Post on 22-Jan-2016
description
Sommaire
•Présentation de la maquette
•Stratégie pédagogique
•Une fiche élève du TP
•Éléments d’évaluation formative
•Une fiche de synthèse élève sur la séquence
•Éléments d’évaluation sommative
•perspectives
Synoptique de la maquette
Gestion des mesures
Température extérieure
Mesure de hauteur de neige
Pluviométrie (option)
Vitesse du vent (option)
Envoi des données
Stockage des mesures
Horloge temps réel
Affichage maintenance
Principe de l’anémomètre
60
2 fmrVv
Mesure de la température (DS1621)
Utilisation du bus I2C
La température est codée sur 9 bitsLa résolution du capteur est de 0,5°C
(Inter Integrated Circuit)
Organigramme de communication
Communication sur le BUS I2C
SDA
SCL11000 soit 24
Premier octet envoyé MSB
11100 soit 25
Premier octet envoyé MSB
11010 soit 26
Premier octet envoyé MSB
Mesure de distance
Capteur à ultrasons
Organigramme de lamesure de distance
Chronogramme des signaux284 pour 19,5 cmValeur données
Signal trigger pulse
Signal Echo pulse
Largeur de l’impulsion = 1,1 ms
284 x 4 = 1,1 ms
Résultats de mesuresEtalonnage du capteur à ultrasons
y = 0.0731x - 1.2471
R2 = 1
0
10
20
30
40
50
60
70
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Valeur brute (largeur impulsion µC)
Dis
tan
ce
rée
lle
(cm
)
Distance réelleen cm
Linéaire (Distance réelleen cm)
Mesures sur le capteur de distance à ultrasons
valeur de largeur d'impulsiondonnée par le microprocesseur
Distance réelleen cm
largeur mesuréeà l'oscilloscope
(en µs)
temps de propagation
de l'onde sonore(en µs)
570 40.4 2400 2356
847 60.7 3550 3540
284 19.5 1200 1137
417 29.3 1750 1709
vitesse du son à T=21°C 342.9 m/s
Temps de propagation = 2 x D / V
Carte d’acquisition
Organisation annuelle
Classe de première
CI1 GE CI3 GE
CI0 GE
CI 10 GE
CI11 GE
CI2 avec CI4 GM
Classe de terminale
CI8 GE CI9 GE CI10GE CI11 GE CI12 GE
CI6 GM
CI1 GM
CI5 GM CI7 GM
Rotation des binômes
Les élèves seront par binôme sur chaque TP
Rotation sur un ou deux centres d’intérêts
Utilisation de plusieurs systèmesPour traiter un ou deux centres d’intérêt
Axes principaux de la formation
•La chaîne d’information (I)
•La chaîne d’énergie (E)
•L’analyse fonctionnelle (AF)
•La représentation et la schématisation (R)
Démarche pédagogique
Partir d’une situation concrète
Arriver à acquérir des notions abstraites
pédagogie inductive
2h TP 1h Cours + synthèse
1h TD
4H cours / semaine en GE
Positionnement de la séance
Domaines étudiés
Analyse fonctionnelle
Analyser le besoin
Analyser le produit
L’énergie
Alimenter
Distribuer
Convertir
Transmettre, adapter
Protéger
L’information
Acquérir
Communiquer
Un projet pluritechnique
Représenter
Schématiser
Projet pluritechnique encadré
Traiter
Planning de la séance proposée CI10étapes Prof Élèves matériels Moyens
documentsCompétences
Rappel du centre d’intérêt
Écouter
Vérification rapide des pré-requis. Questionner
ÉcouterQuestionnerRépondre
S’interroger Rappel des consignes
de travail. ÉcouterQuestionner
Lancer l’activité Chaque élève par binôme se positionne sur chacun de leur système
Supports documents constructeurs sur Intranet + doc papier si nécessaire
Vérifier en tournant sur les systèmes l’acquisition des compétences demandéesEvaluation formative
Répondre aux questionsPoser des questionsRéponses à la problématique
StationCapteur DS1621Capteur
DS1620
12 mn
23 mn
31 mn
41 mn
550 mn
65 mn
Bilan de la séanceRecadrer en fonction des problèmes récurrents
Écouter.QuestionnerBilan des problèmes
Identifier constituantsSchéma-blocÉléments transformésCaractériser entrées/sortiesConfigurer le produitGénérer le programmetester
Séance développéeTerminale S option SICI10 / I2
Support : Station météo
Séance : Structure d’un microcontrôleur
Durée : 1h
Compétences attendues :Identifier les différents constituants matériels de la chaîne d’information et les fonctions techniques réalisées,Analyser l’organisation fonctionnelle de la chaîne d’information et en établir un schéma bloc (fonction assurée et flux de données),Identifier les éléments transformés et les flux (énergie, informations),Lister et caractériser les entrées et les sorties,Générer automatiquement le programme et l’implanter dans le système cible,Configurer le produit et le faire fonctionner,Tester le fonctionnement.
