Électronique et Informatique pour le Traitement de l’Information Électronique Analogique Arduino Informatique 1A / S5 Responsable Informatique Sylvie LEBRUN Responsable Électronique Julien VILLEMEJANE http://hebergement.u-psud.fr/villemejane/eiti/
Électronique et Informatiquepour le Traitement de l’Information
Électronique AnalogiqueArduino
Informatique
1A / S5
Responsable Informatique
Sylvie LEBRUN
Responsable Électronique
Julien VILLEMEJANE
http://hebergement.u-psud.fr/villemejane/eiti/
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Chaine d’acquisition
NIV 0
PRE-AMPLIFIER
CAPTER
COMPARER
FILTRER AMPLIFIER
GÉNÉRER ALIMENTER
CONVERTIR TRAITER
POST-TRAITER
PILOTER
AGIRELEC ANALOGIQUE
INTERACTIONS
ELEC NUMERIQUE
INFORMATIQUE
STOCKER
AUTRES
CAPTER
Température
Luminosité
Force
Distance
Capteur Numérique
Capteur Intégré
Photodiode
Phototransistor
Photorésistance
Ultra Son
Télémètre
Autres
PRE-AMPLIFIER
ALI en Linéaire Transistors
Suiveur
Inverseur
Non-Inverseur
Transimpédance
Classe A
Classe B
FILTRER
Passif Actif
RCRLC
ALI
Universel
Capacité Comm
utée
Type
Passe-Haut
Passe-Bas
Passe-Bande
Coupe-Bande
Ordre
1 2 4 / 8N
AMPLIFIER
ALI en Linéaire Transistors
Inverseur
Non-Inverseur
Classe A
Classe B
Classe D
Audio
TDAxxx
LM38x
AGIR
Luminosité
LED
Électronique et Informatiquepour le Traitement de l’Information
Déroulement de l’année 2017-2018
TD_C1
ITI / LANGAGE C (2h)
TD_C2
Pres_C3 Proj_C4 Proj_C5 Proj_C6 Proj_C7 Proj_C8 Pres_C9 Proj_C10 Proj_C11
Proj_E1
ETI – TD / S5 (1h30)
Proj_E23 Proj_E4
MET_1 MET_2 MET_3
SYST_1 SYST_2
MET_4
SYST_3 SYST_4 SYST_5
Proj_EITI1 Proj_EITI2 Proj_EITI3 Proj_EITI4
TP_Th1_E1 TP_Th1_E2 TP_Th2_E1 TP_Th2_E2 TP_Th3_E1 TP_Th3_E2
TP_Th4_E1 TP_Th4_E2 TP_Th4_E3 TP_Th4_E4
Proj_EITI5 Proj_EITI6Proj_EITI4Proj_EITI4
MET_5 MET_6 MET_7 MET_8
SYST_6 SYST_7
AM_E1 AM_E2 AM_E3 AM_E4 AM_E5
SEMESTRE S6
SEMESTRE S5
AM_EI1
TD_C1
EITI
C
EXAM
ORAL
MINDMAP
SYNTHÈSE
EITI
CORRECTIONS
BASES DU LANG. C
TD_C2 CONDITIONS
Pres_C3 PRÉSENTATION MINI-PROJET
Proj_C4
Proj_C5
Proj_C6
Proj_C7
Proj_C8
Pres_C9
FICHIERS / CARACTÈRES
FONCTIONS / PGM
Ouvrir un fichier PGMLire son contenuAfficher son contenu
OBJ.
POINTEURS
ALLOC. DYNAMIQUE
NOTIONS AVANCÉES
Proj_C10
Proj_C11
FINALISATION PROJET
FINALISATION PROJET
PRÉSENTATION ÉTUDIANTS
Présenter une fonction
LIVR. Liste des fonctions
MET_1
MET_2
MET_3
MET_4
FONDAMENTAUX
AMPLI LINÉAIRE INTÉGRÉ
QUADRIPÔLES
ANALYSE HARMONIQUE
SYST_1
SYST_2
SYST_3
SYST_4
DIODES / LEDs
PHOTODÉTECTION
FILTRAGE ACTIF
CAPTEURS / Mise en Forme
SYST_5 PWM / ALI Non Linéaire
4 étudiants
SÉANCE
SÉANCE
+ 5 min de LECTURE FICHE+ 5-10 min de QUESTIONS+ 1 exercice de Niveau 1+ 1 exercice de Niveau 2+ «Avez-vous compris ?»
+ 20 min de travail / GROUPE
+ 15 min de RESTITUTION+ 15 min / SYSTEME (x 3)
TP EITI (4h30)
Thème 1(2 TP)
OUTILS DE L’ÉLECTRONIQUE
Thème 2(2 TP)
PHOTODÉTECTIONPhotodiode / Transimpédance
Thème 3(2 TP)
ANALYSEUR DE SPECTREFiltrage / Décalage fréquence
Thème 4(4 TP)
SYSTÈME EMBARQUÉDécouverte microcontrôleursGestion du temps / InterruptionsInterfaçage / IHM Communications inter-systèmes
ETI – AMPHI et TD / S6 (1h30)
MET_5
MET_6
MET_7
MET_8
CODAGE INFORMATION
LOGIQUE COMBINATOIRE
LOGIQUE SÉQUENTIELLE
CAN / CNA
AM_E1 CODAGE INFORMATION
AM_E2 LOGIQUE COMBINATOIRE
AM_E3 LOGIQUE SÉQUENTIELLE
AM_E4 CONV. ANALOG. / NUM.
