TP Capteur 1an-2016 Corrige [PDF]

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TP CAPTEURS Sujets IUT GEII 1ème année 2015-2016

Table des matières

TP N°1 : Analyse des caractéristiques de différents détecteurs . Pilotage d’un ventilateur par un relais

P5

TP N°2 : Etude de sonde PT100 et PT1000.

P9

Association sonde PT100 + interface. Association thermocouple + interface. Etude d’un thermocouple

TP N°3 : Capteur de température intégré LM35 - Etude d’un accéléromètre.

P 13

TP N°4 : Etude de capteurs associés à un ARDUINO.

P 16

Mise en œuvre d’un détecteur à effet Hall.

TP N°5 : Commande d’un moteur à codeur incrémental . Etude de détecteurs ILS et thermistances.

P 19

TP N°6 : Etude d’un lecteur RFID et validation des signaux sur une maquette.

P 18

Binôme

Noms

Débute par le TP N°

Binôme N°1

TP N°1

Binôme N°2

TP N°2

Binôme N°3

TP N°3

Binôme N°4

TP N°4

Binôme N°5

TP N°5

Binôme N°6

TP N°6

TP N°1 : Analyse des caractéristiques de différents détecteurs. Pilotage d’un ventilateur par un relais. On vous demande dans un premier temps de déterminer la distance maximale de détection et le type de matériau détectable pour différents détecteurs. Puis il vous faudra piloter un ventilateur à l’aide dun relais à la détection d’un objet. Matériels disponibles : 1 mallette capteur contenant 5 détecteurs Relais Wago 857-304 Alimentation continue Oscilloscope Documentations disponibles: Photos capteurs et procédure de mesure (Annexe 1) Capteurs à galet (Annexe 2a) Capteurs capacitif (Annexe 2b) Capteurs inductif (Annexe 2c) Capteurs ultrasons (Annexe 2d) Capteurs photoélectrique (Annexe 2e) Relais Wago 857-304 (Annexe 15)

I – Préparation I.1 – Etude des caractéristiques des détecteurs 

Question 1 : A l’aide des annexes 2a à 2e pour chacun des capteurs donner :  

Les limites de tension d’alimentation La portée théorique fournie par le constructeur

I.2 – Cablage du relais 

Question 2 : A l’aide de l’annexe 15, proposer un schéma de cablage du relais pour déclencher un ventilateur à la détection d’un objet . Vous diposez d’une alimentation 12V, d’un ventilateur et le détecteur fournit 24 V à la détection d’un objet. Ces 24 V piloteront l’entrée (= la bobine) du relais.

Correction

+

+ 12 V

Sortie Capteur 24 V

-

-

II - Manipulation II.1 – Caractéristiques des différents A l’aide de la procédure de mesure présentée en Annexe 1, 

Câbler le capteur à galet



Déterminer le type de matériau qu’il détecte, la distance de détection et la tension mesurée en sortie .



Câbler successivement les autres capteurs et relever les mêmes informations. Vous synthétiserez cela sous forme de tableau.

II.2 – Pilotage d’un ventilateur par un relais

On veut déclencher un ventilateur lorsque un objet est détecté par le détecteur électromécanique.

 Le relais sera piloté par la sortie du détecteur. Câbler l’ensemble détecteur électromécanique (via la maquette capteur du II.1), relais, ventilateur, alimentation 12 V. Faire vérifier par le professeur avant d’allumer les alimentations.

III – Synthèse à rendre à la fin du TP

 

En utilisant votre cours et les résultats de la manipulation, vous complèterez le texte suivant ( barrez les mentions inutiles …./…… ou complétez ) qui synthétise le fonctionnement des capteurs . Détecteur de position L’objet à détecter doit/ ne doit pas être en contact avec le détecteur. Le détecteur de position fonctionne comme un interrupteur/convertisseur AN. Il est électronique/mécanique.  Détecteur de Proximité Inductif Ces capteurs génèrent un champ électrique/magnétique sur leur face active. La proximité d’une pièce métallique/non métallique perturbe le champ du capteur, créant ainsi le signal de sortie.



