SciencesetTechnologiesdel’IndustrieetduDéveloppementDurable TleSTI2DCaractérisationdessignaux

CI13:Caractérisationdeschaînesdel’information TD ETT

CI13_TD_1_caracterisation_signaux_E.docx LycéeJulesFerry–Versailles 1/7

CARACTERISATIONDESSIGNAUX

1. Périodeetfréquence

Apartirdelareprésentationtemporelledelafigureci-dessous:-Repérerlapériodeetendéduirelavaleurdelafréquencedecesignal.-Identifieralorscettefréquencesurlareprésentationfréquentielledecettefigure.

T1=0,02- 0,01 T1=0,01s=10ms T2=2,5ms F1=1/T=1/0,01 F1=100Hz F2=400Hz

TleSTI2D Caractérisationdessignaux TD

CI13_TD_1_caracterisation_signaux_E.docx LycéeJulesFerry–Versailles 2/7

2. Tensionmoyenne

Soitlesignalci-dessous,lavisualisationmontresurunepériode,unepartiepositiveetnégative.Déterminerlavaleurmoyennedecettetension.

TH=0,5ms VH=5V TL=2ms VL=- 3V T=2,5ms Vmoy=(THxVH+TLxVL)/T Vmoy=(0,5x5+2x-3)/2,5 Vmoy=- 1,4V

3. Coderl’information

Dansunsystème,afindeseprémunirdecertainsperturbateurs(notammentlorsdetransmission),ondécided’attribuerleniveaulogique"1"àunsignalcomposéd’untraind’ondesinusoïdaledefréquencef,parcontreleniveaulogique"0"àunsignalcomposéd’untraind’ondedefréquencefplusbassequelaprécédente(voirfigureci-dessous).Compléterdansletableauci-dessouslescasesafindedéterminerlemotbinairemodulanttraduisantlechronogrammedusignalFSK.

Fréquencelaplusélevée f1: niveaulogique1

Fréquencelaplusbasse f2: Niveaulogique0

DoncinformationcontenuedanslesignalFSK 0110100

t (ms)

v(t) en V

1

2

3

0

-3

-2

-1

1

4

5

2 3 4 5 6 7 8 9 10

t

Train binaire modulant

Modulation de f2 t

tModulation de f1

Signal FSK

+

=

TleSTI2D Caractérisationdessignaux TD

CI13_TD_1_caracterisation_signaux_E.docx LycéeJulesFerry–Versailles 3/7

4. Emetteuràultrason

Unémetteurultrasongénèredessalvesd’ondesacoustiquesdansl’air.

Faceàl’émetteur,deuxrécepteurssontplacésdistantde17cml’undel’autre.Onvisualiselessignauxàl’aided’unoscilloscope.

-Enconsidérant10périodesdusignalsurletraind’ondes,déterminerlafréquencedusignalreçu.-Endéduirelacompatibilitédelafréquenceémiseetcellesdesultrasons.-Déterminerleretard∆t(enµs)dusignaldurécepteur2parrapportausignaldurécepteur1.-DéterminerlavaleurdelavitesseVdusondansl’air.Oncompte10périodes=2,5x100μs/div=250μssoitT=25μs doncf =1/T f =1/25.10-6 f =40kHz On considère qu’une onde est émise dans les ultrasons lorsqu’elle est supérieure à20kHz. Ici c’est lecaspuisquef=40kHz. Oncompte5divisions: ∆t=5x100μs/div=500μs V=distance/temps V=0,17/500.10-6 V=340m/s (vitessedusondansl ’air)

TleSTI2D Caractérisationdessignaux TD

CI13_TD_1_caracterisation_signaux_E.docx LycéeJulesFerry–Versailles 4/7

5. Caractérisationd’unsignalpériodique

Soitunsignalrectangulairealescaractéristiquessuivantes:Fréquence:f=1kHz,rapportcyclique=70%,Umax=8V,Umin=-3V.-Calculerlavaleurdelapériode.-Déterminerlavaleurdeladuréedel’étathautTH.-Déterminerlavaleurdeladuréedel’étatbasTL.-Déterminerlavaleurmoyennedusignal.-Représenterlesignalsouslaformed’unchronogramme.T=1/f T=1/103 T=1ms TH=70%deT TH=0,7. 1 TH=0,7ms TL=30%deT TL=0,3. 1 TH=0,3ms Umoy=(THxVH+TLxVL)/T Umoy=(0,7x8+0,3x-3)/1 Umoy=4,7V

t (µs)

u(t) en V

0

2

4

- 2

- 8

- 6

- 4

6

8

TleSTI2D Caractérisationdessignaux TD

CI13_TD_1_caracterisation_signaux_E.docx LycéeJulesFerry–Versailles 5/7

6. Absorbeurdevibration

Un groupe électrique diesel est monté sur quatre absorbeurs devibrations.Lamassedumoteurestde1100kg,celledugénérateurestde950 kg. La masse des quatre absorbeurs de vibrations est de 16 kg autotal.