Centre d’intérêt : CI10 Traitement de l’informationAxe : I2 Thématique : Structure et principe de fonctionnement d’un système à base
de carte microcontrôleur
Savoirs et savoir-faire associés :A.2 L’analyse fonctionnelle interneB.41 Le système de traitement intégré dans la chaîne d’informationB.42 Les systèmes programmablesB.421 Structure fonctionnelle et matérielleB. 422 Structure logicielle
Déroulement de la séquence TP n°10.2.3
Pré-requis : Lecture d’une documentation constructeurMSB et LSBReprésentation dans le système binaireComplément à 2
On donne : le système complet à base de microcontrôleur.Un afficheur, un capteur de température DS1621 et DS1620
Un programme de lecture d’un octet sur le BUS I2C
Indicateurs d’évaluation :Décrire une structure fonctionnelleSavoir relever les contraintes de compatibilité des signaux échangésIdentifier et régler des paramètresRelier les différents périphériques à la carte µCTester le bon fonctionnement
TP lecture du capteur DS1621
1. Identifie les différents constituants matériels nécessaires de la chaîne d’information
Afficheur LCD
Capteur de température
Carte microcontrôleur
2. Fonctions techniques & schéma
Capteur de température
microcontrôleurAfficheur LCD
PC
T° de l’airEn °C
TP lecture du capteur DS1621
3. Identifie sur le schéma structutel et entoure chaque composant d’une couleur différente
•le capteur DS1621
•La connexion à l’afficheur
•L’arrivée de l’alimentation du système
Microcontrôleur
Alimentation
Afficheur LCD
Capteur température
Trace des flèches pour relier les composants
TP lecture du capteur DS1621
4. Choix du capteur :
On souhaite utiliser le capteur qui permet d’utiliser le minimum d’entrées/sorties du microcontrôleur ? Parmi les deux capteurs proposés DS1621 et DS1620, lequel faut-il choisir ? Justifier ta réponse.
TP lecture du capteur DS1621
9. Comme la communication se fait par envoi de paquets de 8bits (1 octet), combien de paquets est-il nécessaire d’envoyer pour la mesure d’une température ?
6. Quelle est la plage de température possible par le composant choisi ?
7. Quelle est la résolution donnée par le capteur ?
8. Sur combien de bits sera codée la température ?
5. Propose les entrées/sorties à utiliser sur le microcontrôleur.
two byte transfer
TP lecture du capteur DS162110. Quelles est la tension maximale du niveau haut sur le DS1621?
11. Quelle est la tension maximale sur l’entrée/sortie d’une patte du µC?
Tension max= 5V
TP lecture du capteur DS1621
13. Quel est l’ordre d’envoi des octets ?MSB et ensuite LSB ou l’inverse ?
The data is transmitted through the 2–wireserial interface, MSB first. (page 2)
14. Si on envoie que le MSB, quelle est alors la précision de la mesure ?
Since data is transmitted over the 2–wire bus MSB first,temperature data may be written to/read from theDS1621 as either a single byte (with temperature resolutionof 1°C). (page 4)
12. Est-ce que les composants µC et DS1621 peuvent être connectés?
Oui, chacun travaillant en TTL 0/+5V
TP lecture du capteur DS1621
Read Temperature [AAh] (c.f. doc)
