TÉLESCOPE ETX90PE-LNT Contrat Raquette 2

Transcription

Baccalauréat STI Électronique 2010
Épreuve de construction électronique
TÉLESCOPE ETX90PE-LNT
Contrat Raquette 2
Académie d'Aix-Marseille
Lycées technologiques de la Méditerranée et de Don Bosco
Contrat Raquette 2 (V1.0).odt - 18/01/10
Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
1/20
Contrat Raquette 2 (V1.0)
Sommaire
Le déroulement de l'épreuve..........................................................................................3
L'astronomie...................................................................................................................5
Le télescope ETX90PE-LNT de Meade............................................................................6
1 -Questions d'ordre général...............................................................................................................6
2 -Utilisation du télescope...................................................................................................................6
2.1 -1ère mise en service................................................................................................................6
2.2 -Configuration...........................................................................................................................7
2.3 -Utilisation.................................................................................................................................7
2.4 -L'alignement automatique.......................................................................................................7
2.5 -Stellarium ................................................................................................................................7
3 -Communications entre les objets techniques.................................................................................8
3.1 -La communication entre l'Autostar et les cartes moteur.......................................................8
3.2 -La communication entre l'Autostar et le LNT........................................................................8
4 -Étude du matériel............................................................................................................................9
4.1 -L'alimentation..........................................................................................................................9
4.2 -La motorisation........................................................................................................................9
Le système didactisé.....................................................................................................10
5 -Analyse fonctionnelle....................................................................................................................10
6 -Distribution des alimentations......................................................................................................10
6.1 -Raquette - Télescope - Contrôleur moteur – Capteurs optiques – Carte alignement..........10
6.2 -Raquette - Contrôleur moteur – Capteurs optiques.............................................................11
6.3 -Raquette – Carte alignement.................................................................................................11
7 -Fabrication et tests.......................................................................................................................12
8 -L'alimentation................................................................................................................................12
9 -Buzzer............................................................................................................................................13
9.1 -Étude de la fonction « Générer le signal sonore »...............................................................13
9.2 -Étude de la fonction « Commander le buzzer »....................................................................13
10 -Afficheur LCD..............................................................................................................................14
10.1 -Étude de la fonction « Afficher »........................................................................................14
10.2 -Étude de la fonction « Commander l'afficheur LCD »........................................................14
10.3 -Étude de la fonction « Moduler l'intensité du rétro-éclairage ».......................................15
11 -Étude de la fonction « Communiquer avec la carte alignement »............................................16
12 -Mémorisation des données astronomiques................................................................................18
12.1 -Étude de la fonction « Mémoriser les données astronomiques »......................................18
12.2 -Étude de la fonction « Lire et écrire les données astronomiques »..................................19
13 -Validation du fonctionnement de la raquette.............................................................................19
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Le déroulement de l'épreuve
Deux éléments interviennent dans l’épreuve :
▪
Le dossier fourni par le candidat.
▪
L’oral face au jury composé d’un professeur de Physique Appliquée et d’un professeur de
Construction Électronique, lesquels professeurs ont pris connaissance au préalable du dossier
proposé par le candidat.
Déroulement de l’épreuve :
Épreuve orale, durée 40 minutes :
▪
Environ 10 minutes d’exposé du candidat présentant son travail.
▪
Environ 20 minutes d’interrogation ayant trait à l’exposé ou au contenu du dossier.
▪
Environ 10 minutes d’expérimentation matérielle et/ou logicielle.
L’évaluation
L’épreuve a pour coefficient 9 :
▪
2 points affectés à la notation du dossier du candidat. La non production d’un dossier original
(exemple : deux dossiers identiques photocopiés) entraîne ipso facto la non évaluation par les
membres du jury des dossiers incriminés. De plus, les membres du jury s’assureront lorsque
les documents fournis par le candidat sont des originaux, que le candidat en est bien l’auteur.
▪
7 points affectés à la notation de la prestation orale du candidat (1 point pour l'exposé oral de
10mn, 4 points pour les 20mn de questions et 2 points pour les 10mn de TP).
▪
Outre le dossier et la prestation orale permettant l’évaluation du candidat, les membres du jury
ont accès à la Fiche Livret Scolaire du candidat établie par l’équipe pédagogique de
l’établissement (professeurs de Physique Appliquée, de Construction Mécanique, de
Construction Électronique). A la vue des informations portées sur cette fiche, les membres du
jury peuvent, si cela s’avère judicieux, ajuster la note du candidat si la Fiche Livret Scolaire
traduit un résultat scolaire plus satisfaisant que la prestation à l’examen. En conséquence la
note pourra être augmentée. Les points additionnels éventuels affectés au candidat ne peuvent
excéder 2 points sur 20.
Le jour de l’oral, l’élève se présentera muni de :
▪
Un double de son dossier,
▪
Les documentations techniques nécessaires à l’analyse des fonctions citées au contrat.
