Savoir - Faire - Tableau Numérique Interactif

CCF en physique appliquée au BTS IPM
Travail réalisé par les académies de Grenoble et Lyon
Compétences expérimentales en physique appliquée évaluables en CCF
S.T.S. I.P.M
Respecter les règles de sécurité.
Mettre en oeuvre un protocole expérimental.
- Lire le schéma de principe d'un montage
- Identifier la grandeur mesurée
- Régler les sources (GBF et alimentation)
- Utiliser un appareil de mesure dans un montage pré câblé. (cf fiche SFE en IPM)
Choisir l’appareil de mesure
Brancher l’appareil de mesure,
Régler et utiliser les fonctionnalités de l’appareil de mesure
- Suivre une procédure
- Appliquer une loi de la physique pour justifier un principe de mesure
Formaliser la mesure
- Donner le résultat d’une mesure :
Nombre de chiffres significatifs
Unité.
- Construire un tableau de résultats.
Choix du nombre de points.
Répartition des points.
- Tracer un graphique permettant de visualiser les résultats de mesures, dans leur ensemble, sous une autre
forme que celle d’un tableau (papier ou tableur).
Nom des axes et de la courbe.
Choix de l’échelle.
Tracé de la courbe moyenne.
- Evaluer la cohérence du résultat de la mesure.
- Faire des mesures supplémentaires dans les cas suivants :
Points mal répartis.
Résultats incohérents.
Exploiter les résultats
- Exploiter un chronogramme.
- Exploiter le tracé de la courbe
Relevé de la valeur de points particuliers
Caractérisation des zones de fonctionnement
Identification polynomiale sur tableur.
Interpréter les résultats
- Vérifier une loi.
- Comparer les résultats expérimentaux aux résultats attendus.
Académie de Grenoble et Académie de Lyon
CCF en physique appliquée au BTS IPM
Connaissances, savoir-faire théoriques et savoir-faire expérimentaux
en physique appliquée évaluables en CCF
S.T.S. I.P.M
S4.1 Analyse du comportement dynamique d’un système électromécanique
Connaissances scientifiques :
- Définir, pour un système, ce qu’est un régime transitoire.
- Définir, pour un système, ce qu’est un régime permanent.
- Citer des ordres de grandeur de constantes de temps de divers systèmes linéaires.
Savoir-faire théoriques :
- Exploiter graphiquement le chronogramme de la réponse indicielle d’un système linéaire du premier
ordre pour déterminer sa constante de temps.
Savoir-faire expérimentaux :
- Mesurer la constante de temps d’un système linéaire du premier ordre.
S4.2 Régimes sinusoïdaux
Connaissances scientifiques :
- Énoncer qu’en régime sinusoïdal, la valeur efficace d’une tension,U vérifie la relation U = Û/ 2
- Énoncer la définition d’une tension simple
- Énoncer la définition d’une tension composée
- Énoncer la relation entre les valeurs efficaces de tensions simples et tensions composées.
- Énoncer la définition du facteur de puissance
- Citer les caractéristiques du régime de liaison à la terre de type T.T en précisant le rôle du
conducteur de terre.
- Énoncer que le danger d'électrocution pour un individu est lié à la valeur, la nature
et la durée
de l'intensité du courant électrique qui le traverse.
- Citer les limites des différents domaines de tensions T.B.T, B.T et H.T en régime continu et en
régime alternatif.
- Citer le rôle du disjoncteur différentiel
Savoir-faire théoriques :
- Appliquer la loi d’Ohm en régime sinusoïdal, pour un dipôle passif linéaire : U = Z.I
- Calculer le facteur de puissance d’une installation les expressions de la puissance active P et de la
puissance apparente S étant données.
Savoir-faire expérimentaux :
- Mesurer une période (ou durée quelconque)
- Mesurer la valeur maximale d’une grandeur sinusoïdale
- Mesurer un déphasage entre deux grandeurs sinusoïdales
- Mesurer les valeurs efficaces de courant et tension
- Mesurer une puissance active
- Déterminer une puissance apparente et un facteur de puissance
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S.4.3 Régimes périodiques
Connaissances scientifiques :
- Énoncer la propriété selon laquelle un signal (tension ou courant) périodique peut être considéré
comme la somme d'une composante continue (appelée valeur moyenne) et d'une composante
alternative.
