SCIENCES DE L'INGENIEUR

Niveau : Première générale, enseignement de spécialité SI

 
  1. L'électricité et ses risques
  2. Les lois de l'électricité
  3. Analyse fonctionnelle d'un robot
  4. Codage de l'information
  5. Acquisition de l'information : Les capteurs
  6. Communiquer
  7. Alimenter les systèmes
  8. Distribuer l'énergie électrique
  9. formulaire
 
  1. Les puissances de 10
  2. Utilisation de la calculatrice
  3. Ecrire des équations en LaTeX
  4. Lampe autonome
  5. Energie et autonomie
  6. Représentation de l'information
  7. Acquisition de l'information
  8. Communiquer : projecteur scénique
  9. Alimenter : Centrale hydroélectrique
 
  1. Eclairage de vélo
  2. Afficher une information lumineuse
  3. Projet Blob de Thomas Pesquet
  4. Fournir l’énergie électrique au V.A.E
  5. Tapis de course interactif
  6. Etude des capteurs du Robot
  7. Thermomètre numérique
  8. Décoder un mot mystère
  9. Programmer en langage python
 

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TP1 : Mesures

1. Mesure de la tension en Volts (V)

Pour mesure une tension, on utilise un voltmètre ou plus souvent un multimètre.

multimètre

Le voltmètre permet de mesurer une différence de potentiel. Il possède une borne de couleur noire  COM  (moins) et une autre de couleur rouge  V  (plus).

Il se branche en dérivation (ou parallèle) avec l'élément dont on veut connaître la tension.

Il peut mesurer une tension continue (VDC/=) ou alternative (VAC/~) selon le mode choisi en appuyant sue le bouton

  1. Relever la tension de la pile bâton que vous a fourni le professeur en câblant le voltmètre comme indiqué sur le schéma suivant :

    2. pile     schéma

    Tension de la pile : U =

  2. Mesurer les tensions nommées VIN et 3V3, d'un microcontrôleur ESP8266, branché au port USB d'un ordinateur. La borne COM du voltmètre branchée sur la broche GND (ground : la masse).
    3. esp8266

    Tension VIN =

    Tension 3V3 =

  3. Relever la différence de potentiel entre VIN et 3V3 qu'on notera U1, en déduire le calcul qui permet de trouver le résultat de cette mesure.

    4. On peut faire l'analogie entre une différence de potentiel et une différence de hauteur

2. Mesure de l'intensité du courant en ampères (A)

Pour mesurer l'intensité d'un courant, on utilise un ampèremètre ou un multimètre.

Il possède une borne de couleur noire COM (moins) et une borne de couleur rouge mA (plus).

Il se branche en série dans le circuit électrique comme illustré ci-dessous :

schéma

Débrancher l'ESP8266 du port USB, reproduire le montage suivant et insérer l'ampèremètre dans le circuit afin de mesurer le courant.

Appeler le professeur avant de rebrancher l'ESP8266 au port USB.

schéma de câblage

  1. Résultat de la mesure : I =
  2. Calculer la valeur de la résistance R en utilisant la loi d'Ohm.

    3. Rappel de la loi d'Ohm :
	$U = R times I$
Donc $R = $

  3. Relever les couleurs des anneaux se trouvant sur le résistor et chercher sa valeur en cliquant sur ce lien.

    4. Anneaux de couleurs :
	1er anneau : 
	2ème anneau :
	Multiplicateur :
	Tolérance : 
	
Valeur de la résistance :

  4. Calculer l'écart relatif, en %, entre la valeur attendue et la valeur mesurée. La valeur de la résistance entre-t-elle dans tolérance indiquée par le constructeur du résistor ?

    5. Calcul de l'écart relatif :
			
	$epsilon_r = |("Valeur mesurée" - "Valeur attendue")/"Valeur attendue"| times 100$
	
	$epsilon_r =

3. Mesure d'une tension alternative

3.1 Mesure au voltmètre

Exécuter le logiciel Thonny

Si vous voulez l'utiliser sur vos ordinateurs portables, télécharger la version suivante :

Dans le menu cliquer sur Executer - Configurer l'interpréteur

Sélectionner MicroPython (ESP8266)

Saisir les 2 lignes suivantes :

Exécuter le programme .

Mettre le multimètre en mode voltmètre.

Relever la différence de potentiel U5, entre les broches D5 et GND

U5 =

3.1 Visualisation de cette tension U5 à l'oscilloscope.

L'oscilloscope permet de visualiser la tension en fonction du temps.

  • L'axe horizontal d'un oscilloscope, souvent appelé l'axe X ou axe du temps, représente comment le signal varie au fil du le temps. Cet axe est gradué en seconde. Chaque division (carreau) indique la base de temps : le temps écoulé, par exemple 1ms/division.
  • L'axe vertical souvent appelé l'axe Y ou axe de tension, représente l'évolution de la tension du signal mesuré. Cet axe est gradué en volts. Chaque division indique la sensibilité : le nombre de volts du signal, par exemple 1V/division.
  • Le trigger ou déclenchement, permet de déterminer la tension à partir de laquelle le signal va s'afficher sur l'oscilloscope. On peut le régler sur front montant ou descendant.

Brancher la voie A de l'oscilloscope sur les broches D5 et GND de l'ESP8266.

Axe X du temps :

  • Relever la base de temps de l'oscilloscope :
  • Sur combien de carreaux s'étend le créneau haut du signal électrique ? Ch =
  • Sur combien de carreaux s'étend le créneau bas du signal électrique ? Cb =
  • En déduire les durées des créneaux haut TH, puis bas TB ainsi que la période T du signal qui est l'addition de TH et TB. Enfin calculer le rapport cyclique $alpha$.

    • TH=
TB=
T = TB + TH
T =

$ alpha = (TH)/T $

  • Rapport cyclique α :
    • A = 1V          200µs

Axe Y de la tension :

  • Relever la sensibilité de l'oscilloscope :
  • Sur combien de carreaux s'étend le créneau du signal électrique ? Vh =
  • En déduire la tension maximale du signal mesuré (l'amplitude): VMAX
  • Calculer la valeur moyenne du signal VMOY, Calculer en %, l'écart relatif $epsilon_r$ entre la valeur lue au voltmètre et celle trouvée avec l'oscilloscope. Que pouvez vous conclure sur la précision de mesure faite avec l'oscilloscope ?

    • $ V_(MOY) = alpha times VMAX $

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