▪
Un diaporama pourra être projeté à l’initiative du candidat mais la « forme » ne devra pas
prendre le pas sur le « fond ». L’exploitation des documents et divers schémas se fera sur
transparents ou diapos.
Le dossier du candidat
Le dossier fourni par le candidat doit être une production personnelle. Il n’excédera pas 50 pages. Il
peut être dactylographié ou manuscrit, le choix étant laissé au candidat. Un dossier manuscrit est tout à
fait recevable dès lors qu’il est soigné, correctement présenté, clair et propre. Dans les deux cas, seuls des
documents originaux présentés dans le dossier sont recevables et susceptibles d’une évaluation. Le dossier
devra être paginé.
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Doit apparaître dans le dossier :
▪
Une page de garde stipulant le nom du candidat, son établissement, le nom du contrat qui lui a
été confié, le nom des coéquipiers.
▪
Un sommaire.
▪
La rédaction claire des compte-rendus des études demandées dans le contrat.
▪
Les études des fonctions doivent être illustrés par des extraits de schémas structurels et de
documentation constructeur s'ils sont exploités, des résultats de mesures, de simulations...
▪
La liste des TP de physique appliquée effectués
▪
Le TP de contrôle de Physique Appliquée.
▪
Les comptes-rendus des travaux pratiques de Construction Mécanique.
Contenu du dossier / Épreuve orale
Ce tableau précise à minima quel doit être le contenu de votre dossier et les points sur lesquels vous serez
évalué lors de l'épreuve orale.
Dossier
Interrogation
orale
Travaux
Pratiques
Présentation :
•
La problématique : Observer facilement un objet céleste
•
L'astronomie


Le télescope ETX90PE-LNT de Meade :
•
Questions d'ordre général


•
Utilisation du télescope



•
Communications entre les objets techniques



•
Étude du matériel

Le système didactisé :
•
Analyse fonctionnelle

•
Distribution des alimentations

•
Fabrication et tests
•
Étude des fonctions demandées dans le contrat
•
Validation du fonctionnement de la carte didactisée





Lors de l'évaluation orale, il sera demandé au candidat de resituer dans le thème les supports des TP de
physique présentés dans le dossier et d'en expliquer leur fonctionnalité.
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L'astronomie
L'astronomie
•
Définir le terme astronomie.
•
Avec quel autre mot ne doit-il pas être confondu ?
•
Définir les objets célestes suivants :
•
étoile
•
planète
•
satellite
•
constellation
•
système solaire
•
galaxie
•
voie lactée
•
Comment repérer depuis la Terre un objet céleste dans le ciel ?
•
Qu'est-ce que le catalogue « Messier » ? Donner un exemple.
•
Qu'appelle-t-on magnitude ?
•
Pourquoi la date, l'heure et le lieu d'observation sont des paramètres importants pour le repérage d'un
objet céleste ?
•
Distinguer les deux instruments d'observation que sont la lunette astronomique et le télescope.
•
Différencier les télescopes de Newton et Cassegrain.
•
Expliciter les termes d'optique :
•
objectif
•
oculaire
•
longueur focale
•
rapport d'ouverture f/D
•
monture
•
Expliquer pourquoi la motorisation d'un télescope est souhaitable.
•
Quelles sont les différentes montures d'un télescope ? Expliquer brièvement.
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Le télescope ETX90PE-LNT de Meade
1 - Questions d'ordre général
•
Pourquoi le diamètre et la longueur focale de l'objectif sont des critères de choix importants d'un
télescope ?
•
Donner les valeurs correspondantes pour l'ETX-90PE.
•
Exprimer la formule du grossissement d'un télescope.
•
Donner une application numérique à partir des caractéristiques du télescope ETX-90PE (oculaire au
choix de l'élève).
•
Énumérer les fonctions (modules) électroniques embarquées dans le LNT.
•
Quel est le nom donné au dispositif de visée ? Décrire brièvement sa composition et son utilisation.
•
Identifier les différents Objets Techniques de l'ETX-90PE.
•
Quel nom est donné à la raquette de commande des télescopes série ETX de Meade ?
•
Décrire brièvement le rôle de chacune de ses touches.
•
Indiquer le rôle des six menus principaux de l'Autostar.
•
Détailler et expliquer les étapes d'une procédure d'alignement d'un télescope classique (Sans LNT) sur
une monture équatoriale.
2 - Utilisation du télescope
Vous devez être capable d'utiliser et de configurer correctement le télescope. Pour cela, utilisez le mode
d'emploi et le matériel qui est à votre disposition. Les étapes ci-dessous doivent vous permettre
d'appréhender le fonctionnement du système. Cependant, rien ne saurait remplacer votre propre
curiosité pour tout comprendre.
2.1 - 1ère mise en service
• Suivre la procédure « Démarrage rapide » du mode d'emploi pour mettre en service le télescope.