Détecteur de Proximité Capacitif Ce capteur génère un champ électrique/magnétique sur sa face active. Il est/n’est pas nécessaire que l’objet soit en contact avec le capteur. C’est le plus onéreux des détecteurs et il est délicat à mettre en œuvre.



Détecteurs photoélectriques Un rayon lumineux/ sonore est envoyé par un émetteur vers un récepteur. Quand l’objet à détecter coupe le rayon, l’émetteur ne reçoit plus de lumière/son et envoie un signal à la PC. o De type « ………barrage » : L’émetteur émet un faisceau lumineux vers le récepteur. Si le faisceau est interrompu par un objet, l’information image est créée. L’émetteur et le récepteur sont parfois très éloignés (ex : détection d’une présence entre les ventaux d’un portail automatique) o De type « ……reflex……. » : Le capteur comprend à la fois une cellule émettrice et réceptrice. L’émetteur envoie un signal lumineux vers un catadioptre (objet réfléchissant). Si le faisceau est coupé par un objet opaque, l’information image est créée et envoyée vers la P.C. o De type « ……proximite.. » : Le capteur comprend à la fois une cellule émettrice et réceptrice. C’est l’objet lui-même qui en passant devant la cellule émettrice joue le rôle de « miroir », ou surface réfléchissante. L’information image est alors créée.



Détecteurs Ultrasons Les capteurs ultrasoniques permettent de mesurer la distance à un obstacle avec une précision importante (de l’ordre de 3-4 cm en fonction des constructeurs). Principe : Les capteurs ultrasoniques fonctionnent sur le principe de l’écholocation : on envoie une impulsion sonore et on écoute l’écho. L'émetteur envoie un train d'ondes et ensuite le capteur passe en mode réception et attend le retour du signal. Si un signal est de retour avant 20 ms, l'électronique du capteur détermine le temps que le signal a mis pour faire l'aller-retour et donne la distance à laquelle se situe l'objet détecté . Pour cela, on mesure le temps entre l’émission du son et son écho, il est possible de connaître la distance de l’obstacle le plus proche.



Pour détecter utilise l’équation : v = …2.d/t..

le niveau (la distance d), on donc d = …v.t/2…… ,

t étant le temps entre le début de l’émission et le début de la réception et v étant la vitesse du son qui est de …340……… m.s-1. 

Facteurs d'influence Attention, le capteur ultrasonique comporte certains inconvénients : ” Il est très vite inopérant lorsqu’il y a présence d’échos parasites, en présence de poussière ou encore lorsqu’il se trouve dans un endroit trop étroit. ” Aucun fonctionnement possible dans le vide. ” Il y a une zone que l'on appelle ‘…zone aveugle….’ et qui correspond à une distance minimum dans laquelle le capteur est inopérant.

TP N°2 :

Etude PT100/PT1000 Association sonde PT100 + interface automate Association thermocouple + interface automate

On vous demande de capter la température à l’aide : 1. d’une sonde PT100 3 fils 2. d’une sonde PT100 3 fils et de son interface automate WAGO associé 3. d’un thermocouple et de son interface automate WAGO associé

Matériels disponibles : 1 sonde PT100 1 sonde PT 1000 1 thermocouple Alimentation 24 V DC Alimentation continue Cartes interfaces WAGO

Documentations disponibles: Cartes interfaces automates WAGO (annexe 3)

I – Préparation I.1 – Mesure de tension aux bornes d’un thermocouple.  



Question 1 : Quelle est la tension aux bornes d’un thermocouple si la soudure froide et la soudure chaude sont à la même température ? Correction : 0V Question 2 : Quelle est la couleur du fils + et du fils - pour un thermocouple de type K selon la norme CEI 584-3? Correction : + : vert ; - : blanc Question 3 : On doit maintenir une enceinte à température constante Tu = 40°C, au milieu d’un environnement à To = 20°C, par chauffage à partir d’une source à température Ta. Pour mesurer ces températures, trois thermocouples type K sont utilisés. Les tables de ces thermocouples sont données ci-dessous :

a - Un voltmètre est branché aux bornes du thermocouple mesurant Tu . Quelle tension sera affichée ? Correction : Tu=40°C ?

