Activité 3 de la séquence 6

ACTIVITÉ 3 :     Le Cuisinier de l’Orient Express

Introduction

Le train de luxe Venise-Simplon-Orient-Express propose des départs, une à deux fois par semaine, toute l'année, sauf de décembre à février (période de maintenance), de Calais et Paris gare de l'Est vers Venise via Innsbruck. Le train est constitué de 18 voitures des années 1920, remises aux normes, dont trois wagons-restaurants.

Christian Bodiguel cuisinier en chef du train utilise une balance numérique pour doser les différents ingrédients de ses recettes.

Le mouvement du train en marche a une influence directe sur le signal en sortie du transmetteur et donc sur la valeur de la masse indiquée. Christian Bodiguel ne peut pas accepter de réaliser ses recettes avec une telle variation dans l’évaluation de la masse. Vous êtes le technicien de la société « BALANCE + », vous êtes chargé de trouver et mettre en œuvre un dispositif permettant d’assurer une mesure de masse précise dans les conditions extrêmes du wagon-restaurant.

 

Vous vous rendez dans le train pour procéder à des mesures in-situ dont les résultats sont donnés ci-dessous.

1.       Comment appelle-t-on le signal donné lorsque le train est à l’arrêt ?

2.       Le signal observé pour le train en marche peut être assimilé à la superposition de deux signaux. Préciser la forme et l’origine de ces deux signaux.

3.       Choisir parmi ces deux signaux celui qui est « utile » et qu’il faudra conserver pour mesurer la masse de l’objet sur la balance. De quoi dépend ce signal ?

4.       Choisir celui qu’il faudra arriver à éliminer pour faire une lecture correcte de la masse. De quoi dépend ce signal ?

Représentation fréquentielle d’un signal sinusoïdal

Dans cette partie, nous simulerons les signaux électriques que nous avons observés précédemment sur l’oscilloscope à l’aide d’un programme informatique.

5.       Quelles sont les informations qu’il faut connaitre pour représenter correctement un signal sinusoïdal ?

6.       Exécuter le programme suivant en cliquant ici.

7.       Observer l’allure du signal. De quel type de signal s’agit-il ?

8.       Agir sur la glissière « Umax », que se passe-t-il ?

9.       Agir sur l’autre glissière pour régler la fréquence à environ 200 Hz. A partir de la représentation temporelle, retrouver la période du signal.

La fenêtre située à droite de la représentation temporelle est la représentation fréquentielle du signal.

10.       Donner les informations que vous pouvez obtenir à partir de cette représentation.

11.       Vérifier ce que vous avez compris en faisant varier l’amplitude et la fréquence du signal.

12.       Grâce à quelques phrases courtes, décrire la représentation fréquentielle et les informations que l’on peut y trouver.

13.       Tracer à la main, la représentation fréquentielle des signaux suivants. Vérifier vos résultats avec le programme graphe une tension.xlsxm

 

Fréquence

Amplitude

Signal 1

500 Hz

6V

Signal 2

800 Hz

2V

Signal 3

0 Hz

5V

14.       Copier les représentations fréquentielles données par le logiciel et les incorporer à votre compte rendu.

15.       Parmi les trois signaux précédents, quel est celui qui représente le mieux le signal à la sortie du conditionneur de la balance lorsque le train est à l’arrêt ?

Somme de deux signaux sinusoïdaux 

Lancer le programme suivant en cliquant ici . Ce programme permet de fixer les paramètres de deux signaux et de les visualiser en même temps.

1.       Cas n°1 :

–      Fixer la fréquence du signal 1 à 0 avec une amplitude de 4V. Quel type de signal observez-vous ?

–      Fixer la fréquence du signal 2 à 400 Hz avec une amplitude de 1V. Vérifier que la représentation fréquentielle correspond à ce qui est attendu.

–      Observer la représentation temporelle et la représentation fréquentielle de la fenêtre « u1+u2 ». Décrire en quelques mots le signal « u1+u2 ».

2.       Cas n°2 :

–      Fixer une fréquence d’environ 200 Hz pour le signal 1. Conserver le signal 2 précédent. La somme des deux signaux est-elle sinusoïdale ? La somme est-elle périodique ?

–      Parmi les deux représentations proposées, quelle est celle qui permet de reconnaitre facilement que « u1 +u2 » est constitué de deux signaux sinusoïdaux ?

3.       Parmi les deux cas vus précédemment, dire pour lequel « u1 +u2 » ressemble au signal observé sur l’oscilloscope lorsque le train est en marche.

Filtrage

L’objectif de la partie suivante est de réaliser un traitement particulier sur le signal électrique issu du conditionneur afin de conserver le signal utile et éliminer l’autre. Une opération de filtrage permet de conserver la partie du signal utile pour l’utilisateur et d’éliminer l’autre partie.

Pour mettre en évidence la fonction filtrage, nous utiliserons un programme permettant de simuler le fonctionnement de différents filtres.

1.       Exécuter le programme suivant en cliquant ici.

2.       Adopter une démarche méthodique et structurée pour répondre aux questions suivantes :

–      Qu’est-ce qu’un filtre passe-bas ?

–      Qu’est-ce qu’un filtre passe-haut ?

–      Que représente la fréquence de coupure ?

3.       Présenter vos conclusions sous forme de phrases courtes et claires.

4.       Quel type de filtre utiliseriez-vous dans le cas de notre balance de train postal ? Préciser sa fréquence de coupure.

5.       Mettre en œuvre le filtre sur la chaine de mesure. Vérifier que l’objectif fixé a bien été atteint.

6.       Préparer un document de synthèse (type diaporama) que vous devrez présenter à Christian Bodiguel pour lui expliquer le problème rencontré et la solution que vous avez adoptée pour y remédier.


Last modified: Saturday, 8 September 2018, 10:14 AM