Remarque : Le télescope a certainement déjà été configuré précédemment. Il est donc nécessaire de faire
un RESET de l'Autostar pour effectuer normalement la 1ère mise en service.
•
L'extrait de la procédure de « Démarrage rapide » du mode d'emploi donné ci-dessous correspond à
une ancienne version du firmware de l'Autostar. Rédiger la procédure correcte.
Extraits du paragraphe « Démarrage rapide » de la documentation du télescope ETX90PE-LNT
Mettez l’interrupteur d’alimentation en position ON. Un message de droit d'auteur apparaît sur l’affichage à cristaux liquides de l’Autostar,
suivi d’un avertissement sur le danger d’observer le Soleil. Appuyer sur la touche indiquée par le message de l’autostar pour accepter
l'avertissement sur le Soleil.
Le message "Getting Started" s'affiche. Appuyez sur ENTER pour passer ce message.
L'Autostar affiche alors : "Location Option: 1-Zipcode 2-City”". La fonction Zipcode est réservée à la mise en station en un lieu situé aux
États Unis d’Amérique.
Appuyez sur la touche 2 si vous voulez saisir le lieu de votre site d’observation dans la liste de pays et de villes. D'abord, à l’aide de la
touche de défilement, faites défiler les pays (inscrit par ordre alphabétique). Appuyez sur ENTER quand le pays souhaité s’affiche.
Ensuite, toujours à l’aide de la touche de défilement, faites défiler la liste de villes (elles aussi inscrites par ordre alphabétique). Appuyez
sur ENTER quand la ville la plus proche s’affiche.
"Modèle Télescope" s’affiche. A l’aide des touches de défilement, faites défiler la liste en boucle des modèles de télescope et appuyez
sur ENTER quand le modèle souhaité s’affiche.
L’écran affiche maintenant "Setup : Align."
Utilisez les flèches de la raquette de commande pour diriger le télescope vers le haut/bas et vers la droite/gauche, notamment pour
centrer les objets dans le champ de vision de l’oculaire.
Pour changer la vitesse de déplacement, appuyez sur une des touches numérotées de 1 à 9. 1 étant la vitesse la plus lente et 9 est le
plus rapide.
Assurez-vous que la commande de basculement du miroir est en position “UP”.
Pour repérer un objet, regardez dans le viseur en plaçant votre œil dans l’axe du viseur, sur côté du télescope, en orientant votre regard
parallèlement au tube principal. Faites la mise au point à l’aide de la molette.
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2.2 - Configuration
•
Configurer le lieu d'observation en ajoutant un nouveau site (par exemple le lycée en recherchant ses
coordonnées géographiques sur www.geoportail.fr).
•
Effectuer la calibration des moteurs (nécessaire par exemple pour utiliser l'Autostar sur un autre
télescope).
•
Régler la date et l'heure.
2.3 - Utilisation
•
Rechercher à l'aide de l'Autostar la date de la prochaine éclipse totale du soleil.
•
Rechercher, également à l'aide de l'Autostar, l'heure du lever de la lune à Houston (Texas) le jour où
Apollo 11 s'est posé dans la Mer de la Tranquillité.
2.4 - L'alignement automatique
•
Compléter l'algorithme suivant correspondant à la phase d'alignement automatique :
DEBUT
Affichage « ©06 Meade[42F] AUTOSTAR »
Bip
Affichage « Bienvenue sur AUTOSTAR »
Affichage : « 0 pour aligner MODE pour menu »
Attente appui sur Touche « 0 » ou « MODE » (Si Touche « 0 » : Pas d'alignement automatique → FIN)
Affichage : « Temps obtenant »
...
2.5 - Stellarium
Connecter l'Autostar à un PC par la liaison série. Exécuter le logiciel Stellarium de sorte que la
communication s'établisse avec le télescope (un cercle indiquant la partie du ciel pointée par le télescope
doit être visible sur Stellarium).
•
Indiquer à Stellarium les coordonnées géographiques de votre lieu d'observation.
•
Noter les coordonnées de la partie du ciel pointée par le télescope au moment de sa mise sous tension
(après le bip) puis après avoir appuyé sur « MODE » (sans faire l'alignement automatique).
•
Observer la phase d'alignement automatique et compléter sur l'algorigramme précédent, la position du
télescope pour les étapes importantes de l'alignement.
•
Il est possible d'utiliser toutes les fonctionnalités de l'Autostar comme si l'on se trouvait en pleine nuit
un train d'observer les étoiles. Stellarium montre ce que l'on devrait voir dans l'oculaire du télescope !
Par exemple on peut pointer un astre proposé dans le menu « Tour Guide » et vérifier sur Stellarium le
pointage.
•
Stellarium permet d'accélérer ou de reculer le temps. Vérifier si la prochaine éclipse totale du soleil
sera visible de votre lieu d'observation.
