Traitement analogique de l'informationSIN

Nom :

Prénom :

1. Paramètres de l'activité:

Centre d'intérêt 6: Traitement analogique de l'information

Connaissances abordées: Traitement d'une information analogique.

o Addition

o Soustraction

o Saturation

o Amplification

Type d'activité: Découverte

Prérequis: loi d'Ohm, des mailles, des nœuds.

Niveau taxonomique :

o Compréhension (je sais utiliser): Saisir des significations. Traduire des connaissances dans un nouveau contexte. Interpréter des faits à partir d’un cadre donné. Niveau Technicien.

o Capacité à: Traduire et interpréter de l'information en fonction de ce qui a été appris.

Références visées: CO8SIN1 Rechercher une solution matérielle au regard de la définition d'un système.

2. Contexte de l'activité

Travaux dirigés

Logiciels utilisés: Isis Proteus (ou tout autre logiciel de simulation de circuits électroniques)

Connection internet nécessaire pour travailler sur Moodle

Structure de l'activité:

Mise en évidence du besoin: Situation starter

Découverte des différents composants et montages utilisés dans l'activité

Analyse des différents montages:

o Reproduire le schéma

o Simuler le schéma

o Effectuer des mesures

o A partir du montage et d'une liste des fonctions de transfert, choisir celle qui correspond. Pour cela effectuer le calcul pour chaque fonction.

o A partir d'une liste de nom de fonctions (addition, soustraction, …) choisir celle qui correspond au montage simulé.

o Choisir le bloc mathématique qui correspond à cette fonction (modèle de comportement).

3. Mise en situation : le système Distributeur de boissons chaudes COLIBRI

Sur le système Distributeur de boissons chaudes COLIBRI, afin d'avoir un chauffage rapide, une température d'eau constante et une consommation d'énergie moindre, la régulation de température s'effectue avec un signal rectangulaire nommé VMLI dont on fait varier le rapport cyclique.

Si 0°C < Vmes < Vcons -10°C: -le signal de commande VMLI a un rapport cyclique η=1-le chauffage est maximal

Si Vcons -10°C < Vmes < Vcons :-le rapport cyclique η du signal de commande VMLI est compris entre 0 et 1 (voir graphique ci-contre)-le chauffage est proportionnel à la températureMesurée

Si Vmes > Vcons : -le signal de commande VMLI a un rapport cyclique η=0-l’eau n’est pas chauffée.

Pour réaliser la fonction "Régulation de la température de l'eau", et ainsi moduler la puissance, nous allons utiliser les sous fonctions ci-dessous :

la fonction : « Élaboration de la consigne de température de l’eau » possède la structure ci-dessous :

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la fonction : « Amplification de la différence entre la consigne et la température de l’eau » possède la structure ci-dessous :

la fonction : «Élaboration du signal VMLI» possède la structure ci-dessous :

A la fin de l'activité vous serez capable de :

Nommer les composants ainsi que les montages présents ci-dessus

Expliquer leur présence et leur configuration

4. Les composants utilisés:

4.1. L'amplificateur linéaire intégré

Le composant principal utilisé pour cette activité est l'Amplificateur Linéaire Intégré ou ALI (anciennement appelé Amplificateur Opérationnel : AOp)

Aspect physique Brochage Symboles

Brochage: Dans une première approche, seules 5 broches sont utilisées.

2 broches d'alimentation +Vcc (n°7) et –Vcc (n°4).

TD Traitement analogique de l'information 3/15

L'alimentation peut être symétrique (+15/-15V) ou non. Dans ce cas, une de ces deux broches est reliée à un potentiel de référence (0V).

2 broches d'entrée:

o L'entrée non inverseuse (n°3) identifiée par le signe +

o L'entrée inverseuse (n°2) identifiée par le signe –

1 sortie (n°6).

Le niveau de la tension présente en sortie dépend de la configuration du montage.

Sous ISIS vous trouverez ce composant ici: Avec le symbole :

Les 2 broches nécessaires à l'alimentation ne sont pas dessinées pour ne pas encombrer le schéma mais vous pouvez modifier les tensions d'alimentation par "Editer propriétés " du composant (accessible par Clic droit sur le composant ou par "Ctrl E").

4.2. Les résistances:

Elles sont utilisées pour configurer les différents montages, vous pourrez modifier leurs valeurs par "Editer propriétés " du composant (accessible par Clic droit sur le composant ou par "Ctrl E").

Sous Isis vous le trouverez ici: Avec le symbole:

4.3. Les sources de tension

Les sources de tension fixes sont créées à partir de l'icône "GENERATORS" situé à gauche de l'écran sous Isis.

Vous pouvez le paramètrer au travers de ses propriétés accéssibles par un double clic gauche.

Vous pouvez alors choisir le type de signal (continu, sinus,…) et paramétrer son amplitude, son retard et sa fréquence (signal périodique).

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Le montage rhéostatique:

Ce montage est destiné à faire facilement varier la tension en entrée des montages avec un potentiomètre.

