Notice de présentation et d'utilisation d'un ensemble d'appareils de mesure A) ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTEME I) Présentation de l organisation d une mesure. Une mesure se fait en 3 étapes successives. Définir la grandeur Choisir la méthode Une précision exigée Consigne et exploitation Définir la grandeur c est savoir : - L objet proprement dit de la mesure ( une vitesse, une distance, une différence de potentiel...). - L ordre de grandeur de cet objet ( 300 tours par minute, un mètre, 100 volts...). Choix de la méthode : On choisit la méthode en fonction de la grandeur qui a été définie et de la précision exigée. II) Présentation du système Le système support de l étude est un ensemble d objets techniques ( générateurs, appareils de mesure ) interconnectés. Ce système permet à l opérateur débutant d avoir des notions de base sur : - le réglage des différents appareils. - l interprétation des mesures. III) Diagramme sagittal du système technique ( voir figure 1 ). 4 GENERATEUR DE FONCTION OT2 OSCILLOSCOPE OT1 1 3 2 FIGURE 1 : DIAGRAMME SAGITTAL 7 MULTIMETRE OT3 6 5 OPERATEUR BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 1/11
IV) Relations entre les éléments du système 1,6 : compte-rendu sous forme visuelle. 2, 3, 5 : réglage de l appareil. 4,7 : envoi d une tension variable. V) Algorigramme de fonctionnement des différents objets techniques ( voir figure 2 ). DEBUT CONNECTER LES DIFFERENTS OBJETS TECHNIQUES FIGURE 2 : ALGORIGRAMME DE FONCTIONNEMENT DES DIFFERENTS OBJETS TECHNIQUES ENVOYER UN SIGNAL VARIABLE MESURER LE SIGNAL FIN B) ANALYSE FONCTIONNELLE DES OBJETS TECHNIQUES I) Fonction globale de OT1. L oscilloscope est un appareil de mesure. Il effectue une mesure d amplitude en fonction du temps et la traduit sous forme visuelle ( écran quadrillé). Il permet de vérifier la forme des signaux disponibles dans un montage. La différence fondamentale entre un oscilloscope et un multimètre est sa possibilité de tracer une courbe. Ce qui permet à l électronicien de vérifier qu en tout point d un montage la pratique est conforme à la théorie. L utilité d un oscilloscope dans un laboratoire s étend du domaine des basses fréquences à celui des ondes courtes, en passant par toutes les applications autour des microprocesseurs. II) Fonction globale de OT2 Le générateur de fonction délivre des signaux en forme de carré, triangle, sinus, impulsions, rampes. Il est destiné pour la mise au point, le dépannage de montages ou d appareils électroniques. III) Fonction globale de OT3 Le multimètre permet la traduction d une grandeur physique en une information relative à cette grandeur (valeur chiffrée). L information relative à la mesure est lue sur un cadran ou un affichage à cristaux liquides. La différence fondamentale entre un multimètre et un oscilloscope est la précision sur la mesure. La précision sur un multimètre peut atteindre pour certaines mesures +- 0.5%. BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 2/11
C) TRAVAUX PRATIQUES SUR LE SYSTEME TECHNIQUE I) Mise en station de l oscilloscope (OT1). 1) Présentation. La mise en fonction d un oscilloscope doit se faire avec méthode. La première phase désignée par mise en station doit permettre de constater : - Le bon réglage du canon à électrons par une luminosité et une finesse correcte du spot. - Le bon fonctionnement du contrôle manuel du déplacement du spot sur l écran. 2) Algorithme de mise en station de l objet technique. NOTICE CONSTRUCTEUR : Mise en route et pré-réglages : Avant la mise sous tension, il est recommandé de suivre la procédure suivante : Vérifier que toutes les touches sont sorties. Vérifier que le bouton rotatif de décalibration de base de temps TIME/DIV, les commandes des atténuateurs variables CH1 et CH2 et la commande HOLD OFF sont en position calibrées. Mettre les commandes de décalage en position médiane ( la marque dirigée vers le haut ). Le sélecteur de déclenchement TRIG doit être sur sa position la plus haute. Les 2 touches GD des voies I et II sont enfoncées en position GD. L appareil est mis en route avec la touche rouge POWER. L allumage du voyant