7/20
3 - Communications entre les objets techniques
•
Identifier la partie du télescope où les signaux électriques associés aux informations du système sont
redistribuées. Décrire sa constitution
•
Nommer les différentes liaisons intervenant dans les échanges d'informations
•
Décrire les signaux électriques associés aux liaisons nommées précédemment.
3.1 - La communication entre l'Autostar et les cartes moteur
•
Flécher le cheminement des informations échangées entre la raquette et le contrôleur moteur AZ. (à
effectuer sur le schéma de câblage du télescope)
•
La trame suivante a été relevée sur le cordon reliant l'Autostar au télescope (CH1 : AZ_CLK ; CH2 :
AZ_DATA). Repérer les informations transmises et interpréter le message :
•
A l'aide d'un cordon adapté et d'un oscilloscope numérique, capturer et interpréter une trame de
communication lors de la rotation d'un moteur. Indiquer les conditions de mesure (moteur, vitesse,
sens de rotation).
3.2 - La communication entre l'Autostar et le LNT
•
Flécher le cheminement des informations échangées entre la raquette et le module L.N.T. (à effectuer
sur le schéma de câblage du télescope)
•
La trame suivante a été relevée sur le cordon reliant l'Autostar au télescope (CH1 : AUX_CLK ; CH2 :
AUX_DATA). Repérer les informations transmises, indiquez les octets émis par l'Autostar et ceux
envoyés par le LNT. Interpréter le message :
AUX_CLK
AUX_DATA
•
A l'aide d'un cordon adapté et d'un oscilloscope numérique, capturer et interpréter la communication
sur le bus AUX lors du BIP à la mise sous tension du télescope.
8/20
4 - Étude du matériel
4.1 - L'alimentation
•
Mesurer le courant consommé pour les différentes situations suivantes :
•
télescope au repos
•
dans le cas du suivi d'une étoile
•
pour les différentes vitesses de rotation des moteurs.
•
pour les différentes vitesses de rotation du moteur d'azimut
•
pour les différentes vitesses de rotation du moteur d'altitude
•
Estimer l'autonomie du télescope en admettant qu'il ne fait que du suivi d'étoile et qu'il est alimenté
par des piles rechargeables (Voir document constructeur ENERGIZER NH15-2450). Comparer avec les
caractéristiques du télescope données par Meade dans le mode d'emploi.
•
Donner la tension d'alimentation du télescope lorsqu'il est alimenté par piles alcalines, par piles
rechargeables et lorsque les piles rechargeables sont déchargées.
4.2 - La motorisation
•
A partir des mesures de consommation effectuées précédemment, estimer le courant consommé par le
moteur d'azimut à pleine vitesse.
•
Mesurer la vitesse de rotation du télescope à pleine vitesse puis à partir de la documentation du
moteur et de la valeur du rapport de réduction, déduire la vitesse de rotation du moteur à plein régime.
•
Vérifier que le moteur MDP 1.16.011 est bien adapté.
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Le système didactisé
5 - Analyse fonctionnelle
•
Repérer l'objet technique que vous devez étudier sur le schéma fonctionnel de degré 1.
•
Indiquer le rôle et la nature de ses entrées / sorties.
6 - Distribution des alimentations
L'alimentation des cartes didactisées dépend de la configuration utilisée. Il peut éventuellement être
nécessaire d'alimenter indépendamment une ou plusieurs carte(s).
6.1 - Raquette - Télescope - Contrôleur moteur – Capteurs optiques – Carte alignement
•
Le télescope étant alimenté par les piles, vérifier que l'ensemble des cartes est bien alimenté. Pour
cela, tracer le parcours du courant d'alimentation sur le schéma.
PILES
Bornier
débrochable
J1
VBATT
2
1
Alignement
1
2
3
4
VBATT
RJ11 femelle
Connecteur AUX
JP4
1
2
3
4
5
6
7
8
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
Connecteur HBX
RJ45 femelle
Télescope
VCC = 5V
1
2
3
4
VBATT
VBATT
D2
VCC
RJ45 femelle
Connecteur
Raquette
D2
RÉGULATEUR
5V
VO
3
J4
VCC = 5V
HE10
Vers carte
Controleur Moteur
NAPPE
2
Raquette
10 fils
10 10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
GND
VI
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Capteurs
optiques
VALIM
1
3
J7
Vers Facade
Télescope
1
2
3
4
5
6
7
8
8
7
6
5
4
3
2
1
2
1
D1
VO
vers carte
MOTEUR AZ
RJ45 femelle
Port HBX
Vers Telescope
J2
VI
1
2
3
4
J6
J1
5V
1
RJ45 femelle
Vers Raquette
ou Port AUX
RJ45 male
Bornier
débrochable
RÉGULATEUR
D2
VALIM
JP3
1
2
3
4
5
6
7
8
RJ45 male
VBATT
1
2
3
4
CORDON CROISÉ TORSADÉ
D1
1
2
3
4
5
6
7
8
GND
1
2
3
4
J4
1
2
3
4
5
6
7
8
2
CORDON TORSADÉ RJ4/RJ8
JP6
HE10
Vers carte
Capteurs optiques
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
J2
J1
1
2
Bornier
débrochable
VCC
VBATT
D1
RÉGULATEUR
5V
1
VI
VO
3
VCC = 5V
2
GND
VALIM
Controleur moteur
10/20
6.2 - Raquette - Contrôleur moteur – Capteurs optiques
Rechercher sur quel connecteur d'alimentation (J1) il est nécessaire de brancher une alimentation
externe afin d'alimenter l'ensemble des cartes. Pour cela, tracer le parcours du courant d'alimentation
sur le schéma.
