Physique Appliquée

Présentation

Ce documents rassemble les différentes activités expérimentales de Physique Appliquée(7 TP et leurs corrections) relatives au thème 2010 de la section génie électronique de l’aca-démie d’Aix-Marseille.

1 Étude d’un transistor bipolaire

Sur la raquette du télescope se trouve un buzzer qui dans certaines circonstances (appuid’une touche, fin de l’alignement du télescope. . .) émet un BIP. Pour générer ce BIP le PICfait commuter pendant 500ms un transistor bipolaire à la fréquence de 500Hz.

Le TP porte sur l’étude du transistor bipolaire.

Matériel nécessaire :– transistor NPN (2219, 1711, 2222. . .) ;– résistances :R = 10kΩ ; R = 100Ω/1W ; 2×R = 1kΩ ;– buzzer ;– diode.

2 Calibration du capteur

Le télescope comprend deux moteurs assurant le positionnement en azimut et en altitudedu tube du télescope. Chaque moteur est piloté par un contrôleur de moteur qui assure larégulation de vitesse et mesure le déplacement angulaire dumoteur. Pour cela, il utilise uncapteur optique constitué d’une LED à Infrarouge, de deux phototransistors et d’un disquesolidaire de l’axe du moteur.

Lors de la phase de calibration du capteur, le contrôleur ajuste le courant dans la LEDIR afin d’obtenir un rapport cyclique de 50% sur les signaux desortie de deux comparateurslorsque le moteur tourne. Pour cela le contrôleur de moteur ajuste le courant qui circule dansla LED IR en agissant sur les sorties RB0 à RB5 du PIC.

Le TP porte sur l’étude de la calibration du capteur.

Matériel nécessaire :– carte « Contrôleur moteur » ;– alimentation 12V avec limitation du courant ;– 2 grippe-fils.

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3 Étude d’un pont en H

Le télescope comprend deux moteurs assurant le positionnement en azimut et en altitudedu tube du télescope. Chaque moteur est alimenté par un pont en H commandé par deuxsignaux (PWM etSENS) en provenance du PIC. Le signalPWM permet de régler la vitessedu moteur et le signalSENS permet de choisir un sens de rotation.

Le TP porte sur l’étude du pont en H.

Matériel nécessaire :– carte « Contrôleur moteur » ;– alimentation 12V avec limitation du courant ;– 2 grippe-fils ou sonde oscilloscope.

4 Étude d’un comparateur

Sur le télescope se trouve un capteur qui permet de détecter le nord magnétique. Cecapteur peut être assimilé à une bobine dont la valeur de l’inductance varierait en fonction deson orientation par rapport au champ magnétique terrestre.De la valeur de cette inductancedépend la fréquence d’un oscillateur R-L. C’est l’analyse par le PIC de cette fréquence quipermet la détermination du nord magnétique.

Le TP porte sur l’étude du comparateur présent dans l’oscillateur R-L.

Matériel nécessaire :– amplificateur opérationnel : TLC 3702 ;– résistances :R = 100kΩ ; R = 4,7kΩ ; R = 13,3kΩ.

5 Étude d’un astable

Sur le télescope se trouve un capteur qui permet de détecter le nord magnétique. Cecapteur peut être assimilé à une bobine dont la valeur de l’inductance varierait en fonction deson orientation par rapport au champ magnétique terrestre.De la valeur de cette inductancedépend la fréquence d’un oscillateur R-L. C’est l’analyse par le PIC de cette fréquence quipermet la détermination du nord magnétique.

Le TP porte sur l’étude de l’oscillateur R-L.

Matériel nécessaire :– amplificateur opérationnel : TLC 3702 ;– résistances :R = 100kΩ ; R = 4,7kΩ ; R = 13,3kΩ ; 2×R = 220Ω ;– boîte à décade (×1Ω×10Ω) ;– inductance 3mH ;– inductance à noyau réglable.

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6 Étude d’une sonde atténuatrice

Ce TP traite du bon usage de la sonde atténuatrice d’un oscilloscope car il est parfoisnécessaire d’utiliser une sonde atténuatrice pour faire des mesures de signaux.

C’est le cas notamment si on veut relever la communication entre l’Autostar et lescontrôleurs de moteur (azimut et altitude).

Matériel nécessaire :– résistances :R = 50kΩ ; R = 10kΩ ;– condensateur :C = 100nF ;– boîte à décade de condensateurs ;– sonde oscilloscope.

7 Étude d’un inclinomètre

Le TP porte sur l’étude de l’accéléromètre MXD2020E utiliséen inclinomètre dans letélescope afin de compenser d’éventuels défauts d’horizontalité.

Matériel nécessaire :– carte « Inclinomètre » ;– platine Labdec ;– règle graduée 30cm.

Organisation des séances

Habituellement les séances de TP se déroulent en demi-classe (GA et GB). Comme lenombre de carte est limité à quatre il conviendra, pour certaines séances, de diviser chaquegroupe en deux sous-groupes. Les sous-groupes font des TP différents et la semaine sui-vante, ils alternent leurs TP.

Exemple :

séance 1 2 3 4 5 6 7GA(1) TP4 TP5 TP2 TP7 TP3 TP1 TP6GA(2) TP4 TP5 TP7 TP2 TP1 TP3 TP6GB(1) TP4 TP5 TP2 TP7 TP3 TP1 TP6GB(2) TP4 TP5 TP7 TP2 TP1 TP3 TP6

Remerciements

Nous tenons à remercier nos collègues d’électronique Stéphane FORTRIE, ChristophePELLET, Jean ALLEGRE et Olivier MAZZERBO pour l’aide qu’ilsnous ont apporté et ladisponibilité dont ils ont fait preuve.

Jean-Louis REYMOND et Raoul HATTERER

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