indique le fonctionnement. Une trace représentant la ligne de base doit apparaître 10 secondes après la mise en route. Mettre cette ligne de base au centre de l écran en position verticale et à gauche en position horizontale par les commandes Y.POS.I et X.POS. Régler l intensité du faisceau ( INTENS.) et l astigmatisme ( FOCUS ) pour obtenir une trace d intensité moyenne avec une finesse optimum. L appareil est prêt à fonctionner. Nota : Si un seul point apparaît ( danger de brûlure de l écran, donc destruction) il est possible que la touche X-Y soit enfoncée.la ressortir. Si aucune trace n apparaît vérifier la position des autres boutons et touches ( en particulier la touche AT/NORM. doit être sortie ). Pour ménager le tube il faut travailler avec la luminosité minimale exigée par la mesure et l éclairage ambiant. BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 3/11
3) Traduire l énoncé de l algorithme de mise en station de OT1 par un algorigramme en figure 3 ( en s aidant des pages description des commandes du HM 303 et face avant de l oscilloscope ) et indiquer en commentaire les numéros des touches concernées. II) Mise en station du générateur de fonction (OT2). 1) Présentation. Le générateur de fonction délivre des signaux en forme de carré, triangle, sinus, impulsions, rampes. Sa tension de sortie maximale va de 0 à 20 volts crête à crête sur 600 ohms. Sa tension de sortie maximale va de 0 à 10 volts crête à crête sur 50 ohms. Sa gamme de fréquence va de 0,2 Hertz à 2 Méga-Hertz. (0,2HZ à 2MHZ). 2) Algorithme de mise en station de l objet technique. Appuyer sur le bouton MARCHE repéré 1. La diode 2 s allume. Choisir sur les sélecteurs 3 la fréquence et la forme du signal sur 4. Le signal est délivré sur la sortie OUTPUT MAIN 12. A l aide du vernier 7 ajuster éventuellement la fréquence. Le niveau en tension du signal est réglé par le bouton AMPLITUDE 10 : - 20 volts crête à crête sur 600 ohms. - 10 volts crête à crête sur 50 ohms. Une atténuation de 20 décibels est obtenue en appuyant sur la touche ATT 6. Fonction DUTY CYCLE : cette fonction commande le rapport cyclique, c est à dire la largeur de l alternance positive par rapport à la largeur de l alternance négative. En position calibrée les 2 alternances sont de largeur égale. La dissymétrie est d autant plus forte que le bouton DUTY 8 est tourné vers la droite. Touche INVERT 4 : en pressant le bouton, le signe algébrique du signal est changé. Cette fonction permet de générer des impulsions ou des rampes positives ou négatives. Bouton DC OFFSET : en tirant ce bouton on superpose au signal une composante continue, positive ou négative selon le sens de rotation. En position enfoncée le signal est purement alternatif. - Niveau de la composante continue : +- 10 volts sur 600 ohms. +- 5 volts sur 50 ohms. Impulsions et rampes : pour générer un train d impulsions ( ou rampes ) positives ou négatives, utiliser conjointement les 2 fonctions précédentes, DUTY et OFFSET ainsi que l inversion INVERT. Fonction VCF 11 : il s agit d une fonction vobulation. Un signal de tension variable appliqué à l entrée VCF INPUT du générateur provoque une variation de fréquence du signal de sortie. - Impédance d entrée : 10 kohms. - Tension maximale applicable +- 25 volts. - Une variation de tension de 0 à 10 volts sur l entrée VCF provoque une variation de fréquence du signal de sortie dans le rapport 1 / 1000. Sortie PULSE OUTPUT 12 : cette sortie délivre un signal carré de niveau logique TTL, permettant d alimenter 20 portes. Le temps de montée est inférieur à 25 nanosecondes. BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 4/11
