Révision les signaux électriques Les signaux électriques Définition : Un signal est la variation d’une grandeur électrique qui peut être soit une tension soit un courant. 1- Classification Il existe 3 grands types de signaux : Les signaux analogiques Ce sont des signaux qui varient de façon continue dans le temps, ils ne sont pas représentatifs d’une logique particulière. Exemples : Tension image de la température extérieure Tension image de l’ensoleillement Tension image de la vitesse du vent. u(t) t Les signaux logiques Ils ne peuvent prendre que deux valeurs distinctes, ils sont donc discontinus et chacune des valeurs correspond à une logique particulière. Exemples : La température extérieure > 10°C => U=5V sinon U=0V Présence de lumière. => I=5mA absence I=0mA Vitesse du vent > 20m/s => U=5V sinon U=0v S 0 0 00 Les signaux numériques 1 E/2 E Ils ressemblent aux signaux logiques mais leur signification est différente, ils représentent un nombre codé en binaire. Exemples : Signal numérique représentatif d’une dimension sur une machine outil, d’une température sur un thermomètre numérique ... 11 1 1 0 11 01 1 00 1 0 E(V) 0 0 Les signaux électriques Séquence 3 Page 1 / 7 SI 2- Mode de représentation On représente les tensions et les courants dans un repère orthonormé. On indique sur l’axe des abscisses, le temps et son unité. On indique sur l’axe des ordonnées la grandeur représentée ainsi que son unité (multiple ou sous-multiple). Lorsque la grandeur en ordonnée est une tension issue1 d’un circuit logique on parle de chronogrammes. (Graphe en fonction du temps). La représentation la plus courante est une représentation temporelle de la fonction, par exemple u= f(t). Cette représentation naturelle correspond à ce que l'on peut visualiser sur l'écran d'un oscilloscope. 3- Caractérisation On caractérise un signal par : Sa forme. Sa période T en seconde(s) Sa fréquence f = 1/T en hertz (Hz). Son amplitude. Page 2 / 7 SI Sa valeur moyenne. Sa valeur efficace. Formes particulières : Sinusoïdale, triangulaire (symétrique, asymétrique), rectangulaire. Un signal est toujours la somme de deux composantes, une constante ou continue (la valeur moyenne) et l’autre variable. Composante variable U + Composante continue t U = Signal complet t U t On dit d’un signal qu’il est alternatif si sa valeur moyenne est nulle. Cas particulier d’un signal alternatif sinusoïdal Dans ce cas on définit une valeur dite efficace pour caractériser le fait que le passage de ce signal dans une résistance pure provoque un dégagement de chaleur malgré une valeur moyenne nulle. U efficace =Umax/ √2 en régime sinusoïdal Cas particulier d’un signal rectangulaire Page 3 / 7 SI Pour définir avec précision U =1/2 U =1 t U =3/4 t la forme du signal on précise le rapport cyclique du signal. α = Durée du niveau haut/période du signal t Calcul de la valeur moyenne de signaux simples On calcule la valeur moyenne d’un signal en faisant la somme sur une période des aires se trouvant entre la courbe et l’axe des abscisses en comptant positives les aires situées au dessus de l’axe et négatives celles situées au dessous et en divisant le tout par la période. Exemple : Page 4 / 7 SI 4- MESURE DES CARACTERISTIQUES D'UN SIGNAL Pour visualiser la forme d' un signal électrique u(t) on utilise un oscilloscope branché en parallèle voir figure ci-dessous. L'oscilloscope permet de mesurer toutes les caractéristiques électriques d'une tension : la valeur moyenne et efficace mais aussi l'amplitude et la période. En position DC l'oscilloscope affiche la forme réelle du signal et en position AC uniquement la composante alternative de celui-ci. Le voltmètre mesure la grandeur moyenne en position DC, la grandeur efficace en position AC si celui-ci est alternatif sinusoïdale pur et en position AC + DC (ou TRMS) la valeur efficace vrai si le signal est périodique de forme quelconque comme le signal ci-dessous. Pour visualiser un courant on utilise une pince ampèremétrique analogique (pince de gauche ci-dessous) connectée sur un oscilloscope. On entoure le fil dans lequel on désire visualiser et mesurer les caractéristiques électriques d'un courant électrique. Page 5 / 7 SI pince courant instantané pince courant mesure Exercices 1. Signal sinusoïdal alternatif Un signal électrique est mesuré par un oscilloscope : Calculer : Amplitude : A = Tension maximale : Umax = Tension efficace : Ueff = Période : T = Fréquence : f = 1 Rapport cyclique d'un signal rectangulaire On relève le signal périodique rectangulaire ci-contre (échelle 60 ms/div). Calculer son rapport cyclique . t t1 T Page 6 / 7 SI 2 Caractérisation des signaux Donner la définition : d'un signal alternatif d'un signal périodique Page 7 / 7
