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Durée : 3 heures Activité : Travaux Pratiques

Prérequis : Aucun

Objectifs :

Découvrir le logiciel Oscillo V.5.0

Produire un signal électrique grâce au GBF

Mesurer des grandeurs électriques grâce au multimètre.

Visualiser un signal électrique grâce à l’oscilloscope.

Ressources :

Ordinateurs avec logiciels :

Oscillo V.5.0

Internet

Documents ressource :

Tutoriels sous forme de vidéo

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1. Signal électrique

Un signal est la variation d’une grandeur électrique qui peut être soit une tension soit un

courant. Un signal peut être produit par un générateur ou, plus souvent, obtenu à partir d'un capteur

pour représenter une grandeur physique. On caractérise un signal par :

Sa forme

o sinusoïdale

o triangulaire

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o rectangulaire

Sa période T en seconde(s) : durée du motif qui se répète

Sa fréquence f déduite de sa période selon la relation : f = 1/T en hertz (Hz) : nombre de motifs par seconde

T

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Son amplitude : c'est la valeur maximale par rapport à la référence

Sa valeur crête à crête : Vc-c = valeur maximale – valeur minimale

Vmax

GND

GND

Vcrête-crête

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Sa valeur moyenne ou offset

Sa valeur efficace correspond à la valeur d'une tension continue ou d'un courant continu

qui produirait un échauffement identique dans une résistance.

Le rapport cyclique est la caractéristique d'un signal logique que l'on utilise pour modifier la valeur

moyenne d'une tension continue.

GND

Vmoy

GND

Vefficace

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Le rapport cyclique α (alpha) d'un signal périodique rectangulaire est défini par la relation :

Toutes les caractéristiques d’un signal électrique sont décrites dans la vidéo suivante :

https://www.youtube.com/watch?v=OMt5vgDOpn8

3. Les appareils du laboratoire d’électronique

4.1 Le multimètre

Le multimètre permet de mesurer :

en mode DC : des tensions et des courants continus ou la valeur moyenne si le signal est alternatif

en mode AC : la valeur efficace de tensions et de courants sinusoïdaux, voire la valeur efficace de signaux alternatifs quelconques si l’appareil est unTRMS

Th représente la durée de l'état haut et T la période

Le rapport cyclique peut varier entre 0 et 1 :

si α = 0, alors la tension moyenne est nulle si α = 1, alors la tension moyenne a la valeur maximale

GND

T

TH

https://www.youtube.com/watch?v=OMt5vgDOpn8

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4.2 L’alimentation stabilisée

Une alimentation stabilisée est utilisée pour fournir une tension continue. On en trouve

pratiquement dans tous les appareils électroniques (audio, vidéo, ordinateur, etc... ). Dans un

laboratoire d’électronique, elle possède plusieurs sorties dont la valeur peut être réglée à l’aide

de potentiomètre.

4.3 Le générateur basse fréquence (GBF)

Un générateur basses fréquences (GBF) a pour rôle de générer une tension périodique, dont on peut régler la forme (sinusoïdale ou non), la fréquence (et donc la période), l'amplitude. On peut éventuellement rajouter une composante continue à la tension périodique en utilisant la fonction « offset » du GBF.

Les multimètres les plus perfectionnées permettent de mesurer la

résistance d’un élément résistif, la capacité d’un condensateur, les

caractéristiques d’un transistor.

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4.4 L’oscilloscope

L'oscilloscope est un instrument de mesure permettant de visualiser les signaux soit produits par le GBF soit issus du circuit étudié. Il crée un spot (tache) lumineux qui, lorsqu'il balaie l'écran de manière assez rapide, donne la sensation d'un trait lumineux. On peut régler la vitesse de balayage (Time/div) du "spot" ainsi que les sensibilités verticales (V/div).