Caractéristiques du signal de sortie OUTPUT MAIN : - signal sinusoïdal distorsion inférieure à 1% de 0,2 Hz à 200 khz. atténuation inférieure à 0.1 db de 0.2 Hz à 200 khz. inférieure à 0.5 db de 200 khz à 2 Mhz. - signal carré temps de montée inférieur à 100 nanosecondes. 3) On désire envoyer un signal purement alternatif et sinusoïdal. Traduire l énoncé de l algorithme de mise en station de OT2 correspondant au besoin par un algorigramme en figure 4 ( en utilisant également le dessin de la face avant du générateur de fonction ) et indiquer en commentaire les numéros des touches concernées. III) Mise en station du multimètre FLUKE (OT3). 1) Présentation. Le multimètre mesure des tensions, courants, résistances, inductances, capacités fréquences, températures. Il teste les diodes, transistors, circuits logiques TTL et CMOS. 2) Algorithme de mise en station de l objet technique. Appuyer sur le bouton ON. Si le multimètre est commuté en volt alternatif max alors Connecter l appareil. 3) Traduire l énoncé de l algorithme de mise en station de OT3 par un algorigramme en figure 5. IV) Interconnexion de OT1, OT2 et OT3. But : visualisation et mesure d un signal périodique sinusoïdal 10 Khz, d amplitude 8 volts crête. 1) Algorithme de fonctionnement. Mettre hors tension les 3 appareils OT1, OT2, OT3. Si les 3 appareils sont en station alors : Connecter ensemble les 3 appareils. Mettre sous tension les 3 appareils OT1, OT2, OT3. Connecter la voie 1 de l oscilloscope, synchronisation du signal sur la voie 1. Régler un signal sinusoïdal de fréquence 10 KHz, d amplitude 8 volts crête. Mesurer le signal à l oscilloscope, on ne veut visualiser qu une seule période du signal. Faire démarrer le signal à gauche sur l axe des temps. Faire démarrer le signal à zéro sur l axe des tensions. Mesurer la tension aux bornes du multimètre. 2) Traduire l énoncé de l algorithme précédent sous forme d algorigramme en figure 6 et indiquer en commentaire les numéros des différentes touches et commutateurs concernés. BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 5/11
FIGURE 3 : ALGORIGRAMME MISE EN STATION D UN OSCILLOSCOPE DEBUT NE PAS METTRE SOUS TENSION SORTIR TOUTES LES TOUCHES Boutons 13 Time/div 27 Volt/div voie 1 33 Volt/div voie 2 7 Hold/off METTRE LES BOUTONS DECALIBRES DANS LA POSITION CALIBRATION METTRE LES COMMANDES DE DECALAGE EN POSITION MEDIANE 2, 4, 6, 16, 22,38 POSITIONNER VERS LE HAUT LE SELECTEUR DE DECLENCHEMENT 9 (sélecteur) 23, 36 position ground, l'entrée est déconnectée du signal d'entrée. ENFONCER LES 2 TOUCHES GD DES VOIES 1 ET 2 METTRE SOUS TENSION VOYANT ALLUME 1, bouton poussoir VERIFIER LE BRANCHEMENT Prise connectée au réseau EDF Disjoncteur général enclenché UNE TRACE APPARAIT METTRE LA LIGNE DE BASE AU CENTRE ET A GAUCHE AUGMENTER L INTENSITE COMMANDER LE DEPLACEMENT VERTICAL DE LA VOIE 1 Action sur les commandes 22 YPOS et 6 XPOS Bouton 2 REGLER L INTENSITE DU FAISCEAU Bouton 22 REGLER L ASTIGMATISME Bouton 1, INTENS Bouton 4 FOCUS FIN BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 6/11
DEBUT METTRE SOUS TENSION VOYANT ALLUME FIGURE 4 : ALGORIGRAMME MISE EN STATION DU GENERATEUR BASSE FREQUENCE Bouton 1 VERIFIER LE BRANCHEMENT CHOISIR FREQUENCE Bouton 3 AJUSTER FREQUENCE Bouton 7 CHOISIR FORME DU SIGNAL REGLER L AMPLITUDE REGLER RAPPORT CYCLIQUE A 50% Bouton 5 Bouton 10 à mi course et enfoncé Bouton 6 sorti Bouton 8 (duty cycle) position calibrée DESACTIVER L INVERSION DU SIGNAL Bouton 4 (invert) SUPPRIMER LA COMPOSANTE CONTINUE DU SIGNAL Bouton 9 enfoncé SORTIR LE SIGNAL Prise connectée au réseau EDF Disjoncteur enclenché Fiche coaxiale (output main) 12 FIN BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 7/11
FIGURE 5 : ALGORIGRAMME MISE EN STATION DU MULTIMETRE DEBUT APPUYER BOUTON ON VOLT ALTERNATIF COMMUTER FIN BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 8/11
DEBUT FIGURE 6 : ALGORIGRAMME MESURE D UN SIGNAL PERIODIQUE CONNECTER LES 3 OT MULTIMETRE EN STATION METTRE EN STATION OSCILLOSCOPE EN STATION METTRE EN STATION GENERATEUR EN STATION METTRE EN STATION Calibre 20V AC Trace observable Fréquence 10KHZ Amplitude 8 volts crête Bouton GD 23 sorti Bouton AC 23 sorti CONNECTER CH1 12, commutateur sur 10 µs REGLER LA BASE DE TEMPS CHOISIR LE BON CALIBRE DE L ATTENUATEUR D ENTREE 26, calibre 2Volts/div IMAGE OBSERVABLE REGLER LE GENERATEUR EN AMPLITUDE Bouton 10 UNE PERIODE DU SIGNAL REGLER GENERATEUR EN FREQUENCE DEMARRER LE SIGNAL A GAUCHE LIRE AU MULTIMETRE Bouton 7 Bouton 16, XPOS Valeur efficace FIN BAC PRO SEN TP N 2 : UTILISATION DES APPAREILS DE MESURE NOM : 9/11
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