Les TP de Physique en BTS Systèmes Numériques 

Présentation Générale des Travaux Pratiques


Les objectifs des séances de travaux pratiques sont multiples:

  • Connaissance et emploi rationnel des principaux appareils de mesures (Le laboratoire dispose des matériels les plus divers, du plus simple au plus sophistiqué).

  • Acquisition d'une démarche expérimentale raisonnée.

  • Apprentissage de la communication à des tiers : Ceci pourra prendre la forme d'un rapport écrit d'expérimentation, d'une notice définissant un protocole de réglage ou de dépannage, ou encore d'une rapide présentation orale.

  • Initiation aux techniques de simulation informatique dans différents domaines.

Déroulement


Les étudiants sont regroupés en binômes; il n'y a pas de matériel particulier à posséder, si ce n'est:

  • De quoi écrire
  • Une règle graduée
  • Une calculatrice scientifique
A l'issue d'un thème de travail, chaque binôme d'étudiants rédige un compte rendu d'expérimentation, écrit manuellement, ou bien saisi à l'aide d'un traitement de textes.
Il comprend en annexe les documents produits au laboratoire (courbes, relevés de signaux ...)

Ce travail pourra être consulté par le professeur et évalué.

Dès que les étudiants maîtrisent les techniques classiques de mesure et l'appareillage de base, il leur est proposé de les appliquer à des systèmes  électroniques réels, aussi bien en Physique que dans la partie "spécialité" du BTS .

Les compétences pratiques acquises au cours des séances expérimentales sont validées à l'examen par l'épreuve "E5" (Intervention sur système technique).

La Physique n'est concernée que par l'épreuve E5 ayant lieu au cours du 1er semestre de la seconde année : Intervention et maintenance d'un système technique, pendant une durée de 4H.

Le support de travail est un des systèmes que les étudiants ont analysé au cours des 2 années.

Mesures et essais sur systèmes


Un des systèmes analysés en Physique consiste en un dispositif de mesure industrielle de niveau.
Ce système est fabriqué par la Sté Vega, un des leaders mondiaux de la mesure de niveau.
Il comporte des capteurs de niveau de type capacitif ou hydrostatique, équipés d'une tête électronique;
la grandeur physique mesurée (niveau) est convertie en un courant continu, dans le respect de la norme 4 - 20 mA.
Les informations électriques de ces capteurs peuvent être centralisées sur un transmetteur, chargé de préparer leur envoi à distance, soit sous forme analogique, soit sous forme numérique, via un bus propriétaire.

On trouvera ci-après les principaux documents supports.

Schéma structurel d'une tête de mesure capacitive


Schéma structurel sonde capacitive E17 EX

TP1  Étude du capteur capacitif ; relations de transfert

TP1  Capteur et transfert

TP2  Tension d'alimentation de la tête électronique

TP2 Tension d'alimentation

TP3  Simulation du fonctionnement de la boucle de courant

TP3 La boucle de courant

TP4  Mesures et simulations sur le module redresseur hybride

TP4 Le redresseur hybride

TP5  Mesures sur l'oscillateur de commande

TP5 Mesures sur l'oscillateur sinus

TP6 Configuration et paramétrage du transmetteur

TP6 Config et param du Vegamet

Simulation informatique.


L'étape de simulation est à l'heure actuelle incontournable dans la conception industrielle :
Quelque soit le domaine, elle permet de connaître, avant réalisation,  le comportement de tel ou tel système avec un degré de vraisemblance élevé.

Dans l'enseignement des Sciences Appliquées, la simulation nous permet de valider des modèles de description de phénomènes physiques, ou bien de faire varier simplement des paramètres peu accessibles à l'expérience, ou encore de pallier à l'absence de matériels coûteux et fragiles.

Dans le domaine électronique et numérique, de nombreux produits coexistent sur le marché, du plus simpliste au plus complet; pour nos étudiants de BTS, nous utilisons plusieurs logiciels, tant en version d'évaluation (freeware), que du domaine de l'open source.

Il s'agit actuellement de :

(Le lecteur trouvera plus loin deux fichiers lui permettant de prendre un premier contact avec les logiciels PSPICE et PSIM)
  • PSPICE, distribué par Microsim, actuellement en version 10 ; ce logiciel est plus spécialement dédié à l'électronique; les modèles de composants sont proches de la réalité.
  • (La plupart des fabricants de composants développent des modèles SPice de leurs produits, à l'intention des concepteurs: plusieurs dizaines de milliers dans la version commerciale du logiciel)
  • PSIM, distribué par Powersys, actuellement en version 9 ; ce logiciel est orienté électronique de puissance et électrotechnique . Les composants de puissance sont décrits par des modèles simples par défaut, mais la richesse du produit permet de passer aisément d'un étage électronique de principe à une chaîne de motorisation complète !
  • SCILAB, logiciel de calcul numérique, actuellement en version 5.5, totalement gratuit, développé par l'INRIA.
  • Initialement conçu par des mathématiciens informaticiens, il s'est peu à peu enrichi de modules (toolboxes) spécifiques de divers domaines :  Électricité,  Électronique, Électrotechnique, Mécanique, Thermique, Automatique, Traitement d'images numériques ...

Découverte de PSpice

Didacticiel simplifié de PSpice

Découverte de PSIM

Didacticiel simplifié de PSIM

La mesure pour les nuls



Cette rubrique renfermera des documents rappelant certaines techniques ou bien relatives à l'utilisation de certains appareils classiques du laboratoire de Physique.

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Tout ce que vous devriez connaître sur la sonde atténuatrice de l'oscilloscope

 
Sonde 1/10ème


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