Activité : Etude des filtres

fil01 Noms : ....  Centre d'intérêt : Communication entre systèmes Classe : Terminale Sti2d Sin Id programme : sin17, sin19, sin22, sin29, sin33, sin36, sin39   Condition : En binôme, durée  3 heures. Matériel :   Logiciel : - Logiciel Proteus   I. Objectifs -Etude de quelques circuits électroniques utilisés pour le filtrage des ondes radio. II. Redressement   • Construisez, sous Proteus, le montage ci-contre. • Celui-ci est composé d'un GBF (VSINE), d'une diode et d'une resistance ( RES ). • Réglez le générateur sinusoïdale VSINE à une amplitude de 5V et une fréquence f=1 kHz. • Fixez la valeur de la résistance à R1=1k. • Placez 2 sondes de tension et un graphe analogique (Menu gauche) pour visualiser Ve et Vs. • Editez le graphe pour visualiser Ve et Vs. • Lancez la simulation et relever Ve et Vs.   Observations • Décrire le fonctionnement de la diode.   • La valeur de la résistance a-t-elle une influence ? si oui laquelle ?     III. Filtres Le rôle d'un filtre est de transmettre certaines fréquences et d'en enlever d'autres. Si le filtre supprime les hautes fréquences on dit qu'il est passe-bas, dans le cas contraire, il est passe-haut. On sait aussi réaliser des filtres passe-bande qui ne laisse passer des signaux dont la fréquence appartient à un certain domaine. 3.1. Filtre R-C 3.1.1. Construire le montage suivant sous proteus. • Réglez le générateur Ve à 7V d'amplitude et à une fréquence f= 100Hz • Fixez la valeur de la résistance à R1=1k ( Résistance 1k ). • Fixez la valeur du condensateur C1= 1F ( Capacitor 1u ). • Placez les voltmètre AC en Ve et Vs sur le montage. • Lancez la simulation..     3.1.2. Mesurer la valeur efficace de Ve et Vs Ve = et Vs =.   3.1.3. Augmentez progressivement la fréquence f de Ve et compléter le tableau ci-dessous. Attention de bien relancer à chaque fois la simulation.   f (Hz ) 100 200 400 600 800 1000 2000 Ve ( V ) a a a a a a a Vs ( V ) a a a a a a a   3.1.4. Tracer la caractéristique Vs en fonction de f sur le papier Semi-Log ci-dessous :   3.1.5. En déduire la nature du filtre. Justifiez           Filtre R-C (suite) 3.2.1. Montage • Échangez la résistance et le condensateur. • Effectuez la même manipulation en diminuant progressivement la fréquence de 2kHz à 100Hz et compléter le tableau ci-dessous..       f (Hz ) 100 200 400 600 800 1000 2000 Ve ( V )               Vs ( V )                 3.1.4. Tracer la caractéristique Vs en fonction de f sur le papier Semi-Log ci-dessous :     Observations • Complétez la phrase : lorsque la fréquence ........................ la tension aux bornes du condensateur ......................On a un filtre .....................   IV. Filtre passe bande 4.1. Etude classique • Construisez le montage ci-dessous.   • Fixez les valeurs des paramètres aux valeurs suivantes : ◦ Résistance : 1 k ◦ Inductance (Inductor) : 10 mH ◦ Capacité : 2,5 F ◦ Fréquence : de 100Hz à 2kHz. • Augmentez progressivement la fréquence du GBF(VSINE) Ve. • Relevez et visualiser Vs et Ve. Attention de bien relancer à chaque fois la simulation.   f (Hz ) 200 400 600 800 1000 1500 2000 Ve ( V )               Vs ( V )                 3.1.4. Tracer la caractéristique Vs en fonction de f sur le papier Semi-Log ci-dessous :     Affichage de la réponse en fréquence (diagramme de Bode)   Pour tracer la bande passante du filtre ci-dessus, vous remplacez le GBF (VSINE) par Generator SINE ( Menu à gauche). Placez un nouveau graphe de type « Frequency ». Ce graphe devra afficher le gain et la phase de Vs. Réglez les caractéristiques suivantes (clic droit sur le graphe de fréquence et Edit Properties) :  Référence : Ve  Fréquence de début : 10 Hz  Fréquence de fin : 10 MHz   Lancez la simulation (clic droit sur le graphe et Simulate graph). Imprimez la courbe obtenue. Que vaut le gain de Vs à 10 kHz ?       A quelles fréquences le gain de Vs vaut –3 dB ?       En déduire la bande passante de ce circuit.       V. Conclusion                         Quel est l'intérêt des réseaux bluetooth ? Programme... Quelle est la classe du module BluetoothV3 ?   En déduire pour le module BluetoothV3 :   La portée du signal en champ libre: Programme... Le débit maximum : Programme... La puissance d'émission du signal: Programme... La bande de fréquences utilisée : Programme... Le type de modulation : Programme... La norme utilisée : Programme... Calculer sa puissance électrique consommée pour une tension d'alimentation de 5V. Programme... Donner les 2 types de topologie pour le Bluetooth ( nom et schéma ):       Nom : ... Nom :... 