TP2: Tracé de caractéristiques - Plateforme e

E.C. P3
CARACTERISTIQUES DE DIPOLES
DECODAGE DES SIGNAUX EMIS PAR UNE TELECOMMANDE
TP 13-2
OBJECTIFS DU TP :
Déterminer expérimentalement les propriétés d’un dipôle, en déduire un modèle.
Exploiter les propriétés d’une photodiode afin de concevoir un détecteur d’infrarouges.
Utiliser le détecteur d’infrarouges pour décoder les signaux émis par une télécommande.
I VISUALISATION A L’ECRAN DE LA CARACTERISTIQUE D’UN DIPOLE
I.1) Caractéristique d’une résistance
QP1 Quelle est l’allure de la caractéristique U(i) d’une résistance ? Comment en déduire la valeur de celle-ci ?
On peut utiliser la loi d’Ohm pour visualiser la caractéristique d’une résistance à l’aide du système d’acquisition de
mesure et Synchronie. Voir le montage ci-dessous.
Le générateur basse fréquence (GBF) a pour modèle équivalent de Thévenin une force électromotrice e(t) sinusoïdale
de fréquence 10 Hz et d’amplitude crête à crête 6 V, en série avec une résistance de 50 Ω.
1 s
T= 10
6 Vcc
f = 10 Hz
Le matériel utilisé a les caractéristiques suivantes:
1 GBF (6 Vcc sinusoïdal, 10 Hz ; 50 Ω) ; courant maximal débité : 0,2 A
1 résistance de protection étalonnée R100 de 100 Ω; 0,25 W de puissance maximale dissipée
1 résistance R68 de 68 Ω nominale; 0,25 W
Rosace Eurosmart et Synchronie
QP2 Vérifier que les limites de fonctionnement du GBF et des résistances ne sont pas dépassées.
QP3 Quelles formules faisant intervenir EA1, EA2 et R100 doit-on écrire dans la feuille de calcul de Synchronie pour
calculer les valeurs de i et de u68 ?
QM1 Réaliser le montage ci-dessus. Afficher EA1 et EA2 en fenêtre 1. Ecrire les formules de QP3 dans la feuille de
calcul, puis lancer les calculs.
Pour afficher la caractéristique (i,u68) en fenêtre 2, effectuer le paramétrage suivant :
Paramètres → onglet Courbes : afficher u68 en fenêtre 2
Paramètres → onglet Fenêtre : pour la fenêtre 2, choisir i en abscisses.
A l’aide d’une régression linéaire opérée par Synchronie, déterminer la résistance de R68. Pour effectuer la
régression linéaire dans Synchronie, cliquer : Traitements → Modélisation.
QM2 SYNTHESE : Dresser un tableau des mesures de R68 effectuées par tous les groupes de la classe.
Faire un traitement statistique de cette série de mesures afin de déterminer la valeur de R68 et son
incertitude.
QM3 Déterminer à présent à l’ohmmètre, la résistance de R68 et son incertitude sur une mesure.
Comparer les protocoles QM2 et QM3. Détectez-vous une erreur systématique ? Lequel est le plus satisfaisant ?
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I.2) Caractéristique d’une photodiode
DOCUMENTS
Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la
capacité de détecter un rayonnement du domaine optique et de le
transformer en signal électrique. Il est sensible aux longueurs
d’onde du domaine visible et présente un maximum de sensibilité
dans l’infrarouge proche (900 nm).
La photodiode n’est pas un dipôle symétrique. Soit U = VA – VK
(voir ci-contre). A est l’anode ; K, la cathode. Sur le poste de TP,
l’anode est repérée par une tache noire.
En polarisation inverse (U < 0) le courant est directement
proportionnel au flux lumineux (voir ci-contre).
photodiode
i
U
Ses applications sont très nombreuses :
* c’est le capteur photosensible du luxmètre ;
* c’est l’élément de base des capteurs CCD qui constituent la
zone photosensible des caméscopes et des caméras de TV.
En annexe : Le descriptif du code Philips RC5.
BUT : On se propose de tracer sur un même graphe les caractéristiques i = f (u) d’une photodiode à la lumière du jour,
puis dans l’obscurité.
QP4
i et U sont définies sur le symbole de la photodiode ci-dessus.