AM_E5 CONV. NUM. / ANALOG.
AM_E6
AM_E6 SYSTÈMES COMPLEXES
SYST_6 TRANSMISSION NUMÉRIQUE
SYST_7 SYSTÈMES COMPLEXES
PROJETS EITI (1h30 / 4h30)
Proj_E1 PRÉSENTATION Projets
Proj_E23 ÉQUIPES / SUJETSSéance Double au 503
Créer équipes cohérentes
OBJ. Choisir sujet de projetRédiger cahier des chargesPrévoir le planning
Proj_E4 PRÉSENTATION Équipes
Proj_EITIx SÉANCES ENCADRÉES
LIVR.Cahier des chargesPlanning / FonctionnelCohésion de l’équipe
LIVR.TECH.
Cahier des chargesSchéma fonctionnelSchémas techniquesProgrammes commentésCaractérisation du système
LIVR.COMM.
Présentation générale / Adaptée à des 1ASchéma fonctionnelSolutions techniques
VIDÉO / SITE WEB / POSTERS (x2)
TEMPS
Electronique et Informatiquepour le Traitement de l’Information
Modalités / Evaluations
M
A
L
I
N
S
esurable
tteignable
imité (temps)
dentifiable
égociable
imple
OBJECTIFSITI / LANGAGE C / S5ETI Analogique / S5
TP EITI / S5
PROJETS EITI / S6
EXAMEN
ORAL
SYNTHÈSE
CONTINU
EXAMEN ÉCRIT (1h30)
- Présentation d’une fonction (4 min / équipe)
- Résultat final du mini-projet
6 pts
14 pts
UE : Traitement de l'information / 20 %
4 pts
2 pts
- Question Choix Multiple
- Problème
7 pts
7 pts
Votre présence et votre participation au cours des séances encadrées de TD sera également prise en compte pour la note de présentation.
CONTINU / PRE-PROJET
EXAMEN ÉCRIT (2h00)
- Présentation du projet+ Choix Équipe / Sujet
+ Cahier des charges
+ Schéma fonctionnel
+ Planning prévisionnel
+ Idées de conception(5 min / équipe)
10 %
15 %
UE : Traitement de l'information / 25 %
- Exercice niveau 1 4 pts
6 pts
Votre présence et votre participation au cours des séances encadrées de TD sera également prise en compte pour la note de présentation.
8 pts
2 pts
- Exercice niveau 2- Problème- Pré-Projet
ETI Numérique / S6
EXAMEN ÉCRIT (2h00) 15 %
UE : Traitement de l'information / 15 %
- Logique Combinatoire 30 %
40 %
30 %
- Logique Séquentielle- Conversions A/N – N/A
CONTINU
UE : Traitement de l'information / 35 %
15 %
- Synthèse thème 1 (4 pages)
- Synthèse thème 2 (4 pages)
+ Note synthèse (/20)
+ Mind Map ± 2 pts
- Synthèse thème 3 (4 pages)
5 %
5 %
5 %
EXAMEN INDIVIDUEL (1h00) 20 %
- Portant sur les thèmes 1 et 2
- Durant les séances du thème 1
(voir emploi du temps)
TP EITI / S6
CONTINU
UE : Traitement de l'information / 25 %
10 %
- Synthèse thème 4 (8 pages)
+ Note synthèse (/20)
+ Mind Map ± 2 pts
EXAMEN INDIVIDUEL (1h00) 15 %
- Portant sur les thèmes 1 et 2
- Durant les séances 3 et 4 du thème 4
(voir emploi du temps)
CONTINU
UE : Traitement de l'information / 45 %
15 %
- Évaluation lors des 6 séances
+ SOIN - Qualité câblage
- Choix instruments mesure
- Qualité code / Lisibilité / Modularité
+ AUTONOMIE - Conception : choix solution, composants
- Réalisation : capacité à dépanner
+ RÉSULTATS - Caractérisation de chacun des blocs
- Respect du cahier des charges
+ GESTION PROJET - Respect du planning / Mise à jour
- Discussion dans le groupe / Organisation
LIVRABLES 30 %
- Dossier technique + Cahier des charges
+ Schémas fonctionnels
+ Schémas techniques
+ Algorithme utilisé
+ Programmes commentés
+ Caractérisation du système final
- Communication → Vidéo / Posters (x2) / Site Web
+ Présentation générale adaptée à des 1A
+ Schéma fonctionnel
+ Solutions techniques
HORS
CFAFIE
CFA
CONTINU 10 %
- Aide sur les projets « classiques »
- Présentation missions entreprise+ Entreprise
+ Objectifs de l’apprentissage
+ Schéma de principe(5 min / étudiant)