Sous Isis vous le trouverez ici: Avec son symbole:

Le montage (ci-contre) n'est plus utilisé en pratique car il entraîne beaucoup de pertes par "Effet Joule".

B112V

50%

RV1

10k

4.4. Les appareils de mesure:

Ils sont accessibles par l'icône située à gauche de l'écran.

5. Activités

5.1. Activité 1:

Reproduire le schéma ci-dessous

Ve=2V

Correspond-il au schéma ci-dessous?

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Oui/Non

o Simuler le schéma et Effectuer des mesures

Quelle est la valeur de Ve?

Quelle est la valeur de Vs?

Calculez le rapport Vs/Ve et donnez sa valeur:

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A partir du montage et de la liste des fonctions de transfert, choisir celle qui correspond. Pour cela effectuer le calcul pour chaque fonction.

Fonction de transfert Correspond au montage ci-dessus

o A partir d'une liste de nom de fonctions (addition, soustraction, …) choisir celle qui correspond au montage simulé.

Fonction Correspondance Oui/Non?

Amplificateur inverseur

Amplificateur non inverseur

Suiveur

Sommateur Inverseur

Soustracteur

o Choisir le bloc mathématique qui correspond à cette fonction (modèle de comportement).

Fonction Correspondance Oui/Non?

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5.2. Activité 2:

Reproduire le schéma ci-dessous

Ve=2V

R1 et R2 identiques au schéma précédent

Simuler le schéma et Effectuer des mesures

Quelle est la valeur de Ve?

Quelle est la valeur de Vs?

Calculez le rapport Vs/Ve et donnez sa valeur:

A partir du montage et de la liste des fonctions de transfert, choisir celle qui correspond. Pour cela effectuer le calcul pour chaque fonction.

Fonction de transfert Correspond au montage (Oui/Non)

A partir d'une liste de nom de fonctions (addition, soustraction, …) choisir celle qui correspond au montage simulé.

Fonction Correspondance Oui/Non?

Amplificateur inverseur

Amplificateur non inverseur

Suiveur

Sommateur Inverseur

Soustracteur

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Choisir le bloc mathématique qui correspond à cette fonction (modèle de comportement).

Fonction Correspondance Oui/Non?

5.3. Activité 3:

Reproduire le schéma ci-dessous

V1 différent de V2

Simuler le schéma et Effectuer des mesures

Quelle est la valeur de Ve?

Quelle est la valeur de Vs?

Calculez le rapport Vs/Ve et donnez sa valeur:

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A partir du montage et de la liste des fonctions de transfert, choisir celle qui correspond. Pour cela effectuer le calcul pour chaque fonction.

Fonction de transfert Correspond au montage (Oui/Non)

A partir d'une liste de nom de fonctions (addition, soustraction, …) choisir celle qui correspond au montage simulé.

Fonction Correspondance Oui/Non ?

Amplificateur inverseur

Amplificateur non inverseur

Suiveur

Sommateur Inverseur

Soustracteur

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Choisir le bloc mathématique qui correspond à cette fonction (modèle de comportement).

Fonction Correspondance Oui/Non?

5.4. Activité 4:

Reproduire le schéma ci-dessous

Utiliser seulement V1 et V2

Simuler le schéma et Effectuer des mesures

Quelle est la valeur de Ve?

Quelle est la valeur de Vs?

Calculez le rapport Vs/Ve et donnez sa valeur:

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A partir du montage et de la liste des fonctions de transfert, choisir celle qui correspond. Pour cela effectuer le calcul pour chaque fonction.

Fonction de transfert Correspond au montage (Oui/Non)

A partir d'une liste de nom de fonctions (addition, soustraction, …) choisir celle qui correspond au montage simulé.

Fonction Correspondance Oui/Non?

Amplificateur inverseur

Amplificateur non inverseur

Suiveur

Sommateur Inverseur

Soustracteur

TD Traitement analogique de l'information 12/15

Choisir le bloc mathématique qui correspond à cette fonction (modèle de comportement).

Fonction Correspondance Oui/Non?

5.5. Activité 5:

Reproduire le schéma ci-dessous

Simuler le schéma et Effectuer des mesures

Quelle est la valeur de Ve?

Quelle est la valeur de Vs?

Calculez le rapport Vs/Ve et donnez sa valeur:

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A partir du montage et de la liste des fonctions de transfert, choisir celle qui correspond. Pour cela effectuer le calcul pour chaque fonction.

Fonction de transfert Correspond au montage (Oui/Non)

A partir d'une liste de nom de fonctions (addition, soustraction, …) choisir celle qui correspond au montage simulé.

Fonction Correspondance Oui/Non?

Amplificateur inverseur

Amplificateur non inverseur

Suiveur

Sommateur Inverseur

Soustracteur

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Choisir le bloc mathématique qui correspond à cette fonction (modèle de comportement).

Fonction Correspondance Oui/Non?

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