Vers Facade
Télescope
J6
1
2
3
4
5
6
7
8
RJ45 m ale
J7
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
D2
VBATT
VCC
RJ45 fem elle
Connecteur
Raquette
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Capteurs
optiques
8
7
6
5
4
3
2
1
J4
NAPPE
10 fils
HE10
Vers carte
Controleur Moteur
10 10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
•
RJ45 m ale
J1
J1
8
7
6
5
4
3
2
1
2
1
1
2
D2
VBATT
VCC
VBATT
D1
HE10
Vers carte
Capteurs optiques
J2
RJ45 fem elle
Port HBX
Vers Telescope
J2
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Bornier
débrochable
D1
Bornier
débrochable
VALIM
RÉGULATEUR
RÉGULATEUR
5V
1
3
5V
VCC = 5V
1
VALIM
VI
VO
VCC = 5V
2
2
Raquette
3
GND
VO
GND
VI
Controleur moteur
6.3 - Raquette – Carte alignement
•
Proposer une solution permettant d'alimenter l'ensemble des cartes. Pour cela, tracer le parcours du
courant d'alimentation sur le schéma.
Bornier
débrochable
J1
VBATT
2
1
Alignement
D1
1
2
3
4
5
6
7
8
8
7
6
5
4
3
2
1
RJ45 male
VBATT
RÉGULATEUR
D2
VALIM
5V
1
VI
VO
3
VCC = 5V
GND
J4
1
2
3
4
5
6
7
8
2
RJ45 femelle
Vers Raquette
ou Port AUX
RJ45 male
Bornier
débrochable
J1
RJ45 femelle
Port HBX
Vers Telescope
VBATT
8
7
6
5
4
3
2
1
2
1
J2
D1
D2
VALIM
RÉGULATEUR
5V
VI
VO
3
VCC = 5V
Raquette
2
GND
1
11/20
7 - Fabrication et tests
Se référer au document annexe qui explique la procédure de montage et de test de la carte.
8 - L'alimentation
Étude de la fonction « Alimenter »
Analyser cette fonction et notamment préciser les points suivants :
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Reproduire l'extrait du schéma structurel correspondant à cette fonction. Vous flécherez par la suite
toutes les grandeurs citées dans votre étude.
•
Dessiner le schéma fonctionnel du 2ème degré et repérer les structures associées.
•
Préciser le rôle et le dimensionnement de chaque composant.
•
Expliquer comment et contre quoi cette alimentation est protégée.
•
Effectuer l'étude thermique du régulateur afin de justifier le choix d'un boitier TO220 plutôt qu'un
TO92 :
•
Dans les conditions de fonctionnement normal (en mesurant le courant consommé par la carte)
•
Dans le cas le plus défavorable (conditions de fonctionnement extrêmes : tension d'entrée et
courant fourni maximums)
•
Justifier le choix de la technologie du régulateur (comparativement à un 78L05 par exemple).
•
Justifier le choix de la technologie des diodes Schottky (comparativement à une 1N4007 par exemple).
•
Produire un tableau de caractéristiques faisant apparaître les valeurs minimum et maximum des
grandeurs suivantes :
•
•
Tension d'entrée
•
Tension de sortie
•
Courant de sortie
Conclure sur la capacité de cette fonction à alimenter convenablement la carte.
12/20
9 - Buzzer
9.1 - Étude de la fonction « Générer le signal sonore »
L'étude de cette fonction fait l'objet d'un TP de physique appliquée. Il est conseillé de s'y référer.
•
•
•
Mesurer la fréquence du « bip » du buzzer. Préciser quel est la bande de fréquences d'audition
humaine et conclure.
•
Indiquer la valeur de la capacité du BUZZER utilisé puis préciser la constante de décharge suivant le
montage avec R17 et justifier cette grandeur vis à vis de la fréquence du « bip ».
•
Aidez-vous de la note d'application du buzzer piézoélectrique pour analyser les explications données
sur le principe piézoélectrique puis rédiger une explication sur le principe de génération d'un son
suivant le montage étudié.
•
Calculer l'intensité des courants IB et IC du transistor Q1 puis justifier que Q1 fonctionne en
commutation.
•
Effectuer les relevés des chronogrammes des signaux BUZZER, VBQ1 et VCQ1 puis rédiger des
commentaires afin de justifier le fonctionnement en commutation de Q1.