- Énoncer la propriété selon laquelle un signal périodique alternatif et de fréquence f peut être
considéré comme la somme d'une composante sinusoïdale de fréquence f [appelée le fondamental ou
premier harmonique] et d'autres composantes sinusoïdales dont les fréquences sont des multiples
entiers de f [appelées les harmoniques].
Savoir-faire théoriques :
- Exploiter un chronogramme pour déterminer des caractéristiques d’un signal périodique : période,
fréquence, valeurs extrêmes.
- Exploiter un spectre d’amplitude pour déterminer l'amplitude et la fréquence des composantes
harmoniques d’un signal.
- Calculer la valeur théorique de la fréquence de résonance, la relation étant donnée.
Savoir-faire expérimentaux :
- Déterminer le comportement fréquentiel d’un circuit RLC
- Déterminer la fréquence de résonance d’un circuit RLC série.
- Relever le spectre d’amplitude d’un signal périodique
- Déterminer le comportement d’un circuit RLC série en régime périodique.
- Déterminer l’influence des harmoniques d’un signal sur le facteur de puissance.
- Mesurer un taux d’ondulation ou un facteur de forme, la relation étant donnée.
S4.4 Systèmes asservis
S4.4.1 La chaîne de commande
Connaissances scientifiques :
- Citer les différents modes de transmission de l’information.
Savoir-faire théoriques :
- Utiliser le vocabulaire adéquat pour décrire l’architecture d’un système asservi par un schéma
unidirectionnel (schéma-bloc) montrant : chaîne de puissance (ou chaîne directe), chaîne de retour (ou
chaîne de contrôle), opérateur de différence.
Savoir-faire expérimentaux :
- Visualiser l’évolution d’une grandeur lors d’une perturbation (vitesse, position ...)
- Identifier l’action d’un bouclage sur les caractéristiques d’un système asservi : rapidité de la
réponse, stabilité, précision.
S4.4.2 Les capteurs
Connaissances scientifiques :
- Énoncer que le rôle d’un capteur est de transformer une grandeur physique en une grandeur
électrique.
- Énoncer les caractéristiques d’un signal analogique et numérique.
- Énoncer que le signal délivré par un capteur peut être analogique ou numérique.
- Définir les principales caractéristiques statiques d'un capteur : sensibilité, linéarité, fidélité, justesse,
résolution, finesse, étendue de mesure.
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Savoir-faire théoriques :
- Identifier la grandeur physique saisie par un capteur et la nature et le caractère (numérique,
analogique) de la grandeur de sortie.
- Exploiter la caractéristique de transfert d’un capteur pour modéliser la relation entre sa grandeur
d’entrée et sa grandeur de sortie.
- Utiliser la relation entre grandeur de sortie et grandeur d'entrée du capteur fournie par sa
documentation technique.
Savoir-faire expérimentaux :
- Déterminer la sensibilité d’un capteur au choix.
S4.4.3 : Les conversions analogique numérique et numérique analogique
Connaissances scientifiques :
- Définir un convertisseur analogique-numérique (C.A.N) par la relation entre sa grandeur de sortie et
sa grandeur d’entrée.
- Définir un convertisseur numérique-analogique (C.N.A) par la relation entre sa grandeur de sortie et
sa grandeur d’entrée.
- Définir les termes : résolution, quantum, temps de conversion.
- Énoncer la nécessité d’échantillonner et de bloquer une grandeur analogique à l’entrée d’un C.A.N.
Savoir-faire théoriques :
- Exploiter la caractéristique sortie/entrée d’un C.N.A pour déterminer le quantum.
- Exploiter la caractéristique sortie/entrée d’un C.A.N pour déterminer la résolution.
- Calculer la tension de sortie d’un C.N.A, le nombre à convertir et le quantum étant donnés.
Savoir-faire expérimentaux :
- Tracer la caractéristique de transfert d’un C.N.A
S4.5 Machines électriques : principes et pilotages
Connaissances scientifiques :
- Citer des grandeurs de commande (U, I et f) agissant sur les paramètres mécaniques (C et Ω) d’un
convertisseur électromécanique.