FIE
CONTINU / PRE-PROJET FIE 10 %
- Rencontres techniques (hors créneau TD ETI)
- Présentation projet FIE(hors créneau TD ETI)
+ Cahier des charges
+ Schéma fonctionnel
+ Choix technologiques(20 min / groupe)
15 %
15 %
HORS
CFAFIE
HORS
CFAFIE
NOTES
RÉCEPTEUR NON-LINÉAIRE
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Fondamentaux / Dipôles et réseaux
DIPÔLES DIVISEUR DE TENSION
RÉCEPTEUR LINÉAIRE
NIV 0Met1/2/3/4
Sys1/2/3/4/5
RÉSEAUX
NOEUD MAILLE
GENERATEURS
TENSION
COURANT
LOIS DE KIRCHOFF
LOI DES MAILLES
LOI DES NŒUDS
THEVENIN
NORTON
MODELES
DIPÔLE
Composant électrique à deux bornes
A B
vAB
(t)
iD(t) i
D(t): courant traversant
le dipole
vAB
(t) : différence de potentiel
aux bornes du dipole
Relation linéaire entre iD(t) et v
AB(t)
Relation non-linéaire entre iD(t) et v
AB(t)
vAB
(t)
iD(t)
Résistance (Ω)
vAB
(t) = R . iD(t)
vAB
(t)
iD(t)
vAB
(t)
iD(t)R C L
Condensateur (F)
iD(t) = C . dv
AB(t) / dt v
AB(t) = L . di
D(t)/ dt
Inductance (H)
vAB
(t)
iD(t)
Diode vAB
(t)
iD(t) > 0 si v
AB(t) > V
SEUIL VSEUIL
iD(t)
A B C
F E D
Ensemble de dipôlesreliés entre eux
BRANCHEEnsemble de dipôlesreliés en SÉRIE
Tous les dipôles d’une même branche sont parcourus par le même courant
Point du réseau
Où a lieu une dérivation du courant
Tout chemin fermé du réseau
B
E
A B
F
Rg
vBA
(t)
iG(t)
vBA
(t)
iG(t)
Source idéale Source réelle
vBA
(t)
iG(t)
EE
idéale
réelle
E = constante quelque soit i
G
Rg
iG(t) i
G(t)
Source idéale Source réelle
vBA
(t)
iG(t)
II
idéale
réelle
I = constante quelque soit v
BA
vBA
(t) vBA
(t)
E
I
MAILLE : la tension aux bornes d’une branche d’un réseau est égale à la somme algébrique des tensions aux bornes de chacundes dipoles qui la composent
NOEUD : en un nœud, la somme des courants entrants est égaleà la somme des courants sortants
BA
C
vBC
vAB
vAC
vAC
= vAB
+ vBC
iA
iB
iE
iD
iC
iA + i
B + i
D = i
C + i
E
EG
R1
R2 V
S
VS = R
2 . I et E
G = (R
1 + R
2) . II
VS = E
G . R2
R1 + R
2
SUPERPOSITION
E1
Sources indépendantes
I2R
1R
2 VS
E1
R1
R2 V
S1
I2R
1R
2 VS2
I2 = 0
E1 = 0
VS = V
S1 + V
S2
Eth
Rth
Eth
: tension à vide du réseau
Rth
: résistance équivalente du réseau
lorsqu’on éteint les générateurs indépendants
SYS
VCC
Eth
En pratique SYS VSV V
AI
S
E
Rth
= VS/I
S
IN
RN
IN : courant de court-circuit
RN : résistance équivalente du réseau
lorsqu’on éteint les générateurs indépendants
SYS
VCC
IN
SYS VSA V
AI
S
E
RN = V
S/I
S
En pratique
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Diode / LED / Photodiode
NIV 1
Sys1
DIODE PHOTODIODELED
MODÈLE IDÉAL
VF
VR
IR
IF
IF
: courant direct
VF
: tension directe
VR
: tension inverse
IR
: courant inverse
souvent VR < V
RMAX
souvent IF < I
FMAX
aussi appelée seuil
VRMAX
IFMAX
bloquée passante
Si u > 0, diode passante
Si u < 0, diode bloquée
anode
cathode
u
i
u
ii
u
i
u
MODÈLE SIMPLE
VF
VRMAX
IFMAX
bloquée passante
Si u > VF, diode passante
Si u < VF, diode bloquée
u
ii
u
i
u
MODÈLE COMPLET
VF
VRMAX
IFMAX
Si u > 0, diode passante
u
i
R
1/R VF
i = I0 [ exp(u / n.V
0) – 1 ]
loi exponentielle
V0
: tension thermique
V0
= k.T / eT : température (K)k : Constante de Boltzmanne : charge d’un électron
n : facteur de qualité
I0
: constante spécifique à un typek = 1,38064852 . 10- 23 J/K
e = −1,602 × 10−19 C
IF
i
CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES
VF
VRMAX
IFMAX
u
i
IF
u
LED : Light-Emitting DiodeDEL : Diode électroluminescente
cathode
anode
Si u > VF, diode passante
émission de photons
e = k . iΦ
eΦ
VF dépendant de la longueur d’onde