•
Effectuer le relevé du chronogramme de la forme du signal sur le buzzer (à l'aide d'un oscilloscope en
mode différentiel) et préciser l'amplitude de la tension appliquée au buzzer.
Restructuration
•
Proposer un nouveau schéma qui permet au buzzer d'émettre un « bip » (de même fréquence) lorsque
le PIC fournit un signal logique continu (c'est-à-dire que la fréquence d'oscillation n'est pas générée
par le PIC).
Simuler votre montage afin de produire des chronogrammes montrant son fonctionnement.
9.2 - Étude de la fonction « Commander le buzzer »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : buzzer.mcp
Pour commander le buzzer, le micro-contrôleur PIC génère un signal périodique rectangulaire. Les durées
des états haut et bas de ce signal sont fixées en utilisant des fonctions de temporisation fournies par
microchip. Ces fonctions sont décrites dans la section 4.5 du document MPLAB_C18_Libraries_51297f.
Travail demandé
•
•
Identifier la ligne du PIC qui est utilisée pour commander le buzzer.
•
Établir l'algorigramme de la fonction buzzer().
•
En analysant le listing de la fonction buzzer(), déterminer la période et la fréquence du signal
BUZZER. Vérifier vos résultats en effectuant une mesure à l'aide d'un oscilloscope.
•
Modifier le programme afin que le buzzer génère un son correspondant à la note de musique « Sol » à
la 3ème octave. Vous utiliserez la fonction de temporisation permettant d'obtenir le résultat le plus
précis possible.
13/20
10 - Afficheur LCD
10.1 - Étude de la fonction « Afficher »
•
•
Principe de l'afficheur LCD
•
Expliquer le principe de fonctionnement d'un afficheur à cristaux liquides.
•
Faire varier la tension présente sur la patte n°3 de l'afficheur. Indiquer la plage de réglage possible et
l'effet produit sur l'afficheur.
Mesurer la valeur de cette tension permettant d'avoir le meilleur résultat.
10.2 - Étude de la fonction « Commander l'afficheur LCD »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : affichage_c2.mcp
Pour contrôler l'afficheur LCD, le programme utilise la bibliothèque de fonctions XLCD fournie par
microchip. Il utilise également la fonction fprintf() de la bibliothèque d'entrée/sortie standard du langage
C pour afficher la date et l'heure.
Travail demandé
•
•
Identifier les lignes du PIC qui sont utilisées pour contrôler l'afficheur LCD.
•
Pour pouvoir utiliser la bibliothèque fournie par Microchip il faut renseigner le fichier xlcd.h pour
indiquer le câblage entre le PIC et l'afficheur LCD.
Compléter ce fichier conformément aux explications fournies dans celui-ci.
•
Justifier les paramètres passés à la fonction OpenXLCD dans le fichier initialisation.c.
A l'aide de la documentation de l'afficheur, indiquer la valeur de l'octet de commande (SET
FUNCTION) qui est envoyé à l'afficheur.
•
Rechercher dans la documentation de l'afficheur l'adresse du premier caractère de chaque ligne.
•
Pour afficher le contenu des champs de la variable date, on utilise la fonction fprintf de la
bibliothèque d'entrée/sortie standard du langage C :
fprintf(_H_USER,"%02u:%02u:%02u",date.heure,date.minute,date.seconde)
(le paramètre _H_USER permet d'indiquer que la sortie doit se faire sur l'afficheur LCD)
A l'aide des explications données sur le wikibook « Programmation C », expliquer la séquence « %02u »
utilisée pour afficher l'heure sur l'afficheur LCD.
http://fr.wikibooks.org/wiki/Programmation_C (chapitre « Entrées/Sorties » – section « Sorties formatées »).
•
Compléter le listing de la fonction affichage_date_heure() pour afficher la date sur la deuxième ligne
de l'afficheur LCD avec le format suivant : JJ/MM/20AA. JJ, MM, AA correspondant respectivement au
contenu des variables : date.jour, date.mois, date.annee.
•
Tester le bon fonctionnement du programme en modifiant les valeurs de la date et de l'heure avec
MPLAB. Pour cela :
▪
Stopper l'exécution du programme.
▪
Modifier les valeurs avec la fenêtre « Watch ».
▪
Relancer l'exécution du programme.
14/20
10.3 - Étude de la fonction « Moduler l'intensité du rétro-éclairage »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : intensité lcd.mcp
Ce programme permet de moduler l'intensité du rétro-éclairage de l'afficheur lcd. Le micro-contrôleur PIC
utilise le Timer2 avec le module PWM de CCP2 pour moduler l'intensité de la LED qui fourni le rétroéclairage.
La variable intensité_lcd contient une valeur comprise entre 0 et 9 correspondant à l'intensité réglée.
