Sommaire

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


11010 soit 26


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


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


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.


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


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


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


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


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


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


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

Sommaire

Documents

Transcript of Sommaire