4. Fonctionnement du GBF et de l’oscilloscope

L’utilisation de ces deux appareils peut paraître fastidieuse mais avec de la rigueur et de la pratique,

cela devient aisé. La vidéo suivante vous permettra d’aborder sereinement le fonctionnement d’un

GBF et d’un oscilloscope https://www.youtube.com/watch?v=Xr11Ds78skY

5. Installation de Oscillo

Dans un premier temps, vous devez télécharger le logiciel Oscillo V.5.0 à l’adresse suivante :

http://www.sciences-edu.net/physique/oscillo/oscillo.html en cliquant sur le logo situé au milieu de la page. Ensuite, vous installez le logiciel en double cliquant sur le fichier Setup_Oscillo.exe.

6. Tutoriel

Pour découvrir le fonctionnement du logiciel Oscillo V.5.0, vous regarderez la vidéo suivante : https://www.youtube.com/watch?v=z18lBb_Mrlg

https://www.youtube.com/watch?v=Xr11Ds78skYhttp://www.sciences-edu.net/physique/oscillo/oscillo.htmlhttps://www.youtube.com/watch?v=z18lBb_Mrlg

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7. Travaux pratiques

7.1 Exercice N°1 7.1.1 Ouvrir le logiciel Oscillo V.5.0 puis déposer une alimentation stabilisée et un

multimètre.

7.1.2 Effectuer le branchement des appareils et allumer les.

7.1.3 Régler l’alimentation stabilisée à 15 V.

7.1.4 Régler le zéro de l’oscilloscope au milieu de l’écran.

7.1.5 Régler l’oscilloscope en mode DC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.1.6 Régler l’oscilloscope en mode AC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.1.7 Comparer ces deux oscillogrammes. Justifier.

7.1.8 Mesurer la tension à l’aide du multimètre en position DC puis en position AC.

V (DC) V(AC)

7.1.9 Comparer ces deux valeurs. Justifier.

7.2 Exercice N°2 7.2.1 Ouvrir le logiciel Oscillo V.5.0 puis déposer un GBF et un multimètre.

7.2.2 Effectuer le branchement des appareils et allumer les.

7.2.3 Régler le zéro de l’oscilloscope au milieu de l’écran.

7.2.4 Régler le GBF pour avoir un signal sinusoïdal d’amplitude 10 V et de

fréquence 1kHz.

7.2.5 Régler l’oscilloscope en mode DC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.2.6 Régler l’oscilloscope en mode AC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.2.7 Comparer ces deux oscillogrammes. Justifier.

7.2.8 Mesurer la tension à l’aide du multimètre en position DC puis en position AC.

V (DC) V(AC)

7.2.9 Comparer ces deux valeurs. Justifier.

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7.3 Exercice N°3 7.3.1 Modifier le signal précédent afin d’avoir une valeur moyenne de 5V.

7.3.2 Régler l’oscilloscope en mode DC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.3.3 Régler l’oscilloscope en mode AC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.3.4 Comparer ces deux oscillogrammes. Justifier.

7.3.5 Mesurer la tension à l’aide du multimètre en position DC puis en position AC.

V (DC) V(AC)

7.3.6 Comparer ces deux valeurs. Justifier.

7.4 Exercice N°4 7.4.1 Ouvrir le logiciel Oscillo V.5.0 puis déposer un GBF et un multimètre.

7.4.2 Effectuer le branchement des appareils et allumer les.

7.4.3 Régler le zéro de l’oscilloscope au milieu de l’écran.

7.4.4 Régler le GBF pour avoir un signal rectangulaire d’amplitude 10 V, de

fréquence 1kHz et de rapport cyclique α=50%.

7.4.5 Régler l’oscilloscope en mode DC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.4.6 Régler l’oscilloscope en mode AC et copier ci-dessous l’oscillogramme

obtenu.

7.4.7 Comparer ces deux oscillogrammes. Justifier.

GND

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7.4.8 Mesurer la tension à l’aide du multimètre en position DC pour les valeurs de

rapport cyclique suivantes :

α (%) V(DC)

0

25

50

75

100

7.4.9 Justifier les valeurs obtenues.