T0=20°C

Tu=40°C

20°C +

0.798 mV

0°C

On aura ?+0.798=1.612 soit ?=0.814 mV.

La tension mesurée sera donc de 0.814 mV.

=

1.612 mV

0°C

b - Le voltmètre branché au thermocouple mesurant Ta affiche une tension de 4.367 mV . En déduire la température Ta. Correction : Ta

Ta

20°C

4.367 mV + T0=20°C

0.798 mV

=

0°C

?

0°C

On aura ? = 4.367 + 0.798 = 5.165 soit ?=5.165 mV. La tension mesurée sera donc de 5.165 mV, ce qui correspond à une température 126 °C. I.2 – Calibration capteur. Un capteur a été calibré de la façon suivante : 

Capteur de température avec transmetteur 0-5 V  -20 °C → 0V  60 °C → 5 V

Un voltmètre est branché aux bornes du transmetteur a -. Quelle tension sera affichée à 30°C ? Correction : Le plus sûr est de trouver l’équation de la droite Tension=a.Température+b Dans notre cas : a=0.0625 et b=1.25 soit V = 0.0625.T + 1.25 Si T=30°C on aura V = 3.125 V a - La tension affichée est de 3 V. Quelle est la température ? Correction : On a : V = 0.0625.T + 1.25 Si V = 3V la température est de : T=28°C

II – Manipulation II.1 – Identification par la mesure du type de sonde PT1000 ou PT100 et déduction de la température  Proposer un montage pour mesurer la résistance des sondes à l’aide d’un Ohmètre ( faire un dessin . Ne pas oublier d’indiquer la couleur des câbles pour la sonde 3 fils) . Correction : rouge rouge



PT100 blanc

 Faire la mesure et identifier quelle est la sonde PT100, quelle est la sonde PT1000 . Correction : Celle qui a une résistance proche de 100  est la PT 100. Celle qui a une résistance proche de 1000  est la PT 1000.  En déduire, à partir de la mesure de la résistance de la PT100, la température T de la pièce. On rappelle que pour une PT100 sa résistance s’écrit : R (Ω)=100+0,39.T Correction : Si on mesure 108  la température sera de :

II.2 – Câblage de la sonde PT100 et son interface 

Déterminer parmi les cartes d’interface WAGO proposées celle qui doit être associée à la sonde PT100.

Les contraintes sont les suivantes : Gamme de température à détecter : -10°C –> + 40°C Carte entrées de l’automate : 0-10 V



Proposer un montage de la sonde PT100 et de son interface (faire valider par le professeur). Correction : rouge rouge

Output

Voltmètre

PT100 blanc Power

24 V

 

Câbler la sonde PT100 et son interface. A partir de la tension obtenue en sortie de l’interface, en déduire la température de la pièce. Correction : méthode identique à la préparation : on écrit l’équation de la droite. Attention, pas de règle de trois (ou proportionnalité) basique ! Nous n’avons pas 0V à 0°C. La tension est proche de 6,5V soit une température de 22.5°C.  Calculer la tension que l’on devrait avoir en sortie de l’interface à 28°C. Correction : méthode identique à la préparation : on utilise l’équation de la droite. On trouve : 7,6 V

II.3 – Câblage du thermocouple de type K et de son interface associé  Déterminer parmi les cartes d’entrées automates WAGO proposées celle qui doit être associée au thermocouple de type K. Les contraintes sont les suivantes : Gamme de température à détecter : -10°C –> +50°C Carte entrées de l’automate : 0-10 V 

Proposer un montage du thermocouple et de son interface (faire valider par le professeur)

Correction : + Output

Voltmètre

thermocouple Power

24 V

 

Câbler le thermocouple et son interface. A partir de la tension obtenue en sortie de l’interface, en déduire la température de la pièce. Correction : méthode identique à la préparation : on écrit l’équation de la droite. Attention, pas de règle de trois (ou proportionnalité) basique ! Nous n’avons pas 0V à 0°C. La tension est proche de 5,3 V soit une température de 21,8°C.