Travail demandé
•
•
Identifier la ligne du PIC utilisée pour contrôler le rétro-éclairage de l'afficheur LCD. A quel module du
PIC est elle associée ?
•
Analyser la partie du listing de la fonction initialisation() relative à la configuration du Timer2 et du
module CCP2 afin de déterminer la fréquence du signal LCD_LED.
•
Indiquer la relation existant entre la valeur du registre CCPR2L et le rapport cyclique du signal
LCD_LED.
•
Observer le signal LCD_LED avec un oscilloscope et faite varier la valeur de l'intensité.
Expliquer comment le signal LCD_LED permet de faire varier l'intensité lumineuse.
•
Relever le signal LCD_LED avec un oscilloscope lorsque la valeur de l'intensité est réglée à 6.
Mesurer la fréquence et le rapport cyclique du signal PWM et vérifier qu'ils sont conformes à ce vous
avez trouvé précédemment (stopper le programme pour relever la valeur du registre CCPR2L).
•
Vérifier que le dimensionnement de la résistance R21 est correct.
15/20
11 - Étude de la fonction « Communiquer avec la carte alignement »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : communication LNT.mcp
Ce programme permet de communiquer avec le LNT (ou la carte alignement) afin d'obtenir l'information
« Niveau ». A chaque appui sur une touche du clavier, une nouvelle mesure est effectuée. Les octets
constituant le résultat sont stockés dans le tableau resultat_niveau[].
Travail demandé
•
•
Identifier les lignes du PIC qui sont utilisées pour communiquer avec le contrôleur moteur d'azimut.
•
Rechercher dans le dossier technique comment se déroule la communication entre la raquette et le
LNT pour envoyer les commandes suivantes :
•
▪
Sélection information « Niveau »
▪
Interrogation « Niveau »
Pour envoyer un octet sur le bus AUX la raquette utilise la fonction envoie_octet_bus_AUX(octet) qui
répond à l'algorigramme suivant :
Début
AUX CLK = 1
i=0
i<8?
oui
non
temporisation 350µs
AUX CLK = 0
oui
bit de poids fort
de octet = 1 ?
AUX DATA = 1
non
AUX DATA = 0
temporisation 350µs
AZ_CLK = 1
décaler octet d'un bit
vers la gauche
i=i+1
Fin
16/20
Compléter les chronogrammes des signaux AUX CLK et AUX DATA lorsqu'on appelle la fonction
envoie_octet_bus_AUX(0x26) :
Appel de la fonction
envoie_octet_bus_AUX(0x26)
350µs
AUX CLK
t
AUX DATA
t
•
A quel instant le signal AUX DATA est-il positionné par la raquette puis lu par la carte alignement ?
Vérifier que cela est bien conforme au protocole de communication du bus AUX.
•
La durée des états haut et bas du signal AUX CLK est fixée à 350µs en utilisant la fonction
Delay10TCYx() décrite dans la section 4.5 du document MPLAB_C18_Libraries_51297f.
Justifier la valeur passée en paramètre à cette fonction (voir début du fichier lnt niveau.c).
•
En utilisant la fonction envoie_octet_bus_AUX, compléter le listing des fonctions selection_niveau()
et lecture_niveau() dans le fichier lnt niveau.c.
•
Vérifier le bon fonctionnement du programme. Pour cela visualiser le résultat de la mesure avec une
fenêtre « Watch » dans MPLAB et vérifier qu'il est conforme à l'inclinaison du tube du télescope.
•
Avec un oscilloscope numérique, relever et analyser la communication entre la raquette et le LNT
lorsque vous appuyez sur une touche du clavier.
•
Effectuer à nouveau le relevé et l'analyse de la communication lorsque la raquette n'est pas connectée
au télescope.
17/20
12 - Mémorisation des données astronomiques
12.1 - Étude de la fonction « Mémoriser les données astronomiques »
•
•
•
Justifier le câblage des broches 1, 2, 3 et 7 de U4.
Capacité mémoire :
L'Autostar a en mémoire un catalogue de 30000 objets célestes. Pour chaque objet, les champs suivants
sont réservés en mémoire (un exemple est donné en italique) :
•
Nom : Messier 107, NGC6171, Orion Nebula, etc
•
Type d'objet (1 Octet) : Globular Cluster, Nebula, Black Hole, etc.
•
Ascension Droite (3 Octets ) : 16:32:4
•
Déclinaison (2 Octets) : 13°03'
•
Constellation (1 Octet) : Virgo, Orion, etc.
•
Magnitude (1 Octets) : 10,5
•
Taille (1 Octets) : 8,2'
•
Message défilant : This Globular Cluster is 10,000 light years away....
Remarque : La taille des champs « Nom » et « Message défilant » est variable mais en moyenne ils
occupent 24 Octets à eux deux (certains objets célestes n'ont pas de commentaire, d'autres ont un nom
très court...).
Il est demandé de calculer la capacité mémoire nécessaire pour stocker les informations des 30000 objets
célestes.