CARACTÉRISTIQUES OPTIQUES
PARAMÈTRES IMPORTANTS :- V
F ; I
FMAX ; V
RMAX
- PT : puissance totale dissipable
http://www.led-fr.net
- I0 : intensité lumineuse sur l’axe
- α : demi-angle (directivité)- η : rendement de conversion
source
axe
I0
I0 / 2
- λ : longueur d’onde d’émission
α
= ηNb photons émis
Nb électrons
EN PRATIQUE
- Bande-passante / temps de réponse- Capacité (souvent parasite)
R
V
R : résistance de protection en courant
RMIN
= V
MAX - V
F
IFMAX
i cathode
anode
e : flux lumineuxΦ
Φphoto
Iphoto
u
VP
VP
: tension de polarisation
IPhD
: courant proportionnel
au flux lumineux
CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES
u
i
EN PRATIQUE
Montage simple
Iphoto
VPΦ
photo = 0
Φphoto
= Φ1> 0
Φphoto
= Φ2> Φ
1
Iphoto1
Iphoto2
capteur
diode
cellulephotovoltaique
RPhD
VPOL
Iphoto
Montage transimpédance
VS
VS = R
PhD . I
photo
- Bande-passante limitée Capacité intrinsèque de la photodiode
- Sensible à l’impédance d’entrée du montage aval
VS = R
PhD . I
photo
RPhD
-+ V
S
Iphoto
- VPOL
+ Bande-passante améliorée + Moins sensible à la capacité
intrinsèque de la photodiode
- Apparition d’une résonanceGain-peaking / ALI
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Amplificateur Linéaire Intégré / Principe et montages de base
MODE NON-LINÉAIRE MODE LINEAIRE
FONCTION DE TRANSFERT
CHECK-LIST PRATIQUE
COMPARATEUR SIMPLE
SUIVEUR-
+
VCC
+
VCC
-V
SV+
V-
CARACTERISTIQUES
VSV
E
V- = V+
CONTRE-REACTION NEGATIVE
OUINON
COMPOSANTS
INVERSEUR
VS = - R
2V
E
R
1
VS = V
E
R2
R1
TRANSIMPEDANCE
IE
VS = - R
T I
ER
TALIMENTATION
COMPOSANTS
COLLECTEUR OUVERT / ÉMETTEUR OUVERT
VS = A . (V+ - V-)avec 105 < A < 107
Saturation à Vs = VCC
+
● Slew Rate (SR) en V/µs● Produit Gain Bande Passante en MHz
● Puissance dissipable en W● Courant maximal en sortie en A
G . BP = constante
● Symétrique : VCC
+ = +U et VCC
- = -U
● Asymétrique : VCC
+ = +U et VCC
- = 0V
avec 3 V < U < 18 V
● Vérifier les alimentations● Vérifier le signal d’entrée V
CC- < V
E < V
CC+
● Vérifier que V+ = V- si mode linéaire● Vérifier la tension de sortie, si Vs = V
CC+ ou V
CC-
● modifier la tension d’entrée● modifier le gain du montage
● TL071 / TL081 : symétrique, GBP = 3 MHz ● TL082 / TL084 = 2 x TL081 / 4 x TL081● TLE2072 : symétrique, GBP = 9 MHz● LM358 : asymétrique, GBP = 1 MHz
● LM311 : asymétrique, CO, EO● LM339 : asymétrique, CO, 4 comparateurs
-
+V
SVE2
VS = V
CC+
Si VE2
> VE1V
E1
VS = V
CC-
Si VE1
> VE2
-+
VE
VS
-+
-+
VS
Adaptation d’impédance
Amplification
Conversioncourant/tension
Met2/3/4Sys2/3/4/5
-+
VE1
VE2
RP
CB
E
E : EmetteurC : CollecteurB : Base
E0
EM
VS
Si VE2
> VE1
→ IB > 0
VS = E
M
Comparateur associé à un transitor T :I
B: courant entrant dans la base
IC : courant entrant dans le collecteur
→ si IB > 0 alors I
C > 0, T = interrupteur fermé
→ sinon IC = 0, T = interrupteur ouvert
Si VE1
> VE2
→ IB = 0
VS = E
0
Souvent EM
= 0 V
VS
Caractéristique Vs = f (ε) avec ε = V+ - V-
ε
VCC
+
VCC
+
VCC
-
VCC
-
NIV 1
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Quadripôles
MODÈLE* SIMPLIFICATION DE MILLMAN
NIV 2Met3/4
Sys3/4/5
CARACTÉRISTIQUES
GAIN EN TENSION
IMPÉDANCE D’ENTRÉE
IMPÉDANCE DE SORTIE
EN PRATIQUE
GAIN EN TENSION
Quadripôle
Z e
A.Ve
V e
Z S
V S
I S
I e
E g
Générateur
Z g
Z L
Charge
Composant électrique à deux bornes d’entrée et deux bornes de sortiepermettant le transfert d’énergie entre deux dipôles (ou quadripoles)
* Version simplifiée / Il existe une écriture matricielle plus complexe.