 Calculer la tension que l’on devrait avoir en sortie de l’interface à 12°C. Correction : méthode identique à la préparation : on utilise l’équation de la droite. On trouve V = 3.67V II.4 – Câblage d’un thermocouple de type K 

Proposer un montage pour mesurer la tension aux bornes du thermocouple à l’aide d’un Voltmètre ( faire un dessin . Ne pas oublier d’indiquer la couleur des câbles). Correction : + : vert

thermocouple

Voltmètre - :blanc



Mesurer la tension du thermocouple à température ambiante. Quelle devrait être sa valeur théorique ? Correction : La soudure chaude est à la même température que la soudure froide. La tension sera aux bornes du thermocouple sera donc nulle. 

Faire chauffer la soudure chaude du thermocouple en lui soufflant dessus. Mesurer la tension aux bornes du thermocouple et la température avec le voltmètre. A partir de la tension aux bornes du thermocouple, et en supposant que la température ambiante est 21°C, retrouver par le calcul la température de la soudure chaude. Correction : On trouve environ 450 V. T= ?

T= ?

21°C 450 V

T0=21°C

+

?

0.838 mV 0°C

0°C

?=1.288 mV soit environ 32°C

TP N°3 : Etude d’un capteur de température intégré LM 35 Analyse des signaux issus d’un accéléromètre On vous demande d’étudier le signal délivré par un capteur de température intégré LM35. La plage de température à mesurer est [10°C ; 75°C]. Puis, l’objectif est de d’analyser les signaux issus d’un accéléromètre, de détecter le renversement d’une tablette (simulée par une carte) et d’activer une alarme. Lorsque la carte revient dans sa position correcte , un voyant s’allume. Matériels disponibles : 1 capteur de température LM35 Carte avec accéléromètre Amplificateur 33202 LED Buzzer Alimentation continue

Documentations disponibles: Capteur de température LM35 (annexe 4) Amplificateur 33202 (annexe 13) Accéléromètre (annexe 14)

I – Préparation I.1 - Capteur LM 35 Question 1 : Donnez la sensibilité S du LM35 . Correction : 10 mV/°C Question 2 : En déduire la plage de tension de sortie VCAPT du capteur dans l'application considérée ( la plage de température à mesurer est [10°C ; 75°C]). Correction : Plage 100 mV-750 mV

I.2 - Acceleromètre Question 1 : Expliquez en 10 lignes maximum ( et/ou dessin) comment un accéléromètre peut être utilisé en inclinomètre. Correction : Un accéléromètre sert à mesurer une accélération, mais il est possible de s'en servir pour mesurer l'inclinaison d'un objet immobile. En effet, l’accéléromètre ne fait pas la différence entre l'accélération et la gravité . Lorsqu'il est immobile, l'accéléromètre mesure, en fait, le champ gravitationnel.

Pour être plus précis, l'accéléromètre mesure la composante de la force de gravité selon 3 axes:   

l'axe des x l'axe des y l'axe des z Exemple avec 2 axes : La mesure de Gx et Gy permet de déterminer l’inclinaison ou l’angle α à l’aide des formules de trigonométrie (tanα=Gx/Gy).

II – Manipulation

II.1 - Capteur LM 35 

Sur une plaque LAB, câbler le LM35. Vérifier la tension présente en sortie. En déduire la température extérieure. Correction : Tension 215 mV soit 21.5 °C.  Quelle serait la tension en sortie du LM35 à 45 °C ? Correction : 450 mV

II.2 – Caractérisation de l’accéléromètre Alimenter l’accéléromètre en 5V . Relever successivement les tensions sur les 3 sorties X, Y, Z en fonction des coordonnées de la carte. par rotation de 90° . Vous synthétiserez le tout dans un tableau comme indiqué ci-dessous :

Position carte (vue face)

X

Y

Z

A

Vx =

Vy =

Vz =

Vx =

Vy =

Vz =

Vx =

Vy =

Vz =

Vx =

Vy=

Vz =

B

dessous C

dessus

D ……………..

