre- Commener. c) Visualiser enfin le comporemen en XY avec ce balayage. 4-3) Signal d enrée recangulaire a) Faire en sore que le délivre des créneaux e visualiser les charges e décharges du condensaeur. Disinguer le cas des charges complèes e celui des charges incomplèes. b) Grâce au balayage (Sweep) faire en sore de visualiser anô des charges complèes, anô des charges incomplèes. c) Remplacer le condensaeur de 22nF par une boîe de condensaeurs de capacié variable e éudier qualiaivemen l effe des variaions de C. d) Que faire pour visualiser le couran élecrique au cours de ces charges e décharges? Réaliser l expérience. 4-4) Circui R, L. a) On souhaie visualiser les charges e décharges en couran d un circui R,L série alimené par des créneaux de ension. Donner un schéma du monage e le réaliser celui-ci en prenan R = 0 kω e L =,4 H. b) Eudier le comporemen du couran élecrique dans un circui RL série alimené en sinusoïdal lorsque l on fai varier la fréquence.

5 5-Applicaion 2 : circuis du second ordre On prend L = 42 mh, C = µf e R = 200 Ω. 5-) Régime sinusoïdal Voie 2 L C i Voie a) Réaliser le circui ci-conre alimené par e() sinusoïdal. b) Réaliser un balayage en fréquence avec une fréquence iniiale de 20 Hz e une fréquence finale de 5000 Hz, visualiser e() e u R (). e () = E m.cos(ω) R u R ension à l image de i c) Commener. 5-2) Créneaux de ension On prend L = 42 mh, C = µf e R = 20 Ω. Voie 2 R L i Voie a) Réaliser le circui ci-conre où e() es un signal recangulaire de fréquence assez faible pour pouvoir visualiser des charges e des décharges complèes du condensaeur e() C u c () b) Mesurer la pseudo période grâce aux curseurs e commener le résula. C Le mulimère numérique - Présenaion Un mulimère es un appareil élecrique capable de mesurer les ensions e les courans en donnan ou aussi bien leurs valeurs moyennes que leurs valeurs efficaces. La plupar des mulimères on aussi une foncion Ohmmère, ils permeen donc une mesure de la résisance d un circui «vue» enre les deux poins sur lesquels es branché le Ohmmère. Rappelons qu un ampèremère doi êre branché en série (enrée A ou ma e sorie COM) e un volmère doi êre branché en parallèle (enrée V ou mv e sorie COM). Il exise 3 ypes de mulimères. Par exemple pour mesurer une ension, on peu uiliser : -un volmère analogique magnéoélecrique (appareil à aiguille). -un volmère numérique RMS (Roo Mean Square). Ici le modèle AOIP. -un volmère numérique RMS (rue Roo Mean Square). Ici le modèle Fluke. Les appareils analogiques, aujourd hui obsolèes, son peu uilisés, nous ne les éudierons pas ici. Rappels : - La valeur moyenne d un signal périodique x() de période es < x >= x()d = x moy 0 - La valeur efficace d un signal périodique x() de période es X eff = X = x²()d = < x² > 0

6 2- Mulimère numérique RMS (Marque AOIP) Le signal physique es numérisé à l enrée de l insrumen qui compore donc un converisseur analogique / numérique. Le signal x() es échanillonné e l insrumen calcule une approximaion de la valeur efficace de l ondulaion : X effond = (x() x moy )² d. 0 Sur AC ce ype de mulimère mesure donc la valeur efficace (mesure noée X AC ) de l ondulaion du signal. Sur DC ce ype de mulimère mesure la valeur moyenne du signal (mesure noée X DC ce qui correspond à sa composane coninue). Remarque : pour rerouver la valeur efficace vraie d un signal avec un disposiif RMS il fau faire l opéraion : X eff = 2 AC 2 DC X + X Noons que si le signal éudié es cenré sur zéro, il n a pas de valeur moyenne e X eff = X AC. Enfin, signalons que si l on s inéresse à un signal coninu, on uilisera oujours DC (la valeur du signal éan égale à sa valeur moyenne dans ce cas). 3- Mulimère numérique RMS (Marque Fluke) Il numérise le signal x() e calcule non la valeur efficace de l ondulaion comme le RMS, mais sa vériable valeur efficace : X = x()²d aussi appelée valeur efficace vraie. 0 Il fau avec le modèle don nous disposons appuyer simulanémen sur AC e DC Si on noe X AC+DC la mesure obenue en appuyan simulanémen sur AC e DC nous avons donc, avec ce ype d appareil : X eff =X AC+DC Remarques : * Comme pour un RMS simple, sur DC ce ype de mulimère mesure la valeur moyenne du signal (mesure noée X DC ce qui correspond à sa composane coninue). * Comme pour un RMS simple, sur AC ce ype de mulimère mesure la valeur efficace de l ondulaion du signal (mesure noée X AC ). 4- Applicaions +5V 4- On ravaille sur le signal ci conre (fréquence 500Hz) : a) Créer le signal e le visualiser à l oscilloscope. b) Donner les valeurs héoriques de sa valeur moyenne, de la valeur efficace de son ondulaion e de sa valeur efficace vraie. -2V

