réalisation des mesures - la technologie aux Collèges de Briançon

Technologie
Projet 1 : «Site WEB sur l'évolution de l'éclairage »
Séquence n°8
3éme
RÉALISATION DES MESURES
1 ) RECHERCHE D'UN SCHÉMA ÉLECTRONIQUE DES DISPOSITIFS DE MESURAGE
1.1 ) TRAVAIL SUR LA CTN ET SUR UN SCHÉMA STRUCTUREL (PONT DE RÉSISTANCE)
Consignes :
Consignes :
En
Enautonomie,
autonomie,en
enbinômes
binômessur
sur
les
lesordinateurs.
ordinateurs.
1.1.1 ) Qu'est ce qu'une CTN ?
Une CTN est une thermo-résistante (aussi appelé « thermistance ») qui à
un coefficient de température négatif.
L'appellation CTN vient de ce coefficient puisque CTN signifie :
Coefficient de Température Négatif.
Autrement dit, :
•
C'est une résistance dont la valeur varie en fonction de la température.
•
La valeur de la résistance diminue lorsque la température augmente (coefficient négatif).
On utilise ces composants électroniques comme capteurs de température.
1.1.1.1 ) D'après la représentation et les explications ci-dessus, donnez la traduction de
l’acronyme de CTP.
1.1.1.2 ) Toujours d'après les informations ci-dessus, complétez la phrase suivante pour une
CTP :
La valeur de la résistance __________ lorsque la température ____________ (coefficient __________).
La thermistance que nous allons utiliser a une résistance de 10KΩ (10 000 Ohms) pour une température
de 25°C (appelé R25). Pour reconnaître les thermistances, on place plusieurs bandes de couleurs à leurs
sommets.
Exemple :
Orange, Jaune, Rouge
1.1.1.3 ) A partir de la page 2 de la documentation de la CTN (dossier ressources), donnez
les trois couleurs de notre thermistance.
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Séquence n°8
3éme
1.1.2 ) Caractéristique de la thermistance
La page 10 de la documentation sur la CTN donne quelques points de fonctionnement des thermistances
de 2.2KΩ, 2.7KΩ, 3.3KΩ, 4.7KΩ, 5.0KΩ, 6.8KΩ et 10KΩ.
La notre la « NTCLE100E3103*** » est située sur la colonne de droite.
1.1.2.1 ) En vous aidant du fichier « Aide pour réaliser un histogramme.pdf », tracer la courbe
de la résistance en fonction de la température.
▪ Vous vous limiterez aux valeurs de températures comprises entre 0°C et 100°C
▪ Choisir comme type de diagramme : XY (dispersion) avec des lignes seules
Collez la courbe dans ce cadre :
1.1.2.2 ) La courbe est elle linéaire ?
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1.1.3 ) Schéma structurel de la fonction « Capter la température »
Première mesure de température :
3éme
Consignes :
Consignes :
En
Enautonomie,
autonomie,en
enbinômes
binômessur
sur
lalatable
de
mesures.
table de mesures.
Demandez une CTN et un multimètre à votre professeur
1.1.3.1 ) Utilisez un multimètre en position « Ohmmètre » pour déterminer la valeur de la
thermistance.
RQ :Pour ne pas perturber la mesure vous essayerez de ne pas toucher la partie haute de la
CTN
Valeur de la résistance :
1.1.3.2 ) Grâce à la courbe tracée en 1.1.4, déterminez approximativement la température
correspondante à la valeur de la thermistance ?
Température approximative :
Mesure automatique :
Pour faire la mesure de température on doit associer la
CTN à une autre résistance de valeur fixe et à une
alimentation continue de 5V.
Pour déterminer la température, on mesurera la
tension (avec un voltmètre par exemple) entre la borne
noire (le commun ou la masse) et la borne verte (le
point milieu).
1.1.3.3 ) Faire le câblage de l'alimentation et mesurez (avec un voltmètre) la tension entre la
borne noire et la borne verte
Demandez de l'aide à votre professeur
Tension mesurée en volts :
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1.2 ) TRAVAIL SUR LA LDR ET SUR UN SCHÉMA STRUCTUREL (PONT DE RÉSISTANCE)
1.2.1 ) Qu'est ce qu'une LDR ?