A partir du tableau, repérer le minimum et le maximum de Vx, Vy, Vz et expliquer, en fonction de la position de la carte et des axes x, y, z, le fonctionnement de cet accéléromètre. L'accéléromètre mesure la composante de la force de gravité selon 3 axes:   

l'axe des x l'axe des y l'axe des z

Vx sera maximal lorsque l’axe x est dans le sens opposé à la gravité. g x

Vx sera minimal lorsque l’axe x est dans le même sens que la gravité. x

g

Vx=Vcc/2 lorsque l’axe est perpendiculaire à la gravité. g x

Projection du vecteur g sur l’axe x nulle

II.3 - Câblage de l’alarme sonore On souhaite que le passage de la tablette de la position A à la position C déclenche une alarme matérialisée par un buzzer alimenté en 5V. On utilisera un amplificateur 33202 monté en comparateur. Le schéma de cablage est le suivant : 5V R1

R2



5V Vx

Vref

0V

Déterminer Vref qui permet d’activer le buzzer lorsqu’on passe de la position A à C. Calculer alors R1 et R2

Correction :

Si Vx=1.65 V (Vcc/2) l’alarme ne doit pas sonner. Si Vx=2 V (Vcc/2) l’alarme doit sonner.

Il faut choisir Vref entre ces 2 valeurs, puisque nous avons un comparateur. On prend par exemple Vref= 1,8 V. Pour déterminer R1 et R2 , il faut utiliser la formule du pont diviseur (Vref=Vcc.R2/(R1+R2) , fixer une des 2 valeurs ( R1=1 k par exemple) et en déduire l’autre . Si R1= 1k, on trouve R2=560  normalisée. En sortie du comparateur on aura Vs=Vcc ( = alarme qui sonne) si V+>V-. L’alarme doit sonner si Vx=2V. Il faut donc mettre Vx sur V+ et Vref sur V–. 

Câblez votre montage et valider la fonction : « tablette renversée=sonnerie buzzer ». (appeler le professeur pour vérifiez la validation)

TP N°4 : Etude de capteurs associés à un ARDUINO Cablage d’un capteur à effet Hall On vous demande d’étudier 3 capteurs en les associant à un microcontroleur ARDUINO. Matériels disponibles : Arduino UNO Capteur thermistance Capteur ultrason Capteur LDR Capteur Effet HAll Tinkerkit Shield Câble liaison Tinkerkit - Arduino Câbles liaisons Arduino

Documentations disponibles: Capteur LDR ( annexe 7 ) Capteur Thermistance (annexe 8) Capteur à effet Hall Arduino (annexe 9) Capteur à effet Hall (annexe 11)

I – Préparation I.1 – Capteurs Arduino Question 1 : Qu’est ce qu’un capteur LDR ? Correction : C’est une photorésistance (Light Dependant Resistor). Elle permet de capter l’intensité lumineuse

I.2 – Cablage capteur à effet Hall Question 1 : A l’aide de l’annexe 11, proposer un schéma de cablage du capteur à effet Hall ( UA package). Préciser le numéro des broches sur votre schéma. Dans le cadre du TP, pour simplifier le câblage, les condensateurs peuvent être enlevés. Correction :

Broche 1

Broche 3 Broche 2

Question 2: D’après la documentation technique, quelle tension obtient-on lorsque le Pole Sud de l’aimant est présenté devant le capteur ? Lorsque le Pole Nord est présenté ? Correction : NORTH : High ( 12 V ) SOUTH : Low ( 0 V ) Question 3 : Calculer la résistance de protection d’une LED pilotée par une tension de 12V si VLED= 1.2 V et courant max admissible = 10 mA. Correction :

R=(12-VLED)/I = 1080 

II – Manipulation II-1 – Capteur à Ultrason     

Lancer le logiciel Arduino Ouvrir le projet Ultrason Analyser le projet et câbler votre capteur Ultrason en fonction des données fournies dans ce projet en utilisant les câbles adéquats . Faire valider par le professeur. Lancer le projet et observer le fonctionnement du capteur à l’aide de moniteur série. Faire valider le bon fonctionnement par le professeur. Relever en fonction de l’angle, si à 15 cm il y a détection ou non.