Ve I
e : tension / courant d’entrée
VS I
S : tension / courant de sortie
A : gain en tension
Ze : impédance d’entrée
ZS : impédance de sortie
Eg Z
g : générateur de tension
ZL : dipôle de charge
A = VS / V
E lorsque I
S = 0
c’est à dire, lorsque la charge n’estpas connectée au quadripole
Lorsque ce gain dépend de la fréquence* du signal d’entrée (ω = 2.π.f),
on parle alors de fonction de transfert : T(jω) = VS / V
e
Ze = V
e / I
e
CAS CONTINU : - on déconnecte la charge Z
L
- on applique une tension Ve continue
- on mesure la tension Vs
- A = VS / V
e
Impédance vue par le générateur (ou le quadripole placé en amont)
lorsque le quadripole à étudier est chargé (connecté à sa charge)
ZS = V
S / I
S
Impédance associée au générateur parfait (gain en tension) vue par la charge en sortie du quadripole lorsque V
e = 0 V
ANALYSE HARMONIQUE : - on applique une tension sinusoïdale V
e d’amplitude constante
- on mesure l’amplitude de la tension Vs
pour diverses fréquences de Ve
(en vérifiant qu’elle soit toujours sinusoïdale)- A(ω) = V
S(ω) / V
e(ω)
- On peut ensuite tracer l’évolution de A en fonction de ω (Bode)*Voir également la fiche sur le régime harmonique
Les impédances d’entrée et de sortie peuvent également dépendrede la fréquence du signal d’entrée appliqué
IMPÉDANCE D’ENTRÉE
IMPÉDANCE DE SORTIE
CAS CONTINU : - on connecte la charge Z
L au quadripole
- on applique une tension Ve continue en entrée
- on mesure le courant Ie entrant dans le quadripole
- Ze = V
e / I
e
CAS CONTINU : - on court-circuite l’entrée : V
e = 0 V
- on applique une tension VS continue sur la sortie
- on mesure le courant IS entrant dans le quadripole, côté sortie
- ZS = VS / IS
ASTUCE / VALEUR MOYENNE
R1
R2 V
S
VE = 0 V
CC = 0
C
VE
Vcc
VE : composante fréquentielle
VCC
: composante continue
R1
R2
Vcc
VS1
POLARISATION PETITS SIGNAUX
Par superposition
R1
R2
C
VE
VS2
VS2
= VE . j R
eC ω
1 + j ReC ω
VS1
= VCC
. R2
R1 + R
2
1
2π(R1//R
2).C
fc =
Passe-haut de fréquence
Ce circuit permet de modifier la valeur moyenne d’un signal comportant des composantesfréquentielles supérieures à lafréquence de coupure donnéepar la relation suivante
Z1
Z3
V1
V3
Zi
Vi
Z2
V2A
En un nœud A d’un réseaude branches en parallèle degénérateurs de tension réels(source de tension et impédance)
la tension au point A vaut :
VA =
Y1.V
1 + Y
2.V
2 + Y
3.V
3 + Y
i.V
i
Y1 + Y
2 + Y
3 + Y
i
avec Y = 1/Z
VA =
VA =
Yk.V
k
Yk
k = 1
k = N
k = 1
k = N
Généralisation à N branches en parallèle
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Capteurs
NIV 1
Sys4
GRANDEURS PHYSIQUES GRANDEURS ELECTRIQUES
PERFORMANCES
PRÉCISION
FONCTION DE TRANSFERT
m(t) CAPTEUR s(t)
Transforme une grandeur physique observée (mesurande) vers une autre grandeur physique
utilisable (électrique)
MESURANDE
Grandeurs analoguesà la grandeur physiqueà observer
● Température● Force● Position● Luminosité● Pression● Débit● ...
SORTIE
Grandeurs mesurablesanalogiques ou numériques(souvent électriques)
● Courant● Tension● Fréquence● ...
TYPES DE CAPTEURS
PASSIF ACTIF
ANALOGIQUE NUMERIQUE
SENSIBILITÉ
ÉTENDUE DE MESURE
DOMAINE D’UTILISATION
RÉSOLUTION
RC s(t)
RC
s(t)
Nécessite une alimentation externeTransforme directement en
grandeur électrique
m(t) k.m(t)
Impédance variable
Infinité de valeurs continuesTension, courant…Ex : Thermocouple
Tout Ou Rien (TOR)‘0’ ou ‘1’ Ex : Fin de course
Intelligent / SmartSPI/I2C Ex : Accéléro Num
Relation entre s(t) et m(t)
Cette relation peut être - non-linéaire- non continu- par morceaux
Plage dans laquelle le capteur répond aux spécifications
E.M. = mmax
- mmin
Domaine nominal équivaut à l’étendue de mesure
Domaine de non détérioration le capteur retrouve ses paramètres nominaux dans le domaine nominal
Domaine de non destruction le capteur ne retrouve pas ses paramètres nominaux dans le domaine nominal mais il n’est pas détruit
