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Activités

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L’environnement de travail MPI

3 h

- Architecture simplifiée du réseau :

- Fonctionnalités et ressources.

- Prise en main d’un logiciel de simulation :

- Fichiers et dossiers.

Logiciel de simulation.

Présentation d’une chaîne de mesure informatisée

3 h

- Utilisation d’un thermomètre "analogique ".

- La grandeur température et sa mesure.

- Les échelles de température (Celsius, Kelvin).

- Les éléments de la chaîne (schématisation).

- Recensement des compétences à acquérir pour comprendre son fonctionnement.

Recherche sur Internet :
température et thermomètres

Mesures de température

E1 : Réaliser un circuit électrique à partir d'un schéma

3 h

- Prise en main du matériel : alimentation, multimètre, platine de montage.

- Révision des notions de tension et intensité.

- Comportement du voltmètre et de l'ampèremètre.

E2 : Distinguer montages en série et montages en  parallèle

- Simulations.

- Loi des intensités et des tensions.

- Potentiel d'un point d'un circuit.

Qcm

Tension/Intensité

E3 : Résistance et loi d'Ohm

2 h

- Étude expérimentale de la caractéristique U = f (I ).

- Représentation graphique sur papier millimétré.

- Exploitation manuelle.

I1 : Utiliser un logiciel de saisie et de traitement de données

1 h

- Saisie des mesures précédentes.

- Enregistrement sous forme de fichier.

- Réaliser un C.R. d’une page à l'aide d'un TdT.

T1 : Exploiter des données expérimentales

2 h

- Ajustement par une fonction mathématique : la résistance.

- Étude expérimentale de la caractéristique U = f ( I ) d'une lampe, d'une CTN.

- Limites d'utilisation de la loi d'Ohm.

T2 : Étude de capteurs de température

3 h

- Thermistance CTN et sonde Pt 100.

• Modélisation et exploitation du modèle (CTN) pour la mesure d'une température.
• Incertitude d'une mesure

- Enregistrement sous forme de fichiers.

Capteurs de température

I2 : Réaliser un compte rendu

1 h 30

- Réaliser un C.R. d'une page à l'aide d'un traitement de textes, incluant les graphiques obtenus lors de l'étude précédente.

I3 : Utiliser un tableur

2 h

- Mesure d'une température sans ordinateur (CTN & ohmmètre) : saisie d'une formule, recopie de cellules, références absolues et relatives.

T3 : Distribution des mesures et incertitudes

3 h

- Mesures d'une centaine de résistances (1%) : étude statistique à l'aide du tableur.

- Incertitude liée à l'appareil de mesure : chiffres significatifs.

Distribution des mesures

I4 : L'ordinateur et ses périphériques

2 h

- A partir d'une offre commerciale, définir l'architecture d'un ordinateur : unité centrale, périphériques, ports de communication...

L'ordinateur

I5 : L'information est numérique

3 h

- La numération binaire : bit et octet.

- Codage des informations : illustration par des manipulations utilisant des modules connectés sur le port parallèle.

- Exercices de conversion.

www.ac-nancy-metz.fr

Site de Nathalie Bonnin

I6 : Qu'est-ce qu'un programme ?

2 h

- Analyse d'un programme simple

- Conversion Celsius -> Kelvin

E4 : Diviseur de tension

3 h

- Étude expérimentale et simulation :potentiomètre ; réalisation d’une échelle de potentiel comportant une CTN, une LDR.

I7 : L'interface et les entrées/sorties

3 h

- Monde analogique et numérique : entrées et sorties, mise en évidence de la numérisation lors de la conversion A/N, incertitude liée à la mesure informatique.

I8 : Réalisation du thermomètre informatisé

1 h 30

- Réalisation du montage ; connexion à l'interface ; analyse, mise au point et test du programme.

- Discussion (critique) sur la précision de la mesure et l'ergonomie du capteur et du programme

Thermomètre informatisé

I9 : Acquisition de données

3 h

- Prise en main d'un logiciel d'acquisition :

• Paramétrage.
• Tracé de caractéristiques de diodes (2 entrées analogiques).
• Application au calcul raisonné de la résistance de protection d’une DEL.