Angle -40° Détection non (oui/non)

-20° non

-10° Oui

0 Oui

10° Oui

20° non

30° non

40° non

II-2 – Capteur thermistance   

Lancer le logiciel Arduino Ouvrir le projet Thermistance Analyser le projet et câbler votre capteur Thermistance en fonction des données fournies dans ce projet en utilisant le Tinkerkit Shield et le câble Tinkerkit..  Lancer le projet. Faire valider le bon fonctionnement par le professeur.  Relever la valeur à température ambiante.  Indiquer si c’est une CTN ou une CTP. Pourquoi ? Correction : C’est une CTP car la résistance augmente avec la température.

II-3 – Capteur LDR  A partir de la documentation technique, déterminer le rôle du capteur.    

Lancer le logiciel Arduino Ouvrir le projet LDR Analyser le projet et câbler votre capteur LDR en fonction des données fournies dans ce projet avec le câble Tinkerkit . Lancer le projet. Faire valider le bon fonctionnement par le professeur.

II-4 – Capteur à Effet Hall  A partir de la documentation technique, déterminer le rôle du capteur à effet Hall.    

Lancer le logiciel Arduino Ouvrir le projet Effet Hall Analyser le projet et câbler votre capteur Hall en fonction des données fournies dans ce projet avec le câble Tinkerkit . Lancer le projet. Valider le bon fonctionnement en utilisant l’aimant . Donner les valeurs obtenues pour chacun des pôles de l’aimant.

II-5 – Cablage d’un capteur à Effet Hall On veut d’abord allumer une LED en permanence puis la piloter par un capteur à Effet Hall. L’alimentation utilisée est égale à 12V.

 Câbler la LED, l’alimentation et la résistance de protection et vérifier qu’elle s’allume.  A partir de la documentation du capteur à effet Hall, insérez ce capteur dans le circuit pour qu’à l’approche d’un aimant, la LED s’allume. Faire valider par le professeur.

Correction :

RPU

RPU permet de « tirer » la sortie à Vcc. Elle est placée entre la sortie et Vcc.

+12 V

Masse 0V

RLED

Masse 0V

TP N°5 : Commande d’un moteur à codeur incrémental Etude de détecteurs ILS Etude de thermistances Matériels disponibles : Motoréducteur avec encodeur Plaque LAB Alimentation continue Oscilloscope numérique Compteur décimal 74LS192 Thermistances Détecteur ILS Documentations disponibles: Motoréducteur avec encodeur (Annexe 5) Compteur décimal 74LS192 (Annexe 6) Détecteur ILS (annexe 10)

I – Préparation I.1 – Questions diverses Question 1 : Que signifie N.O. et N.F.? Correction : Normalement Ouvert et Normalement Fermé. Question 2 : Qu’est ce qu’une résistance de Pull Up ? de Pull Down ? Correction : Pull Up : Permet de « tirer » une sortie à Vcc. Pull Down : Permet de « tirer » une sortie à 0V.

Question 3 : La résistance destinée à protéger le détecteur est une résistance ¼ W (=250 mW) et doit accepter 24V à ses bornes. Calculer quelle doit être sa valeur minimale ? Correction : P=U2/R Rmin=U2/P=242/0.250=2304 

I.2 – Motoréducteur et compteur Question 1 : Représenter les signaux A, B et Z en sortie d’un codeur incrémental ( voir cours). Correction :

Question 2 : A partir de la documentation du motoréducteur, donner les tensions d’alimentation supportées par le moteur. Quelle influence a cette tension sur le moteur ? Que se passera t’il si j’inverse les polarités de l’alimentation (ex : +5V au lieu de – 5V ?) Correction : Moteur : 0-12 V. Si la tension augmente, la vitesse aussi. Question 3 : A partir de la documentation du codeur, quelle est la tension d’alimentation du codeur ? Possède-t’il les 3 sorties A,B et Z ? Quelle est sa résolution ? Correction : Codeur : 0-5 V. Il ne possède que les sorties A et B. Résolution : 360 impulsions par révolution ( 1 révolution=1 tour). Soit 1° . Question 4 : On utilise le signal A comme horloge d’un compteur décimal. On veut compter 10 impulsions en sortie du codeur à l’aide d’un compteur LS192. Pour cela on utilisera la sortie /TCu du compteur qui passe à 0 lorsque le compteur passe de 0 à 9 . Le compteur et sa table de vérité est présenté ci-dessous :