15. Comment est codée la température de +14°C en binaire ?
00001110
16. Quelle est l’utilisation des pins 5, 6 et 7 de votre composant ?
Adressage physique
17. Propose une configuration de ces pins, comment les règles-tu ?
18. Quelle commande doit-on envoyer au composant pour lire la température ?
On à 3 bits donc 23 = 8 possibilités d’adressage ex:&B101
TP lecture du capteur DS1621Voici l’organigramme pour:
19. Réécrit l’organigramme pour répondre complètement au cahier des charges
Lecture d’une donnée
Écriture d’une donnée
TP lecture du capteur DS1621
20. Lance le logiciel PICBASIC STUDIO
21. Ouvre le programme « DALLAS_TEMP.BAS » qui se trouve sur le serveur de l’établissementDans eleves$\terminale\SI\station_meteo
22. Modifie le programme
23. Connecte le capteur à la carte d’acquisitionAttention aux connexions!
24. Télécharge et test ton programme
TP lecture du capteur DS1621
26. Comment est codée la température de +12,5°C en binaire ?
Code de 12,5 donne 2 octets 00001100 10000000
25. Combien d’octets sont nécessaires pour obtenir la résolution voulue? 2 octets
TP lecture du capteur DS1621
27. Quelle est la valeur de l’octet renvoyé par le DS1621 pour une température (T entier relatif):
•T,0°C•T,5°C
28. Quelle est la condition de test à réaliser pour afficher à la suite de T soit:•,0 degres C•,5 degres C
Octet envoyé = &H00
Octet envoyé = &H80
&H80
TP lecture du capteur DS1621Pour recevoir les octets, le microcontrôleur doit renvoyer un accusé de réception (Acknowledge) au capteur DS1621
29. Réécrit ton organigramme pour répondre au cahier des charges en utilisant la procédure ACK
TP lecture du capteur DS1621
30. Réalise tes essais et consigne sur ta feuille de réponses la méthode que tu as utilisée ainsi que les résultats obtenus
N’oublie pas de noter aussi les erreurs et corrections effectuées
Test actuel sur un prototype
Évaluation formative
Les élèves complètent une fiche de position de leurs compétences
Le professeur relève dans un tableau les compétences des élèvesEt leurs évolutions
Compétenceatteinte
CompétencePartiellement atteinte
CompétenceNon atteinte
Synthèse de la série de TP
Les binômes en fin de série de TP qui portent sur le même centre d’intérêt font le bilan suivant :
•Réécriture de leur problématique
•Explication de leur démarche
•Les difficultés qu’ils ont rencontrées
•Qu’est-ce qu’ils ont appris ?
•Les résultats obtenus
Travaux dirigés
On utilise le complément à 2 de 12 et on rajoute l’octet &H80
00001100
Complément
11110011
+1
11110111
Code de 12,5 donne 11110111 10000000
1. Comment est codée la température de -12,5°C en binaire ?
2. Propose un organigramme pour afficher la valeur signée en décimale
Sujet de l’évaluation sommative
Evaluation sommative (critères)
Perspectives•Utilisation de la communication par radio
•Utilisation d’un anémomètre de Degréane
•Utilisation d’une girouette Degréane
•Utilisation d’un pluviomètre pour la fonction comptage
•Utilisation d’une PT100 en mesure 4 fils et XTR105
Création d’une séquence pédagogique
•Utilisation du capteur WTX510 de Vaisala
•Interfaçage avec un boîtier RS485/Ethernet
Merci de votre attention
générateur de courant
+
_
M
R
R
R
ER
+
_
RT
générateur de courant
-
+
U2
R 1
R 2
AOP 1
AOP 2
AOP 3
deuxième étage
U1
U3
+15V R 4
R 3
R 5
R 6
troisième étage
premier étage
UP
R
EI = 1 mA
11
22 R
R1 UU
P3
42
3
43 R
R
R
R1 UUU
U3 = k
k = 0,1 V.°C-1
Convertisseur simple rampe
Translateur
0 / 5V
Portée visuelle de piste
Amplificateur d’instrumentation
Taux de réjection de mode communTRMC amélioré
τ=Ad/AmcCommon-Mode Rejection RatioCMRR
Caractéristiques de MIRA
• Nombre de voies de mesure : 5. • Affectation des voies : variable avec l'application. • Capacité mémoire : 128 KO maximum. • Résolution: 12 bits + signe. • Alimentation : externe (panneau solaire ou secteur + batterie) • Tension : 12 V = • Consommation : <1,5 W • Conditions d'utilisation : • Gamme de température : -25°C à +60°C • Taux d'humidité : 100% • Sauvegarde des mémoires et de l'horloge temps réel : 2000 heures. • Capacité de stockage des données: • Variable en fonction du nombre de conditionneurs • Produit jours-capteurs = 60 à 240 selon équipement mémoire