- Énoncer la définition de la puissance absorbée et de la puissance utile pour une machine électrique.
- Énoncer la définition d’un bilan global des puissances pour un convertisseur électromécanique.
- Citer l’expression de la puissance mécanique mise en jeu pour une machine.
- Énoncer qu'un convertisseur alternatif-continu permet d’obtenir une grandeur de valeur moyenne
constante ou réglable à partir d’une source alternative.
- Énoncer qu'un convertisseur continu-continu permet d’obtenir une grandeur de valeur moyenne
réglable à partir d’une source continue fixe.
- Énoncer qu'un convertisseur continu-alternatif permet d’obtenir une grandeur alternative
(éventuellement réglable en fréquence et en amplitude) à partir d’une source continue.
- Énoncer qu'un hacheur est un exemple de convertisseur continu-continu.
- Énoncer qu'un onduleur autonome de tension est un exemple de convertisseur continu-alternatif.
- Citer des exemples de convertisseurs statiques : redresseurs, hacheurs, alimentations à découpage,
onduleurs…
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CCF en physique appliquée au BTS IPM
Savoir faire théoriques
- Exploiter la caractéristique mécanique d'un moteur électrique et celle de sa charge mécanique pour
déterminer graphiquement le point de fonctionnement en régime permanent du groupe moteur-charge.
- Utiliser le vocabulaire minimum propre à l’Electronique de puissance (notamment la définition des
familles de convertisseurs) pour pouvoir communiquer avec les spécialistes.
- Indiquer le type de convertisseur statique permettant d’alimenter une machine électrique donnée à
partir d’une source électrique imposée.
Savoir faire expérimentaux :
- Relever la caractéristique Couple-Vitesse d’une machine
- Déterminer le point de fonctionnement d’un ensemble Moteur-Charge
- Relever les chronogrammes types et les grandeurs pertinentes permettant de caractériser un
convertisseur statique.
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Savoir-Faire expérimentaux en physique appliquée en STS I.P.M
Câblage (non évalué en CCF)
Savoir - Faire: Interpréter la plaque signalétique
Choisir l’alimentation à utiliser
Câbler en respectant les règles de sécurité
Multimètres, wattmètres et pinces
Savoir - Faire:
Choisir la fonction (V, A, Hz, , W)
Brancher l’appareil
Choisir la position AC, DC ou AC+DC
Sélectionner le calibre optimal
Pour mesurer :
- la valeur d’une grandeur physique
- une valeur moyenne, une valeur efficace (A, V)
- une puissance moyenne en monophasé et en triphasé (W).
Savoir - Faire :
L’oscilloscope ou système d’acquisition
Régler les zéros
Régler la sensibilité de la base de temps
Régler la fréquence d’échantillonnage
Régler la sensibilité des amplificateurs de voies
Choisir la position AC ou DC
Pour visualiser : - un signal référencé par rapport à la terre
- un courant à l’aide d’une sonde ampèremétrique
Pour mesurer : - la valeur d’une tension
- une durée (période, temps de montée, cste de temps..)
- une différence de phase entre deux tensions sinusoïdales,
- un rapport cyclique,
- la valeur moyenne, la valeur de l’ondulation d’une tension.
Pour relever :
- le chronogramme d’une tension avec indication des coordonnées des points remarquables
- plus de deux oscillogrammes en concordance de temps
Le générateur de fonctions
Savoir - Faire :
Choisir le type de signal
Régler l’amplitude du signal
Régler l’offset du signal
Régler la fréquence du signal
Régler le rapport cyclique du signal
Pour générer un signal périodique de caractéristiques données: forme, amplitude, fréquence et rapport cyclique
Les outils informatiques
Savoir- Faire :
Utiliser un tableur
Utiliser une carte d’acquisition
Utiliser un logiciel d’exploitation
Utiliser un logiciel de simulation
Pour tracer une courbe de tendance et établir l’équation associée
Pour relever :
-la réponse d’un système
-les valeurs ou les variations des grandeurs physiques, mesurées ou obtenues en utilisant les
fonctionnalités de l’outil
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