En dehors de ces domaines spécifiés par le constructeur, il peut y avoir destruction du capteur
Ex : Capteur de force à jauges piézorésistives N556-1Domaine Mesurande TempératureNominal 0-10 N 0°C à 60°CNon-Détérioration 150 % -20°C à 100°CNon-Destruction 300 % -50°C à 120°C
En dehors de cette plage de mesure, le constructeur ne garantit pas les performances de son système
Pente de la tangente à la caractéristique entrée/sortie
en un point donné
S(P) = ΔS / Δm P
Plus petite variation de grandeur mesurable
LINÉARITÉ
Écart de sensibilité sur l’étendue de mesure
TEMPS DE RÉPONSE
Temps de réaction du capteurSouvent lié à sa bande-passante
La sensibilité du capteur peut en effet dépendre de la fréquence à laquelle on souhaite l’utiliser*
* Voir aussi Régime Harmonique / Analyse Harmonique d’ordre 1 et 2
Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie
Etude statistique sur n mesures
Un capteur précis est un capteurfidèle et juste
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Régime HarmoniqueMet4
Sys3/4
REPRÉSENTATION TEMPORELLE
REPRÉSENTATION DE FRESNEL
REPRÉSENTATION COMPLEXE
FONCTION DE TRANSFERT
RÉPONSE IMPULSIONNELLE
DIAGRAMME DE BODE
PHASE
NIV 1
s(t) = S . cos (ω t + φ)
S : amplitude du signal
ω : pulsation du signal (rd/s)f : fréquence du signal (Hz)
T : période du signal (s)
φ : déphasage du signal (rd)
= 2.ω π.f f = 1/T
Représentation graphique des amplitudes et des phases
Vecteurs tournants à ω
En régime harmonique, linéaire, invariant, tous les signaux évoluent
à la même pulsation ω
Pour des signaux plus élaborés, on décompose en somme de signaux sinusoïdaux, par application du théorème de superposition
AMPLITUDE COMPLEXEne dépendant pas du temps
s1(t) = S . cos (ω t + φ)
Projection sur y : s2(t) = S . sin (ω t + φ)
On pose : s(t) = s1(t) + j . s
2(t) avec : j² = -1
s(t) = S . exp(j (ω t + φ))
s(t) = S . exp(j φ) . exp(j (ω t))
On a alors :
s(t) = S . exp(j (ω t))
Projection sur y :
En régime harmonique : v(t) et i(t) ont la même pulsationAinsi : v(t) V
i(t) I=
V
I
Résistance (Ω)
R C L
Condensateur (F) Inductance (H)
V
I
V
I
DIPÔLES LINÉAIRES
IMPÉDANCE COMPLEXE
= Z
Z = R
x
y
V
Ix
y
VI
x
y
V
I
Z = 1 / ( j C ω ) Z = j L ω
SYSTÈME
H ( j ω )V
E VS
Un système peut être caractérisé par sa réponse en fréquence, qu’on appelle aussi fonction de transfert H(j )ω
VS(jω) = H(jω) . V
E(jω)
vS(t) = h(t) * v
E(t)TF-1
Par application de la transformée de Fourier inverse, on obtientla réponse impulsionnelle du système notée h(t)
TF
convolution
Un diagramme de Bode est une représentation graphique de l’évolution en fonction de la fréquence :
- du gain de la fonction de transfert, noté GdB
(jω)
- de la phase de la fonction de transfert, notée arg(H(jω))
ANALYSE HARMONIQUE
COMPORTEMENTFRÉQUENTIEL=
Fréquence (Hz)Fréquence (Hz)
ÉCHELLE LOGARITHMIQUE ÉCHELLE LOGARITHMIQUE
GdB
(jω) = 20 . log( | H (jω) | )
GAIN EN DECIBEL
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Filtrage / Analyse harmonique / Ordre 1Met4
Sys3/4
MISE EN SÉRIE / CASCADE
EXEMPLE
DIAGRAMME DE BODE
Diagramme de Bode
Fréquence (Hz)
T(jω) =
fC
j ω
1
ωC
INTÉGRATEUR PARFAITDiagramme de Bode
Fréquence (Hz)
T(jω) =
fC
j ωω
C
DÉRIVATEUR PARFAIT
EN PRATIQUE EN PRATIQUE
-+ V
s
VE
RC
-+ V
s
VE
RCω
C = 1 / R.C ω
C = 1 / R.C
Diagramme de Bode
Fréquence (Hz)
T(jω) = f
C
1 + j ω
A
ωC
INTÉGRATEUR RÉELDiagramme de Bode
Fréquence (Hz)
T(jω) =
fC
1 + j ωω
C
DÉRIVATEUR RÉEL
EN PRATIQUE
-+ V
s
VE
R1
C
ωC = 1 / R
2.C
R2
A = - R2 / R
1
T(jω) = K . 1 + j ω ω
C1
1 + j ω ωC2
PASSAGE EN DECIBEL
TdB
= 20 . log( |T(jω)| )
= 20 . log(| 1 + j / ω ωC1
|)
+ 20 . log(1 / | 1 + j / ω ωC2
|)
+ 20 . log(|K|)
Modèle Dérivateur réel
Modèle Intégrateur réel
Gain Constant
CHECK-LIST PRATIQUE● Vérifier les alimentations● Vérifier le signal d’entrée V
CC- < V
E < V
CC+
● Vérifier que V+ = V- (mode linéaire)● Vérifier la tension de sortie,
