Fresnel pour Windows
L'outil indispensable pour des représentations en temps réel
Tout ce que l'oscilloscope ou les appareils de mesures classiques ne vous ont jamais permis de réaliser …
Voir aussi :
 | Un exemple complet de paramètrage avec les 3 interfaces ORPHY GTS, Portable et GTI |
| L'étude du circuit RC. |
Les représentations en temps réel ont toujours été pour le groupe EVARISTE une forme essentielle du développement logiciel et matériel de l'Ordinateur Outil Pédagogique au Laboratoire et à l'Atelier.
Le raccourci, permis par l'ordinateur associé à une interface d'instrumentation, entre des mesures et leurs représentations formelles, facilite la phase d'apprentissage d'un phénomène.
Dans ce logiciel, nous nous intéressons aux diverses formes de représentations en
temps réel de grandeurs sinusoïdales mesurées par le système de mesures Orphy.
Des difficultés de représenter les grandeurs électriques en régime sinusoïdal :
Dans l'étude des circuits électriques, la représentation de la tension et de l'intensité passe par les vecteurs de FRESNEL, outil graphique bien commode pour résoudre les problèmes d'association de dipôles, ou autres...
Pour les élèves, les difficultés d'apprentissage ne sont pas minces :
| passer d'une représentation temporelle u(t) et i(t), facile à visualiser à l'oscilloscope, à des vecteurs fixes, représentation toute théorique !... |
| ensuite, savoir prévoir comment les vecteurs représentant u et i vont s'organiser l'un par rapport à l'autre; ou comment les vecteurs évolueront si un composant change... |
| modéliser un récepteur; |
| exprimer les puissances et les représenter, par le triangle des puissances en particulier ; |
| appréhender les circuits élémentaires (RC, RL, RLC) en tant que filtres. |
En l'absence d'outil de représentation, cet apprentissage repose sur des
démonstrations graphiques et théoriques ; l'élève, ensuite, admet la "chose"
et l'exploite. Cela demande des connaissances mathématiques pas toujours acquises ou
comprises.
PHI: -48° f : 48.5Hz U : 6.4V I : 2.0 mA
| Représentation temporelle et Vecteurs de Fresnel de u
et i dans un circuit électrique. Est-ce que la connexion mentale entre les 2 représentations se fera plus facilement ? |
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L'ordinateur pour concrétiser les représentations et les faire vivre :
Plusieurs idées didactiques sont développées au travers du dispositif expérimental :
| faire "vivre" les représentations formelles possibles à partir de l'action sur un circuit : modification d'un élément (R, L ou C) ou combinaison d'éléments (mise en série, en parallèle, combinaison) ; le tracé évolue avec les conditions expérimentales. |
| combiner les représentations pour mieux les associer visuellement. |
| mieux lier théorie et expérience, et permettre ainsi le développement d'attitudes de curiosité et de questionnement. |
| Gagner du temps dans la partie instrumentale (prise de mesure) pour en "dépenser plus" dans la phase de compréhension et d'analyse du système. |
Le logiciel Fresnel Pour Windows propose de multiples choix et combinaisons de
représentations de l'intensité, de la tension et des puissances en jeu dans le circuit
d'étude. Il est intéressant pour l'étude du filtrage.
Vous disposerez d'un super tableau noir animé pour illustrer votre cours et faire
réfléchir vos élèves.
Classes concernées :
Toutes les sections de Sciences et Techniques Industrielles du CAP au BTS et plus particulièrement, mais pas uniquement, le secteur du Génie Electrique pour le cours sur le régime périodique sinusoïdal et ses dépendances (puissance, association de dipôles, circuits de filtrage).
Le régime triphasé équilibré sera prochainement traité.
Occasionnellement, des phénomènes non électriques peuvent aussi être étudiés (vibration sonore, mécanique) à condition d'être sinusoïdaux !
Usage en cours et en TP ; à combiner à REGRESSI Windows.
Exemples de démarches :
| Apprentissage du concept de vecteur de Fresnel : |
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| Etude du comportement d'un récepteur à diverses fréquences : |
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| Etude des puissances mises en jeu (instantanée, active, réactive et apparente) : |
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| Etude du circuit RC comme filtre : |
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La combinaison des représentations de type numérique, temporel, vectoriel permet de mieux comprendre la construction des graphes Us/Ue( F ), Phase( F ) et G( F ). |
Après transfert et modélisation du circuit dans Regressi en faisant l'hypothèse que le condensateur possède une résistance interne série Ri; on peut connaître les caractéristiques du condensateur C à partir du modèle :
| R | Capacité C | Résistance interne Ri |
| 100.3 W | 12.89 µF | 7.4 W |
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| Aspect instrumental : |
| sous forme textuelle numérique |
| sous forme graduée pseudo-analogique. |
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| Autres exploitations possibles : |
| Association de composants, |
| Etude de l'effet de la valeur d'un composant (charge inductive ou capacitive) sur le comportement d'un équipement, |
| Identification d'un récepteur, |
| Etude du transformateur monophasé (en fonctionnement supposé sinusoïdal), |
| … |
Matériel nécessaire :
La centrale de mesures et de commandes ORPHY (GTS, Portable ou GTI) est connectée à un ordinateur de type compatible IBM PC (XT ou AT) ou IBM PS fonctionnant sous Windows. Le dispositif se comporte et se connecte comme un oscilloscope bi-voie qui mesurerait la tension et l'intensité dans le circuit.
| la mallette Frenelor connectée directement à Orphy |
| un circuit alimenté en basse tension (transformateur ou GBF) |
| un circuit sur le réseau EDF et des transformateurs ou sondes oscilloscopiques d'adaptation et d'isolement. |
Le générateur GP30-5 peut rendre de grands services.
Logiciels :
| version monoposte |
| version réseau avec un serveur et des clients sur protocole NETBEUI (netbios, réseau microsoft propriétaire) |