compter

Les sorties sont Q0….Q3 L’ horloge pour le comptage est CPU, l’horloge de décomptage est CPD. La Remise à Zéro du compteur est MR (MASTER RESET). Le chargement d’une valeur initiale est /PL (Parallel Load) On souhaite utiliser le LS192 en compteur (4ème ligne de la table de vérité). Il faut donc appliquer un front montant ( ) sur Clock Up qui sera fourni par le signal A, un niveau Haut (H) soit +Vcc sur CLOCK DOWN et PARALLEL LOAD, un niveau Bas (L) sur RESET soit 0V. Câbler l’alimentation et toutes les entrées de commande (CLOCK UP , CLOCK DOWN, MASTER RESET , /PL) du compteur avec le signal carré, + Vcc et 0V sur le schéma cidessous ( à refaire sur la copie !): Correction : 5V

0V

5V Canal A

5V

0V

II - Manipulation II.1 - Détecteur ILS Vous disposez de 3 détecteurs ILS 2 fils ou 3 fils, type NO et NF ou mixte. Vous devez déterminer lequel(s) est (sont) NO et NF. 

A l’aide de l’ohmmètre, déterminer , en approchant un aimant, le type de chaque détecteur (NO/NF)

Nom ( écrit sur câble) Type (NO/NF) (indiquer couleurs des fils si nécessaires)

Correction : Si , à l’approche de l’aimant, la résistance varie de 0  à l’infini alors le détecteur est un NF. Si , à l’approche de l’aimant, la résistance varie de l’infini à 0  alors le détecteur est un NO.

II.2 - Thermistances Vous disposez de 2 thermistances et vous souhaitez connaitre leurs valeurs. Proposez un montage de mesure, mesurez les et notez les valeurs des 2 thermistances dans les tableaux ci-dessous. Précisez, en expliquant, si c’est une CTN ou une CTP. Thermistances N°

1

2

Valeurs (Ohms) Type (CTN/CTP)

Correction : Si la résistance augmente lorsqu’on chauffe la thermistance, c’est une CTP. Si la résistance diminue lorsqu’on chauffe la thermistance e, c’est une CTN.

II.3 – Motoréducteur et codeur 

Alimenter le moteur en 5V. ATTENTION, vous veillerez à ne pas dépasser la tension d’alimentation max. Vérifier qu’il tourne. Réduire la tension d’alimentation. Qu’observez - vous ? Changer la polarité de l’alimentation. Qu’observez - vous ?

Correction : Si la tension diminue, la vitesse diminue. Si on change la polarité, le moteur tourne dans l’autre sens.



Alimenter le codeur en 5 V (attention, il faut que toutes les masses du circuit soient réunies ensemble). Observez à l’oscilloscope les signaux A et B. Sont-ils carrés ?

Correction : Les signaux ne sont pas carrés. C’est une sortie collecteur ouvert, il faut une résistance de Pull Up pour tirer la sortie à Vcc.. 

Mettre une résistance de Pull Up (entre la sortie des signaux et le 5V) de 10 k. Quelle est la forme des signaux ? Représentez-les sur une feuille.

A est en avance sur B. 

Changer la polarité de l’alimentation. Observez les signaux A et B. Représentez les sur la même feuille que précédemment avec une couleur différente. Que constatez- vous ? Comment peut on déduire le sens de rotation du moteur ? Remettre la polarité telle qu’elle était.

B est maintenant en avance sur A. On peut déduire le sens de rotation du moteur en regardant quel signal est en avance sur l’autre. 

Câbler le compteur. Vérifier que la sortie /TCu passe bien à 0 toutes les 10 impulsions du signal A.

Voir prépa. On a une impulsion sur /TCU toutes les 10 impulsions du canal A.

.