Onrelèvelacourbederéponsefréquentielledesvibrationsdel’ensembleavantetaprèsmontagedesabsorbeursdevibration(voirci-dessous).-Releverlesfréquencesoùlesvibrationssontlesplusimportantes.-Déterminerlefacteurd’absorptiondesvibrationsdanschacundescas.-Montrerquecetyped’absorbeurn’estefficacequepourunebandedefréquencetrèslimitée.

Fréquenceslesplus importantes: 25Hzet62Hz Facteurd'absorptionà25Hz: 86% Facteurd'absorptionà62Hz: 55% L’absorptionestplusefficacepour lesbassesfréquences.

Vibrationnonamortie

Vibrationamortie

TleSTI2D Caractérisationdessignaux TD

CI13_TD_1_caracterisation_signaux_E.docx LycéeJulesFerry–Versailles 6/7

7. Ballonsondeexpérimental:

7.1. Contrôleduchauffagedel’électronique

Lacommandeduchauffagedans l’enceintede lanacelled’un ballon sonde expérimental est effectuée par lacomparaisond’unsignalendentdescieetd’unetensioncontinue de consigne. Le signal rectangulaire résultantpermet de commander l’interface de puissance dechauffage.-Déterminer la position AC, DC, ou GND utilisé surl’oscilloscope.

-Mesurerlapériodeetendéduirelafréquencedusignal.-Dessiner sur le même oscillogramme le signal si lacomposantecontinueestsupprimée.

-Endéduireàl’aideducalibretensionlavaleurmoyennedusignal.

L’osci l loscopeestenpositionDC(Lezéroestaumil ieudel ’écran). T=4divx200μs/div=800μs F=1/T F=1/800.10-6 F=1250Hz Quandlacomposantecontinueestsuppriméelesignalsecentreautourdu0. I l estalorsdécaléde1,75div. Valeurmoyenne=DC-AC=17,5V(1,75divx10V/div)

7.2. Analysedelatramedestockagedesdonnées

La transmissiondesdonnéesentre lemicrocontrôleuretle module contenant la mémoire flash s’effectue demanièresérieviaunbusspécial.Onrelèvelesignalémiset la trame correspond à la validation de la donnée àchaquefrontmontantdusignald’horloge.

A partir des informations contenues dans lechronogramme:-Relever l’amplitude des signaux de l’horloge et desdonnées.

-Déterminerlenombredefrontmontantdel’horloge.

-Relever la période de l’horloge et en déduire safréquence.

-En déduire la vitesse de transmission des données enbit/s.

CH1 : 10 V/div CH2 200 µs/div

1

CH1 : 2 V/div CH2 : 2 V/div 500 µs/div

Données

Horloge

Tek

2 V

2

1

5

CH1

Stop ∆t 220 µs

TleSTI2D Caractérisationdessignaux TD

CI13_TD_1_caracterisation_signaux_E.docx LycéeJulesFerry–Versailles 7/7

Vhorloge=2V/divx2,5div=5VetVdonnées=2V/divx2,5div=5V Onrelève11frontsmontantssur l ’osci l loscopedel ’horloge. ∆t=220µsdoncT=220μs F=1/T F=1/220.10-6 F=4545Hz Si onconsidèrequeles11frontsmontantssont informatifs, latrameesttransmiseen 4,4divx500μssoit2,2ms Vitessedetransmission: 11x1000/2,2=5000bit/s

7.3. Etudedelatransmissionnumérique

La transmission radiodes données au sol s’effectuepar la télémesure embarquéedans la nacelle duballon.

LesignalnumériquesortantdumicrocontrôleurdoitsubirunemodulationFSK(voircoderl’information)afin d’être transmis par l’émetteur FM de la télémesure. En effet, un émetteur FM (FrequencyModulation en anglais) ne peut transmettre que des signaux périodiques. Il faut donc coderl’informationavantl’envoieetdécoderàlaréception.Onrelèvel’oscillogrammeaveclescalibressuivants:

CH1:0,5V/DIV CH2:5V/DIV TIME:0,5ms/DIV

-Identifierlesignalnumériqueetlesignalanalogique.-Apartirdurelevé,déterminer l’amplitudedusignalmodulant logiquesortantdumicrocontrôleuretceluidusignalmodulésortantdumodulateur.

-Chaquepériodedusignalnumériquereprésentel’émissiond’unbit.Déterminerladuréed’unbit.-Endéduirelavitessedetransmissionenbit/s.-Apartirdel’oscillogramme,déterminerlavaleurdesdeuxfréquencesclésdelamodulationFSK.CH1signalanalogiqueetCH2signalnumérique CH1:1,2divx0,5V/div=0,6V(signalmodulé) CH2:1divx5V/div=5V(signal logique) Unepériode: T=4,6divsoit: 4,6divx0,5ms/div=2,3ms Vitessedetransmission: v=f =1/T=1/2,3.10-3 =434bit/s Fréquencehaute: T=1divx0,5ms/div=0,5ms f=1/T=1/0,5.10-3 =2000Hz Fréquencebasse: T=1,6divx0,5ms/div=0,8ms f=1/T=1/0,8.10-3 =1250Hz