2.2. Nouvelle technologie : BLE ou Bluetooth Low Energy (Classe 4) Donner l'intérêt de cette nouvelle technologie : Réponse... III. Application avec le bluetooth 3.1. Cahier des charges Un client souhaite une application mobile qui commande un robot mobile à l'aide d'une tablette en utilisant une liaison Bluetooth. Le diagramme Sysml de cas d'utilisation est le suivant :   Quelle topologie allez-vous réaliser pour cette application? ...    3.2. Eléments pour réaliser l'activité Le diagramme de classe du programme est le suivant :    Description des classes utilisées : Nom de la classe Description de la classe MajnPages Gestion des Pages de l'application. ExtendsBluetooth Gestion du bluetooth 'connexion déconnexion, transfert et réception des données). Main La classe principale. ExtendsClass Classe commune à toutes les pages de l'application. Elle sert à déclarer les attributs  communs ( variables ) à toutes les pages (largeur, hauteur, titre, singleton ...)   Sommaire Créer les pages de l'application. Joystick La page pour commander le robot arduino. MonSingleton Elle centralise les attributs (variables) et dispatche les événements de l'application ( clique bouton, changement de page, retour page, ...) Le robot devra réagir aux requêtes suivantes :   requète   avancer <a> advance arrêt <s> stop gauche <l> left droite <r> right marche arrière <b> back off Le diagramme de séquence de l'application est la suivante :   IV. Réalisation de l'IHM 4.1. Algorithme A l'aide des éléments précédents, compléter l'algorithme pour que la tablette envoie les commandes ci-dessus.  Algorithme  Classe Joystick ~ Créer les objets ~ Créer l'objet croixCréer l'objet flecheAvant ~ Pour afficher les commandes envoyées vers le robot ~Créer l'objet labelFonction Joystick() Début    ~ le titre de la barre du haut ~    Renommer le titre de la barre du haut en Joystick    ~ Place les objets sur la scéne ~    Positionner et mettre flecheAvant dans le conteneur   Positionner et mettre Croix dans le conteneur     Positionner et mettre label dans le conteneur    Positionner et mettre conteneur sur la scène    ~ Créer des écouteurs d'évenements ~   Ecouteur clique souris sur  flecheAvant qui appelle la procédure mouseClique    Ecouteur clique souris sur  croix qui appelle la procédure mouseClique Fin ~ Fin de la procédure Joystick ~  ~ Gestion des événements ~Procédure mouseClique(évènement) Début    Cas Ou Objet Cliqué Vaut       flecheAvant : transmettre '<a>' au bluetooth                           labal.afficher(‘<a>')      croix            : transmettre '<a>' au bluetooth                           labal.afficher(‘<s>')      autre :    Fin ~ Fin de choix multiples ~ Fin ~ Fin procédure mouseClique ~ Appeler le professeur pour faire valider l'algorithme. 4.2. Programmation de la classe Joystick Lancer Flashdevelop et ouvrir le projet Bluetooth mobile. Compléter la classe Joystick.as pour répondre à l'algorithme. Copier ci-dessous le code que vous avez réalisé. Afficher code ...     V. Programmation du robot arduino En vous aidant des 2 programmes ci-dessous, réalisez le programme pour commander le robot mobile à l'aide de la tablette. Programme 1 : Commande la led 13 à l'aide de la tablette.  si <a> -> allumer led 13 si <s> -> éteindre led 13 Afficher code // la variable qui recupère les requêtes reçues String command; void setup() {   // initialise le port série à 9600 bits par seconde:    Serial.begin(9600);    //initialise la borne 13    pinMode(13, OUTPUT);    //initialise la variablecommand    command = "";} //boucle inifnievoid loop() {    // Ecoute le port serie Rx:    while(Serial.available()>0)    {       char c = (char)Serial.read();       //Serial.println(c);       if(c == '<')//Debut message          {command = "";          }       else if(c != '>') //Fin message avec >          {command += c;          }       else {          //traite la commande reçue          if(command=="a") digitalWrite(13,HIGH);          if(command=="s") digitalWrite(13,LOW);          //Serial.println(command);       }    }//fin boucle conditionnelle while }//fin fonction loop   Programme 2 : Commande les moteurs du robot arduino Afficher code #include <MotorDC.h> MotorDC moteur(255); //Créer une variable moteur (instance ou objet) void setup(){} void loop(){   //les commandes du robot:   moteur.advance(); //Le robot avance    delay(1000);   moteur.back_off(); //Le robot recule    delay(1000);   moteur.turn_Left(); //Le robot tourne à gauche   delay(1000);   moteur.turn_Right(); //robot tourne à droite    delay(1000);   moteur.stop(); //Le robot s'arrête.   delay(1000);   moteur.newSpeed(200);//change la vitesse du robot.} Lancer l'IDE Arduino et réaliser le programme pour que le robot réagisse aux requêtes de la tablette.  Ecrire votre programme dans le bloc ci-dessous. Afficher code Programme... Tester votre programme et le faire valider par le professeur. V. Conclusion Faire une synthèse du TP Réponse...