E 5 : La fonction amplification

4 h 

Problème : comment allumer une DEL avec une pile rudimentaire Cu/H₂O/Zn ?

Montage amplificateur, mesures et simulations.

Saturation de l'amplificateur opérationnel.

Évaluation expérimentale individuelle.

Détecteur d’inondation

E6 : Mesures à l'oscilloscope

2 h

- Étude du montage précédent en régime variable : G.B.F. période, fréquence, 'offset’, masse.

E7 : La fonction comparaison

3 h

- Comparaison de tensions avec un A.O.

- Commutation par potentiomètre et par capteurs (CTN, LDR)

T4 : Conditionnement d'une sonde Pt100 pour réaliser un capteur de température

3 h

Problème : comment obtenir une tension mesurable avec l'interface ? Pourquoi ne pas utiliser un diviseur de tension ?

Pont de Wheatstone (partie thématique), amplificateur différentiel (simulations et expérimentations), étalonnage du capteur.

Sonde Pt100 

Le thème du son permet d’introduire les convertisseurs de manière ludique pour revenir sur le thème de la mesure informatisée.

Convertisseur Numérique/ Analogique

4 h

Problème : Comment une suite de nombres peut-elle être transformée en son ?

Etude d'un CNA : résolution, échantillonnage,

Le CNA de l'interface

Lecture d'un fichier WAV

CNA 

Maquette d'étude

Logiciel ORFNUM

Convertisseur Analogique/ Numérique

6 h

Problème :Comment transformer en son  une suite de nombres ?

• Etude d’un CAN utilisant un CNA et un comparateur (principe)
• Etude d’un CAN intégré : voltmètre/oscilloscope - mesure de la période d’échantillonnage
• Etude expérimentale de l'influence de la fréquence d'échantillonnage en utilisant l'interface

Réaliser un C.R. à l'aide d'un traitement de textes

 CAN

Maquette d'étude

Tous les thèmes proposés ne pouvant être traités, il conviendra de faire un choix en privilégiant le thème " capteurs " (pour environ 18 h).

Autres capteurs

Un capteur de lumière

2 h

La photodiode BPW34

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Couleur et concentration d'une solution

2 h

Réalisation d'un colorimètre avec une photodiode

Un capteur de pression

2 h

Étude d'un capteur différentiel MPX2010

Étalonnage

Étude d'une transformation chimique en utilisant le capteur de pression

2 h

Craie + acide

pH d'une solution

4 h

Mesure de la tension aux bornes d'une sonde pH

Avec et sans suiveur

Utilisation d’un pH-mètre interfacé

Nécessité d'un étalonnage

Mesures de pH

Comment l'ordinateur ou la calculatrice effectue ses calculs ?

Histoire de l'informatique (partie commune)

1 h 30

Recherche documentaire sur l'histoire de la numération et des ordinateurs à partir d’un questionnaire

importance du binaire pour les calculs

La numération au cours des temps

Fonctions logiques et portes logiques

3 h 

Activités expérimentales et de simulation :

Vérification expérimentale de la table de vérité d’une porte

Reconnaissance des portes, associations

Opérateurs logiques

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Logique

Additionneur numérique

3 h 

Addition sur 2 et 3 bits

Réaliser un C.R. à l'aide d'un traitement de textes

Le tableur pour résoudre des problèmes

Simulations en chimie

3 h 

Utilisation d'instructions conditionnelles et d'opérateurs logiques pour résoudre des problèmes de chimie quantitative

(stœchiométrie, avancement)

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Réaction chimique

Ajustement par une fonction mathématique d'une série de mesures expérimentales

2 h 

Ajustement linéaire

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Modélisation de caractéristiques

L'ordinateur pour la commande de dispositifs

Sorties binaires

2 h 

Commande de feux tricolores (DEL), d'un petit moteur électrique

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Moteur pas à pas

3 h 

Principe du moteur

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