Le bus I²C :
Aidez-vous de la documentation technique du 24LC1025 pour répondre aux questions suivantes :
•
Justifier l'appellation de bus.
•
Donner le rôle des signaux SCL et SDA.
•
Préciser la fréquence du signal d'horloge.
•
Indiquer si le 24LC1025 fonctionne comme maître ou comme esclave.
•
Quelles sont les l'adresses I²C du circuit U4.
Restructuration :
Afin d'augmenter le catalogue d'objets célestes en mémoire dans la raquette, on souhaite étendre la
mémoire EEPROM I2C de la raquette en ajoutant autant de circuits 24LC1025 que possible. Pour cela, il
est demandé de :
•
Redessiner un schéma structurel de cette fonction avec l'extension mémoire.
•
Définir la capacité de la mémoire EEPROM ainsi étendue.
•
Produire un plan d'adressage mémoire.
18/20
12.2 - Étude de la fonction « Lire et écrire les données astronomiques »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : mémoire i2c.mcp
Dans ce programme, le micro-contrôleur PIC utilise le module de communication série synchrone en mode
I²C (section 17.4 de la doc du PIC) pour communiquer avec l'EEPROM I²C 24LC1025.
Pour utiliser le module I²C, le programme utilise une bibliothèque de fonctions fournie par microchip. Les
fonctions disponibles sont décrites dans la section 2.4 du document MPLAB_C18_Libraries_51297f.
Les fonctions EEByteWrite16 et EERandomRead16 sont similaires aux fonctions décrites dans la
documentation excepté qu'elles utilisent des adresses codées sur 16 bits au lieu de 8.
Le programme permet de lire et écrire des données dans l'EEPROM. La saisie de l'adresse et de la valeur
à écrire se fait en hexadécimal avec le clavier ainsi que les touches ▲ et ▼ pour accéder aux chiffres A à F.
Après une opération d'écriture ou de lecture, il faut appuyer sur la touche MODE pour revenir au menu.
Travail demandé
•
•
Identifier les lignes du PIC utilisées par cette fonction. A quel module du PIC sont elles associées ?
•
Analyser la partie relative à la configuration du module I²C du PIC dans la fonction initialisation() afin
F OSC
de déterminer dans quel mode il est configuré et la fréquence du signal SCL : FSCL =
.
4× SSPADD1
Cette fréquence est-elle compatible avec l'EEPROM utilisée ?
•
Pour écrire une valeur dans l'EEPROM, on utilise la fonction EEByteWrite16 :
▪
Indiquer la signification des paramètres reçus par cette fonction.
▪
Quelle est la valeur de retour de cette fonction si l'écriture s'est bien passée ?
▪
A l'aide de la documentation technique de l'EEPROM (section 6) indiquer quel est le rôle du bit B0
de l'octet de contrôle envoyé à l'EEPROM.
▪
Avec MPLAB, placer un point d'arrêt sur la ligne qui appelle cette fonction dans le fichier
test_memoire_i2c.c
▪
Visualiser les variables controle, adresse et valeur dans une fenêtre « Watch ».
▪
Justifier la valeur de ces variables lorsque vous écrivez une valeur à une adresse < 0x10000 puis à
une adresse > 0x10000.
•
En utilisant des sondes atténuatrices, relever à l'oscilloscope le début de la communication entre le PIC
et l'EEPROM lors d'une écriture à l'adresse 0x1A000.
Vous mettrez en évidence sur votre relevé les séquences START et ACQ du bus I²C (voir section 4.0 de
la documentation de l'EEPROM) ainsi que l'état des bits de l'octet de contrôle.
•
Vérifier en utilisant le programme que les valeurs écrites dans l'EEPROM sont bien mémorisées
lorsque l'alimentation de la raquette est coupée.
19/20
13 - Validation du fonctionnement de la raquette
Vérifier que la raquette fonctionne correctement dans le cadre d'un usage normal, c'est-à-dire connectée à
un télescope à la place de l'Autostar. Pour cela il est demandé de :
•
Programmer la raquette avec le programme complet (« raquette.mcp »).
•
Connecter la raquette sur le port HBX du télescope. La raquette est alimentée par le télescope : ne pas
brancher d'alimentation externe.
•
Mettre en service le télescope.
•
Vérifier le bon fonctionnement des points suivants :
•
Calibration et pilotage des deux moteurs : La vitesse de rotation doit pouvoir être choisie à l'aide
des touches numériques, conformément à l'Autostar.
•
Communication avec le LNT :
•
•
•
Date et heure
•
Configuration du Smartfinder
Réglage de la luminosité de l'afficheur.
Effectuer un « alignement » avec la raquette didactisée : Menu <Configuration> → Alignement.
Vérifier que la raquette pilote le télescope afin d'avoir le tube à l'horizontale et pointé vers le nord.
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TÉLESCOPE ETX90PE-LNT Contrat Raquette 2

Transcription

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