BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL Systèmes Électroniques Numériques. TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES SUR SYSTEMES E 1 - Sous épreuve E 12 Unité U 12

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1 BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL Systèmes Électroniques Numériques Champ professionnel : Alarme Sécurité Incendie TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES SUR SYSTEMES E 1 - Sous épreuve E 12 Unité U 12 Durée : 3 heures Coefficient : 2 Le sujet comporte : 7 pages d énoncé 1 page1s d annexe Le matériel autorisé comprend toutes les calculatrices de poche y compris les calculatrices programmables, alphanumériques ou à écran graphique à condition que leur fonctionnement soit autonome et qu il ne soit pas fait usage d imprimante (Réf. C n du ). La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront dans l appréciation des copies. NOM PRENOM : DATE : SUJET N 1 ALIMENTATION D UNE ALARME ANTI-INTRUSION CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 1/8

2 Dans la suite du document, ce symbole signifie «Appeler le professeur». Dans la suite du document, ce symbole signifie «Consulter l annexe». Partie O Position du problème et objectifs Un client, dont la maison est équipée d une alarme anti-intrusion, vous appelle pour vous signaler le non fonctionnement de celle-ci. Lors de votre dialogue avec lui, ce client vous apparaît soucieux de connaître la cause de ce disfonctionnement. Il relève un des éléments de votre argumentaire «car il faut une tension continue.» Naturellement il vous demande «Mais comment obtient-on cette tension continue?». Votre sens de la relation humaine et des rapports commerciaux, vous amène à devoir lui expliquer les éléments de base du redressement et du filtrage. En particulier, vous allez devoir lui expliquer les notions suivantes : la valeur moyenne d une tension ; la lecture et l interprétation d un oscillogramme. Partie 1 Matériel à disposition Diodes Résistor (1 k ) Condensateur Générateur alternatif 12 V Interface EsAO Logiciel Atelier Scientifique Multimètres Partie 2 Tension alternative 1. Relever la valeur efficace et la valeur instantanée de la tension délivrée par le générateur. Utiliser l annexe pour l utilisation du logiciel «Atelier Scientifique». Régler l affichage pour visualiser deux périodes et une amplitude maximum sur l écran d affichage. Appel 1 Faire vérifier le montage et les réglages. CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 2/8

3 Dans tout le TP, les mesures seront arrondies au dixième. On adopte les conventions d écriture : T : période f : fréquence Ū : valeur moyenne U : valeur efficace Û : valeur maximum 2. Effectuer les mesures suivantes. T = s f = Hz Ū = V U = V Û = V 3. Donner la relation entre la valeur maximum Û et la valeur efficace U d une tension sinusoïdale. 4. Indiquer l appareil de mesures à utiliser et la fonction AC, DC ou AC + DC à sélectionner. T :.. Ū :.. U :.. Û :.. Appel n 2 Faire vérifier les mesures. Partie 3 Redressement mono alternance 1. Proposer un schéma avec une charge constituée par un résistor de 1 k. CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 3/8

4 2. Réaliser le montage. Appel n 3 Faire vérifier le montage. 3. Mesure de la tension moyenne Ū mono. Redressement mono alternance : tension moyenne Ū mono = V 4. Relever, en rouge, l allure de l oscillogramme de la tension instantanée u. v e t u t Partie 4 Redressement bi alternance 1. Réaliser le montage ci-dessous constitué d un pont de Graëtz constitué de 4 diodes. D 1 D 2 12 V ~ R = 1 k V D 4 D 3 Appel n 4 Faire vérifier le montage Mettre sous tension en présence du professeur. CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 4/8

5 2. Mesure de la tension moyenne Ū bi. Redressement bi alternance : tension moyenne Ū bi = V 3. Relever, en rouge, l allure de l oscillogramme de la tension u. Préciser les diodes passantes (conductrices) pendant la même durée. v e t u t Diodes passantes 4. Vérifier que les tensions moyennes Ū mono et Ū bi vérifient les relations : Redressement mono alternance : Ū = U Ū mono =.. Redressement bi alternance : Ū = 2 U Ū bi =. Comparer ces deux mesures et conclure. Partie 5 Filtrage 1. Insérer dans le montage précédent un condensateur de 4,7 F aux bornes du résistor. Attention! Respecter la polarité du condensateur chimique. Appel n 5 Faire vérifier le montage Mettre sous tension en présence du professeur. CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 5/8

6 2. Interprétation de l oscillogramme (courbe rouge). B D A C Entre les instants qui correspondent à B et C sur l oscillogramme le condensateur se charge. le condensateur se décharge dans la résistance. Si les diodes D 1 et D 3 sont conductrices entre A et B, alors les diodes D 2 et D 4 sont conductrices entre les instants correspondant à B et C. entre les instants qui correspondent à C et D. 3. Mesure de la tension moyenne Ū et calcul de la constance de temps = RC. C 1 = 4,7 F Ū 1 = V 1 = RC 1 = s Changer le condensateur pour un condensateur de 2200 F. C 2 = 2200 F Ū 2 = V 2 = RC 2 = s Appel n 6 Faire vérifier les mesures et les calculs. CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 6/8

7 4. Interprétation La tension moyenne augmente lorsque la capacité du condensateur diminue. la capacité du condensateur augmente. La tension u est pratiquement constante et le taux d ondulation diminue lorsque la constante de temps diminue. la constante de temps augmente. Partie 6 Conclusion Après cette étude, que pourriez-vous répondre à votre client qui vous posait la question «Comment obtient-on une tension continue?». Aide : pour répondre pleinement à cette question, posez-vous des questions sur le rôle du redressement, sur le redressement bi alternance et la tension moyenne et sur le rôle du condensateur. Vous disposiez pour la détection de la panne uniquement d un multimètre permettant de mesurer la valeur moyenne et la valeur maximum de la tension. Comment avez-vous détecté qu une diode du pont de Graëtz était défectueuse? CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 7/8

8 ANNEXE FICHE TECHNIQUE DU LOGICIEL «ATELIER SCIENTIFIQUE» Acquisition de la valeur instantanée et de la valeur efficace d une tension Valeur efficace Disposer l adaptateur Voltmètre RMS en ordonnées. Obtenir l affichage de la tension. Valeur instantanée Disposer l entrée directe 6 en ordonnée. Glisser déposer le voltmètre Nommer la tension «Ueff». Cliquer sur le capteur de tension Sur l onglet «mesure». Glisser déposer la voie 6 Nommer la tension «u». Sélectionnez le calibre adapté. en ordonnée. puis en ordonnée. Disposer le temps en abscisse. Glisser déposer le temps en abscisse. Indiquer la durée d acquisition, l unité de temps et le nombre de points. Allure de la courbe - durée d acquisition - nombre de points enregistrés - voie de synchronisation - niveau montant ou descendant Cocher Synchronisation. Sélectionner l entrée directe 6. Cocher croissant. Lancement de l acquisition. Cliquer sur. Nommer l expérience puis cliquer sur «Lancer». CCF TP scientifiques sur systèmes 1 Bac Pro S.E.N. 8/8

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