Système AGRITEC, enseignement de la physique appliquée

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BTS Systèmes Electroniques
PHYSIQUE APPLIQUEE
Exemple de séquence
d’enseignement
Système : "Mesure de maturité"
AGROTEC
Valérie MONTURET - Lycée Pape Clément - PESSAC
1
UN SYSTEME
UN PROBLEME
Un système :
L’appareil de mesure de maturité
Un problème technologique :
Mesure du taux de sucre et du taux d’acidité
Mesure du taux d’humidité
Un problème scientifique :
Mesure de la température
Mesure du courant
Mesure du déphasage courant / tension
2
Séquence type : PHASE 1
 Activité 1 :
Description des phénomènes
physiques (acidité, taux de sucre…)
Présentation du problème scientifique
Elaboration de solutions fonctionnelles
(capteur de température, amplificateur…)
Présentation du système :
caractéristiques de fonctionnement
(tension sinusoïdale : 2 à 5 V, 100 Hz; lecture des
données sur afficheur…), contraintes (tensions de
décalage des A.O…), schéma fonctionnel...
3
Séquence type : PHASE 1
 Activité 2 : TP - Cours sur le système
didactisé
Observation des signaux
Identification des fonctions
Analyse de la chaîne de transmission
B4
Systèmes de traitement
analogique du signal (p82)
4
Séquence type : PHASE 1
 Activités suivantes :
Cours / TD / TP / TP-Cours
portant sur 1 ou plusieurs fonctions
5 structures différentes
5 choix possibles
Sélection d’une ou plusieurs structures, en
fonction de la progression et de la difficulté
Plusieurs combinaisons possibles
5
Séquence type : PHASE 1
Choix 1 : Capteur de température
(sonde thermique Pt 100)
A1
Acquisition d’une grandeur
physique (p75)
6
Séquence type : PHASE 1
Choix 2 : Amplificateur d’instrumentation
Amplificateurs de petits signaux
B1
à large bande passante (p79)
+
Outils
Modélisation des composants en
fonctionnement linéaire (p94)
7
Séquence type : PHASE 1
Choix 3 : Filtre passe-bas
(cellules RC du 1er ordre)
B2
+
Outils
Filtrage passe-bas analogique
(p80)
Représentation complexe des
signaux sinusoïdaux (p91)
8
Séquence type : PHASE 1
Choix 4 : Multiplexeur
C3
Fonction multiplexage
(p83)
Choix 5 : CAN
C1
Convertisseurs analogique
numérique (p83)
9
Séquence type : PHASE 1
 Activité : Synthèse
Situation de la (ou des) fonctions
étudiées dans le contexte du système
(choix des structures selon les contraintes du système)
Formalisation des savoirs essentiels
Présentation des activités
d’approfondissement
10
Séquence type : PHASE 2
 Activités d’approfondissement :
Cours / TD / TP / TP-Cours
portant sur d’autres structures associées
à la (aux) fonction(s) étudiée(s)
en appui sur des systèmes présents ou non
En fonction des choix effectués
11
Séquence type : PHASE 2
Si choix 2 : Amplificateur d’instrumentation
B1
Amplification
(p79)
Amplificateurs de puissance
12
Séquence type : PHASE 2
Si choix 3 : Filtre passe-bas (1er ordre)
B2
Filtrage analogique passe-haut,
passe-bande, coupe-bande (p80)
Réponse harmonique
OU
Réponse indicielle
13
Séquence type : PHASE 2
Si choix 5 : CAN
C1
Chaîne de traitement numérique
du signal (p83)
Convertisseur numérique
analogique
14
Séquence type : PHASE 2
 Activité : Synthèse générale
Mise en évidence des différentes
structures associées à une même
fonction (structures étudiées antérieurement)
Formalisation des connaissances en
vue de l’évaluation
 Activité : Evaluation
Evaluation théorique
Evaluation expérimentale
15
Conclusion
 Système : "Mesure de maturité"
Nombre de fonctions limité
Fonctions incluses dans :
Partie A : L’acquisition et la restitution de l’information
Partie B : Le traitement analogique du signal
Partie C : Le traitement numérique du signal et de l’information
Niveau de difficulté différent selon les
fonctions
Système exploitable en
début de formation
16
Schéma fonctionnel
Capteur
électrique
Amplificateur
d’instrumentation
Redresseur
double
alternance
Filtre
passe-bas
I
Capteur
thermique
Amplificateur
d’instrumentation
T
Filtre
Multiplexeur
passe-bas
CAN
Partie A
j
Partie B
Partie C
Non traité
Comparateur
CPLD
µC
17
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