3éme
Consignes :
Consignes :
En
Enautonomie,
autonomie,en
enbinômes
binômessur
sur
les
lesordinateurs.
ordinateurs.
Une LDR est une photo-résistance dont la valeur de la résistance varie en
fonction de la luminosité reçue.
L'appellation LDR vient de son nom en anglais : Light-Dependent Resistor
Autrement dit, :
•
C'est une résistance dont la valeur varie en fonction de la lumière.
•
La valeur de la résistance diminue lorsque la lumière augmente.
On utilise ces composants électroniques comme capteurs de luminosité.
Représentation schématique
1.2.1.1 ) D'après la documentation, déterminez quelle est la valeur de la résistance de la LDR
dans le noir absolu (Dark Resistance).
1.2.1.2 ) Toujours d'après la documentation, déterminez quelle est la valeur de la résistance de
la LDR pour un éclairage de 100 lux.
1.2.2 ) Schéma structurel de la fonction « Capter la lumière »
Première mesure de luminosité :
Consignes :
Consignes :
En
Enautonomie,
autonomie,en
enbinômes
binômessur
sur
lalatable
tablede
demesures.
mesures.
Demandez une LDR et un multimètre à votre professeur
1.2.2.1 ) Utilisez un multimètre en position « Ohmmètre » pour déterminer la valeur de la
photo-résistance quand elle est éclairée.
RQ :Dirigez la face de la LDR vers l'éclairage de la salle
Valeur de la résistance :
1.2.2.2 ) Faire la même mesure en cachant avec votre main l'éclairage direct.
RQ :Placez votre main entre la lumière et le capteur sans toucher le capteur
Valeur de la résistance :
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1.2.2.3 ) Faire la même mesure en plaçant directement votre main sur la LDR.
Valeur de la résistance :
Mesure automatique :
Pour faire la mesure de luminosité on doit associer la
LDR à une autre résistance de valeur fixe et à une
alimentation continue de 5V.
Pour déterminer la luminosité, on mesurera la tension
(avec un voltmètre par exemple) entre la borne noire
(le commun ou la masse) et la borne jaune (le point
milieu).
1.2.3 ) Faire le câblage de l'alimentation et mesurez la tension entre la borne noire et la borne
jaune.
Rq : La lumière ne devra pas être allumée.
Tension mesurée en volts :
Consignes :
Consignes :
En
Enautonomie,
autonomie,en
enbinômes
binômessur
sur
les
lesordinateurs.
ordinateurs.
2 ) MESURES
Nous allons maintenant faire les mesures de température et de luminosité des différentes ampoules. Pour
avoir l'évolution de ces deux paramètres dans le temps, nous allons utiliser un enregistreur analogique.
2.1 ) PRÉSENTATION DE L'ENREGISTREUR ANALOGIQUE : PCS10 DE « VELLEMAN INSTRUMENTS »
L'appareil fait 1700 mesures sur une durée (réglable) pouvant aller de 17 secondes à 17 000 secondes. Il
peut faire les mesures sur quatre signaux simultanément.
Mesures rapides
2.1.1 ) Si l'appareil fait 1700 mesures sur une durée totale de 17 secondes, calculez le nombre de
mesures par seconde.
2.1.2 ) En déduire le temps (en millisecondes) qu'il y a entre deux mesures.
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Mesures lentes
2.1.3 ) Faire la conversion de 17 000 secondes en heure.
2.1.4 ) Si l'appareil fait 1700 mesures sur une durée totale de 17 000 secondes, calculez le temps
(en secondes) qu'il y a entre deux mesures.
2.2 ) RECHERCHE DES PARAMÉTRAGES
L'enregistreur analogique PCS10 peut fonctionner avec le logiciel graphique : « PCLAB 2000SE ».
2.2.1 ) Choix de la période de mesure
Ce logiciel permet le choix de la période de mesure, entre plusieurs valeurs :
•
1000 secondes par carreaux
•
20 secondes par carreaux
•
500 secondes par carreaux
•
10 secondes par carreaux
•
200 secondes par carreaux
•
5 secondes par carreaux
•
100 secondes par carreaux
•
2 secondes par carreaux
•
50 secondes par carreaux
•
1 seconde par carreaux
Sachant que ce logiciel comporte 17 carreaux et que l'on désire enregistrer l'évolution des signaux
pendant environ 5 minutes, quelle période de mesure doit on choisir ?