TP N°6 : Etude d’un lecteur RFID et validation des signaux sur une maquette. On vous demande d’observer les signaux issus d’un lecteur RFID. Puis vous aurez à élaborer , à partir des signaux reçus du lecteur, la tension continue qui permet d’alimenter un TAG. Matériels disponibles : Lecteur RFID Parallax + 4 TAGs Logiciel RFID Parallax Maquette RFID et maquette antenne Documentations disponibles: Lecteur RFID Parallax (annexe 12 )

I – Préparation Question 1 : Que signifie RFID ? Radio Frequency Identification Question 2 : Une antenne à 125 kHz peut être modélisée par une inductance de 700 H. Le circuit intégré du Tag est modélisé par RL. U2 est la tension alternative à partir de laquelle, après transformation, le circuit intégré du TAG pourra être téléalimenté. R

U1

M

i2

I1

L1

Lecteur

L2

RL

L1 =700 H L2 =700 H RL =3 k

U2

f =125 kHz R=10 

Tag

La tension obtenue U2, n’est généralement pas suffisante pour téléalimenter le TAG, il est d’usage de créer une surtension en réalisant un accord parallèle. On rajoute alors une capacité C2 en parallèle.

U1

L1

L2

C2

RL

U’2

Calculer le condensateur C2 en considérant que : o A la résonance (soit dans notre cas : 125 kHz) on a : L2 .C2 .ω0 =1 2

C=1/(L2.02)=2.3 nF

II – Manipulation a/ Etude du Lecteur RFID Branchez le Lecteur RFID. Lancer le logiciel Parallax RFID. Le système fonctionne lorsqu’au passage d’un TAG, un code s’affiche. Question 1 : Quel est le code des 3 TAGs fournis? Tag

Rectangulaire 0100E2CF70

Code

Circulaire grand

Circulaire petit

Question 2 : Sur combien de bits (attention le code est en hexa !) le code est-il affiché ? Combien de codes différents sont-ils possibles ? Le code est sur 40 bits. Il y aura donc 240 possibilités. Question 3 : A l’aide d’un câble coaxial et de l’oscilloscope, déterminer la fréquence du lecteur en approchant le câble. 127 kHz Puis relever les fréquences, en utilisant la fonction FFT ( Math Menu). Tracez sur votre feuille les raies du spectre obtenu et mesurez leur fréquence à l’aide d’un curseur. 127 kHz, 381 kHz, 635 kHz . C’est des harmoniques impairs (f0, 3 x f0, 5 x f0)

b/ Utilisation de la maquette La maquette fonctionne à 125 kHz. Vous enlèverez tous les éléments qui s’y trouvent. L’émetteur à 125 kHz sera le lecteur RFID de la question a/. Question 4 : Mesurer la tension aux bornes de l’antenne de réception lorsque les antennes sont éloignées de 1 cm, puis 5 cm. Synthétiser les mesures dans un tableau. Conclure. Plus l’antenne est éloignée, plus le signal reçu est faible. En théorie, le champ Electrique décroit en 1/distance .

Question 5: Mettre le condensateur C2 calculé dans la préparation qui permet de générer le phénomène de résonance. Mesurer la tension aux bornes de l’antenne de réception ( entre entrée en masse) dans les 2 cas (avec et sans condensateur). Synthétiser les mesures dans un tableau. Conclure. Le condensateur de résonance permet d’augmenter l’amplitude du signal et le lisser.

Pour élaborer une tension continue à partir de cette tension sinusoïdale, ilsuffit de la redresser avec une diode et de la filtrer avec un condensateur. Question 6 Tracer la forme du signal obtenu en sortie de la diode. Mesurer l’ondulation obtenue.

ondulation

Question 7: Faire varier le condensateur de lissage (prendre 5 valeurs) , mesurer la tension en sortie de la carte récepteur ( entre sortie en masse), synthétiser les mesures dans un tableau et choisir la valeur qui permet d’obtenir une tension continue correcte. Il faut choisir le condensateur qui permet d’obtenir une tension continue. Il y en a 3, il faut prendre celui qui a la valeur la plus faible pour que la vitesse de dialogue soit préservée (temps de charge/décharge).