7 c) Donner les valeurs praiques de sa valeur moyenne e de la valeur efficace de son ondulaion e de sa valeur efficace grâce au mulimère RMS. d) Donner les valeurs praiques de sa valeur moyenne e de sa valeur efficace grâce au mulimère RMS. 4-2 On ravaille sur le signal ci conre (fréquence 500Hz) : 4V a) Créer le signal e le visualiser à l oscilloscope. b) Donner les valeurs héoriques de sa valeur moyenne, de la valeur efficace de son ondulaion e de sa valeur efficace vraie. V c) Donner les valeurs praiques de sa valeur moyenne e de la valeur efficace de son ondulaion e de sa valeur efficace grâce au mulimère RMS. d) Donner les valeurs praiques de sa valeur moyenne e de sa valeur efficace grâce au mulimère RMS. 4-3 Valeurs efficaces mesurée par l oscilloscope numérique L oscilloscope numérique réalise des mesures e des calculs il peu donc lui aussi êre considéré comme un volmère numérique. On veu savoir si l oscilloscope numérique ravaille en RMS ou en RMS c es à dire s il indique la valeur efficace de l ondulaion ou bien la valeur efficace vraie. a) Vérifier avec le signal ci-conre de fréquence 200 Hz. u e (V)

8 b) Vérifier avec le signal ci-conre : 3V u e V D La plaquee Labdeck - Présenaion C es une plaque comporan des rous enre lesquels on peu posiionner des dipôles ou des circuis plus complexes comme des amplificaeurs opéraionnels ou des muliplieurs par exemple. ous les rous siués sur une même demi-colonne (supérieure ou inférieure) son reliés enre eux e son donc au même poeniel, chaque demi-colonne es indépendane de oues les aures (poeniels indépendans). ous les rous siués sur une ligne (supérieure ou inférieure ) son reliés enre eux e son donc au même poeniel. Chacune des 3 lignes es indépendanes des deux aures e de chacune des demi-colonnes. 2 lignes supérieures indépendanes l une de l aure Demi-colonnes de la parie supérieure Demi-colonnes de la parie inférieure Plaque Labdeck Une ligne inférieure

9 2- Posiionnemen de dipôles Exemple : on veu éudier le circui ci dessous: Le câblage sur la plaque sera par exemple, le suivan : sorie CH CH2 000Ω 0 nf résisance condensaeur masse oscillo masse oscillo voie oscillo voie 2 oscillo Applicaions : masse du Oscilloscope a) Vérifier la valeur de la résisance au mulimère puis réaliser le circui e vérifier qu il foncionne. b) Ajouer un poeniomère en série avec la résisance e éudier l influence des variaions de résisance. c) Eudier en régime sinusoïdal, la ension aux bornes du condensaeur d un circui RLC série où R es uniquemen la résisance du poeniomère e la résisance inerne de la bobine (on enlève la résisance de 000Ω). On prendra L = 2,2 mh (composan de couleur bleue). d) Eudier cee même ension lorsque le circui es alimené par des créneaux de ension. On mesurera la pseudo période e le emps de relaxaion dans le cas où la résisance du circui es minimale. 3- Posiionnemen de circuis inégrés Ils son posiionnés de par e d aure des paries inférieure e supérieure afin que chaque connexion soi indépendane des aures. Exemple ci-conre: A.O Muliplieur Les deux lignes supérieures serven souven pour l alimenaion des circuis inégrés. Par exemple l une à +5V e l aure à 5V La ligne inférieure ser souven de ligne de masse

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