→ si Vs = VCC
+ ou VCC
- , modifier la tension d’entrée● Vérifier le comportement rapidement par un balayage
en fréquence du signal d’entrée (mode sweep)
NIV 1
Gain Constant
SYSTÈME COMPLET
Intégrateur réel
Dérivateur réel
Fréquence (Hz)
fC1
fC2
Gain Constant
SYSTÈME COMPLET
Intégrateur réel
Dérivateur réel
Fréquence (Hz)
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Filtrage actif / Analyse harmonique / Ordre 2
NIV 2Met4
Sys3/4
STRUCTURE DE RAUCH
FILTRE ORDRE 2 / FORMES CANONIQUES
STRUCTURE DE SALLEN-KEY
PARAMÈTRES
FONCTION DE TRANSFERT
TYPES / A = 1
Ve
-
+VCC
Z4 V
s
-VCC
+Z
3Z
1
Z2
-
+
+VCC
-VCC
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Vs
Ve
T(jω) = Z
3 . Z
4
Z1
. Z2 + Z
3 .(Z
1 + Z
2) + Z
3 . Z
4
Passe-bas : Z1
: R1 / Z
2 : C
2 / Z
3 : R
3 / Z
4 : C
4
ωC = 1 / R
1 R
3 C
2 C
4m =
C4 (R
1 + R
3)
2 R1 R
3 C
2 C
4
Passe-haut : Z1 : C
1 / Z
2 : R
2 / Z
3 : C
3 / Z
4 : R
4
ωC = 1 / R
2 R
4 C
1 C
3m =
R2 (C
1 + C
3)
2 R2 R
4 C
1 C
3
FONCTION DE TRANSFERT
TYPES / A = -1
PASSE-BAS
TLP
(jω) = A
1 + 2.m.j + j ²ω ωω
C ωC
PASSE-HAUT
THP
(jω) = A
1 + 2.m.j + j ²ω ωω
C ωC
( )( )ω
C
j ²ω
( )A : gain dans la bande passantefC : fréquence caractéristique du filtre
m : facteur d’amortissementQ : facteur de qualité
T(jω) =Y
1 . Y
3
Y3
. Y4 + Y
5 .(Y
1 + Y
2 + Y
3 + Y
4) PASSE-BANDE
TBP
(jω) = A
1 + 2.m.j + j ²ω ωω
C ωC
( )ω
C
2.m.j ω
Passe-bas : Z1 : R / Z
2 : C
2 / Z
3 : R / Z
4 : R / Z
5 : C
5
Passe-haut : Z1
: C / Z2
: R2 / Z
3 : C / Z
4 : C / Z
5 : R
5
ωC = 1 / R C
2 C
5m =
3 C5
2 C2
ωC = 1 / C R
2 R
5m =
2 R5
3 R2
Diagramme de Bode / Passe-Bas
Fréquence (Hz)
Δω = 2 m ωC
Largeur de la bande-passante (3 dB)
Pulsation (rad/s)
ωC
fC
Δω
= 2.ω π.f
m = 1/Q
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
ARDUINO Uno / Mega
NIV 1
ENTREES NUMERIQUES
SORTIES NUMERIQUES
ALIMENTATION
COMMUNICATION SERIE MONITEUR SERIE
ENTREES ANALOGIQUES
SORTIES « ANALOGIQUES » / PWM
STRUCTURE D’UN PROGRAMME
Configurer la direction de la broche en entrée
pinMode(int [broche], INPUT);
[broche] = numéro de la broche à configurer
Lire la valeur sur l’entrée correspondante
int a;a = digitalRead(int [broche]);
Configurer la direction de la broche en sortie
pinMode(int [broche], OUTPUT);
[broche] = numéro de la broche à configurer
Mettre la sortie à ‘0’ (logique)
digitalWrite(int [broche], LOW);Mettre la sortie à ‘1’ (logique)
digitalWrite(int [broche], HIGH);
Les sorties numériques notées par le symbole ~ sur la carte, permettent de générer un signal rectangulaire de fréquenceenviron 1 kHz et dont le rapport cyclique est pilotable
analogWrite(int [broche], int [valeur]);
[broche] = numéro de la broche à modifier[valeur] = valeur comprise entre 0 et 255
0 : rapport cyclique de 0 %255 : rapport cyclique de 100 %
analogWrite(9, 100);Ex : applique un signal de rapport cyclique 100/255 sur la broche 9
pinMode(3, INPUT) ;int a = digitalRead(3);
Ex : récupère dans la variable a la valeur de la broche 3
L’alimentation se fait :- soit par le port USB (ainsi que le téléversement des programmes)
- soit par un bloc externe (5 V < Valim
< 12 V)
ATTENTION : les broches n’acceptent que des tensions comprisesentre 0 et 5V / Pas de tensions négatives
Les broches 0 et 1, notées RX et TX (ainsi que la liaison USB)permettent de transmettre des données selon la norme RS232
Configurer la communication
Serial.begin(int [baud]);[baud] = vitesse de transmission
Ex : démarre une communication à 9600 bauds, affiche : a = 3 (si a vaut 3) puis saute à la ligne suivante
Serial.begin(9600);Serial.print(‘’a = ‘’);Serial.println(a);
Serial.print([texte à écrire]);
Permet d’afficher les valeurs envoyées par la carte Arduinosur l’ordinateur
Envoyer un texte à afficher
Récupérer la valeur d’une entrée analogique
int a = analogRead(int [broche]);