Exemple : Si je choisis la période de mesure « 1 seconde par carreaux » je pourrais enregistrer :
17 carreaux X 1 seconde par carreaux = 17 secondes d'enregistrement
2.2.2 ) Choix de l'échelle de tension
Le logiciel « PCLAB 2000SE » permet le choix de la tension maximale atteinte, entre plusieurs valeurs :
•
30V max
•
6V max
•
15V max
•
3V max
Sachant que notre montage sera alimenté en 5V quel choix allez-vous faire ? Pourquoi ?
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2.3 ) CÂBLAGE
Faire le câblage ci-dessous avec l'aide de votre professeur.
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Consignes :
En
Enautonomie,
autonomie,en
enbinômes
binômessur
sur
lalatable
tablede
demesures.
mesures.
2.4 ) LANCEMENT DES MESURES
RQ : Les mesures doivent se faire en binôme
Sur l'ordinateur dédié à cette mesure, lancez le logiciel « PCLAB 2000SE »
Page d'accueil du logiciel PCLAB 2000SE
Dans les périphériques USB, choisir le « PCS10 ». Puis OK.
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2.4.1 ) Paramétrages
•
Sélectionnez « 20 secondes » comme période par carreaux (Time/Div).
•
Activez les voies 1 et 2 et désactivez les voies 3 et 4
•
Placez la tension maximale des voies 1 et 2 à 6V
2.4.2 ) Mesures sur l'ampoule à LEDs
•
La mesure se lance par un clic sur « Single » (ce qui signifie une fois).
•
Pour avoir une évolution bien visible il faudra lancer la mesure une trentaine de secondes avant
d'avoir allumer l'ampoule.
Faire les mesures sur cette ampoule puis sauvegarder l'image de l'évolution (File, Save image) ainsi que
les données de la mesures (File, Save data).
RQ : le nom des fichiers devront être « ImageLED.bmp » et « DonneesLED.txt »
2.4.3 ) Mesures sur l'ampoule fluocompacte
•
La mesure se lance par un clic sur « Single » (ce qui signifie une fois).
•
Pour avoir une évolution bien visible il faudra lancer la mesure une trentaine de secondes avant
d'avoir allumer l'ampoule.
Faire les mesures sur cette ampoule (prendre une ampoule qui n'a pas été allumée depuis plusieurs
minutes) puis sauvegarder l'image de l'évolution (File, Save image) ainsi que les données de la mesures
(File, Save data).
RQ : le nom des fichiers devront être « ImageFLUO.bmp » et « DonneesFLUO.txt »
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2.4.4 ) Mesures sur l'ampoule halogène
•
La mesure se lance par un clic sur « Single » (ce qui signifie une fois).
•
Pour avoir une évolution bien visible il faudra lancer la mesure une trentaine de secondes avant
d'avoir allumer l'ampoule.
Faire les mesures sur cette ampoule puis sauvegarder l'image de l'évolution (File, Save image) ainsi que
les données de la mesures (File, Save data).
RQ :
le
nom
des
fichiers
« DonneesHALOGENE.txt »
devront
être
« ImageHALOGENE.bmp »
et
3 ) CONCLUSIONS
Conclure en quelques phrases sur les résultats des mesures.
4 ) AJOUT DE LA SÉQUENCE 8 À VOTRE CLASSEUR NUMÉRIQUE
A la fin de chaque séquence, vous devrez intégrer votre fichier de la séquence finie (le fichier
« activites.odt » dans lequel vous avez travaillé) dans votre classeur numérique.
Pour cela vous devez :
•
Générer un fichier PDF à partir de votre fichier traitement de texte.
•
Intégrer la séquence 8 (que vous venez de générer) à votre classeur numérique déjà existant.
Pour vous aider, vous avez le fichier « Classeur_numerique.pdf » présent dans la séquence 0 (ou au
début de votre classeur numérique).
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