Rappeler la définition de la puissance électrique absorbée par un dipôle.
A quelle condition sur la puissance le dipôle a-t-il un comportement générateur ? récepteur ?
Sur la caractéristique i(U) du dipôle (U en abscisses, i en ordonnées), dans quel(s) quadrant(s) se trouve le point de
fonctionnement du dipôle s’il se comporte comme un récepteur ? comme un générateur ?
TRAVAIL à effectuer
Liste du matériel :
1 GBF
1R100k
1 photodiode BPW34
Rosace Eurosmart et Synchronie
QP5 i et U sont définies sur le symbole de la photodiode ci-dessus. Concevoir le montage et les expressions à écrire dans
la feuille de calcul de Synchronie afin de calculer les valeurs i et U d’une photodiode. On s’inspirera du montage
présenté en page 1.
QM4 Réaliser le montage. Visualiser dans la même fenêtre, puis imprimer les caractéristiques i = f (u) de la photodiode
● quand elle est à la lumière du jour ;
● quand elle est dans l’obscurité (recouverte d’un chiffon noir).
Paramétrage de Synchronie :
A la lumière du jour, on utilisera les voies EA1 et EA2, et dans la feuille de calcul, on calculera i et U, notées il et Ul.
Pour enregistrer les signaux dans l’obscurité :
Désactiver EA1 et EA2. Utiliser EA3 et EA4, calculer i et U, notées iobs et Uobs.
Pour afficher la caractéristique dans la même fenêtre : dans l’onglet Courbes, choisir Uobs comme abscisse spéciale.
Analyser et commenter.
A partir de ces caractéristiques, montrer que lorsque la photodiode est éclairée, elle peut avoir un comportement
générateur (c’est alors une photopile). Ce mode de fonctionnement existe-t-il dans l’obscurité ?
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II DETECTION D’INFRAROUGES
Liste du matériel : 1R100kΩ
1 photodiode BPW34
1 télécommande
Rosace Eurosmart et Synchronie
QM5 On utilise la photodiode en générateur. Concevoir un protocole et un montage permettant de détecter les rayons
infrarouges émis par la télécommande. Faire contrôler par le professeur.
QM6 Réaliser le montage. Imprimer un document prouvant la détection d’infrarouges. On choisira une durée d’acquisition
de plusieurs secondes.
III DECODAGE DES SIGNAUX EMIS PAR LA TELECOMMANDE
QP6 Lire l’annexe sur le codage RC5. Quelle est la période du signal émis par la télécommande, si on appuie continûment
sur un bouton de celle-ci ?
On reproduit ci-dessous une trame émise par une télécommande.
Le bit est un 0 si c’est un front descendant ; un 1 si c’est
un front montant. L’émission de 2 trames successives de
14 bits se fait à intervalles de 88,886 ms
Identifier les 14 bits constituant la trame. En utilisant l’annexe , déterminer l’adresse (appareil que la télécommande
est destinée à commander) et la commande utilisée (ON/OFF, bascule sur la chaîne 1, augmentation volume, etc).
QM7 On utilise le même montage que lors de la détection des infrarouges. Paramétrer l’acquisition afin de visualiser au
moins deux trames sur l’écran. On utilisera le déclenchement :
onglet Acquisition → source : la voie utilisée → niveau : choisir une valeur plus proche du maximum que du
minimum.
Faire une acquisition du signal émis par la télécommande.
Attention ! les télécommandes à votre disposition n’utilisent pas toutes le protocole RC5 décrit en annexe.
QM8 La télécommande testée utilise-t-elle le protocole RC5 ?
Fixer dans les paramètres d’acquisition de Synchronie le nombre d’échantillons au maximum (10000) avec une durée
d’échantillon permettant de couvrir une seule trame et un niveau de déclenchement permettant de démarrer
l’acquisition en début de trame. Analyser le résultat, vérifier si la trame est en mode RC5.
Si oui, décoder le signal émis. Correspond-il bien à la commande que vous avez envoyée ?
Si non, déterminer les paramètres de la trame : durée d’un bit, durée d’une trame, etc. Préciser la commande
correspondant au signal relevé.
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Adresse = 01010 = 10
(récepteur satellite n°2)
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Commande = 001010 = 10
(entrée à 1/2/3 chiffres)
000101 = 05
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