La carte Arduino Uno possède 6 entrées analogiques reliées à unconvertisseur analogique-numérique de 10 bits
(valeur entre 0 et 1023)
int a = analogRead(A4);Serial.print(‘’a = ‘’);Serial.println(a);
Ex : récupère la valeur de l’entrée analogique A4 dans la variable a, puis l’envoie sur la liaison série pour l’afficher
ECRITURE
Un programme sous Arduino est composé de deux parties :- une fonction setup() comportant l’initialisation
de la carte (entrées/sorties…)exécutée qu’une seule fois
- une fonction loop() exécutée à l’infini
COMPILATION
TELEVERSEMENT
Le logiciel Arduino permet :
- d’éditer le programme - de compiler - de téléverser sur la carte
Ce bouton permet de compiler le code écrit en langage Arduino vers le langage compréhensible par la carte
Ce bouton permet alors de téléverser le programme vers la carte Arduino
La dernière étape est de téléverser le programme vers la cartepour qu’il soit exécuté. Avant cela, il faut avoir choisi le bon typede carte (Outils / Type de carte) et le port (Outils / Port Série)
A VOUS DE JOUER…
Electronique et Informatique pour le Traitement de l’Information
Liste des composants disponibles au LEnsE
RÉSISTANCES DIODES / LED
PROJETS 2A
● LM311 : asymétrique, CO, EO● LM339 : asymétrique, CO, 4 comparateurs
TRANSISTORS
● TL071 / TL081 : symétrique, GBP = 3 MHz ● TL082 / TL084 = 2 x TL081 / 4 x TL081● TLE2072 : symétrique, GBP = 9 MHz● LM358 : asymétrique, GBP = 1 MHz
CIRCUITS INTÉGRÉS ANALOGIQUES
ALI / MODE LINÉAIRE ALI / COMPARATEUR
CONDENSATEURS
FILTRES ACTIFS
AMPLI AUDIO
CIRCUITS INTÉGRÉS NUMERIQUES
● LM386 / LM380 : 1W / 2 .5 W● LM833 : Double / 500 mW (casque audio)AUTRES
PROJETS 1A
AUDIO● Haut-Parleurs : 8Ω, 1W● Prises jack 3.5 / 6.5 mm / Male/Femelle
● LED trichromes : Bivar R50RGB-F-0160● Photodiodes trichromes : KPS-5130PD7C● Montages :
● Point de rosée (x3)● LED de puissance (x2)● Commande de Peltier (x8)
● Plateforme robotique / Foll’iogs the line
● 10 Ω, 47 Ω, de 100 Ω à 1 MΩ (Série E12 – 1/4 W)
● De 1 nF à 1 µF (non polarisé – Série E6)● 4,7 µF, 10 µF, 47 µF, 100 µF, 220 µF,
1000 µF, 2200 µF (polarisé – filtrage alimentation)
● DG200/ 202 : interrupteur analogique commandable● AD620 : amplificateur d’instrumentation● AD633 : multiplieur analogique● MCP1702 : Régulateur 3.3V – 100 mA● L7805 : Régulateur 5V - 1A
MICROCONTRÔLEURS
CONV. ANALOG. / NUM.
CONV. NUM. / ANALOG.
LOGIQUE
AUTRES
● TLC549 : SPI / 8 bits● MCP3001 : SPI / 10 bits
● AD7524 : Parallèle / 12 bits● AD7303 : SPI / 8 bits● MCP4921 : SPI / 12 bits
● UAF42 : Filtre universel, 100 kHz● MF4 / MAX296 : Capacité commutée – Ordre 4 / 8
MATÉRIEL COMMUN
1A● ARDUINO UNO● ICD3 + RJ11● Connecteur ICSP● Carte PIC16F1503● Ecran LCD● Cable FTDI
● Alimentation variable 3-12 V● Fils conducteurs (boite jaune)● Pince / Sonde / Tournevis (boite verte)
2A● ICD3 + RJ11
PAILLASSE● Oscilloscope / GBF (x2) / PC / Alimentation / Multimètre
● 1N4148 : signal● Zener : 2,4V à 15V● LED : R,B,V… IR : TSAL6100, Fibre : SFH756● PhD : SFH206, Fibre : SFH250, IR : SFH205
● 1N4001/2 : redressement ● NPN : 2N3904, 2N2222● PNP : 2N3906● MOS N : BS170, BS107● MOS N Power : IRF540
● 74LS00 : 4 x NAND – 2 entrées● 74LS74 : 2 x Bascule D● 74LS90 : Compteur décimal● 74LS93 : Compteur 4 bits● 74LS191 : Compteur binaire / BCD 4 bits● 74LS624 : Oscillateur controlé en tension (VCO)
● 4011 : 4 x NAND – 2 entrées● 4013 : 2 x Bascule D● 4018 : Compteur / Diviseur par 10● 4040 : Compteur 12 bits● 4046 : Boucle à verrouillage de phase (avec VCO)● 4051 / 4043 : Multiplexeur analogique (8V / 2x4V)● 4511 : Décodeur BCD / 7 segments
● PIC12F1572 : 8 bits / ADC/3xPWM/USART● PIC16F1503/1509 : 8 bits / ADC/4xPWM/SPI/I2C● PIC16F1455/1459 : 8 bits / ADC/DAC/SPI/I2C/USB● PIC18F26K22/46K22 : 8 bits / 64 MHz● DsPIC30F2011 : 16 bits / ADC/DSP
● LM555 : Temporisation● MCP6S92 : Ampli à Gain Programmable / SPI● RAM 23LCV1024 : StaticRAM – 1Mbits / SPI