TÉLESCOPE ETX90PE-LNT Contrat Raquette 1

Baccalauréat STI Électronique 2010
Épreuve de construction électronique
TÉLESCOPE ETX90PE-LNT
Contrat Raquette 1
Académie d'Aix-Marseille
Lycées technologiques de la Méditerranée et de Don Bosco
Contrat Raquette 1 (V1.0).odt - 18/01/10
Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Sommaire
Le déroulement de l'épreuve..........................................................................................3
L'astronomie...................................................................................................................5
Le télescope ETX90PE-LNT de Meade............................................................................6
1 -Questions d'ordre général...............................................................................................................6
2 -Utilisation du télescope...................................................................................................................6
2.1 -1ère mise en service................................................................................................................6
2.2 -Configuration...........................................................................................................................7
2.3 -Utilisation.................................................................................................................................7
2.4 -L'alignement automatique.......................................................................................................7
2.5 -Stellarium ................................................................................................................................7
3 -Communications entre les objets techniques.................................................................................8
3.1 -La communication entre l'Autostar et les cartes moteur.......................................................8
3.2 -La communication entre l'Autostar et le LNT........................................................................8
4 -Étude du matériel............................................................................................................................9
4.1 -L'alimentation..........................................................................................................................9
4.2 -La motorisation........................................................................................................................9
Le système didactisé.....................................................................................................10
5 -Analyse fonctionnelle....................................................................................................................10
6 -Distribution des alimentations......................................................................................................10
6.1 -Raquette - Télescope - Contrôleur moteur – Capteurs optiques – Carte alignement..........10
6.2 -Raquette - Contrôleur moteur – Capteurs optiques.............................................................11
6.3 -Raquette – Carte alignement.................................................................................................11
7 -Fabrication et tests.......................................................................................................................12
8 -L'alimentation................................................................................................................................12
9 -Afficheur LCD................................................................................................................................12
9.1 -Étude de la fonction « Afficher »..........................................................................................12
9.2 -Étude de la fonction « Commander l'afficheur LCD »..........................................................13
10 -Clavier..........................................................................................................................................14
10.1 -Étude de la fonction « Détecter l'appui sur une touche »..................................................14
10.2 -Étude de la fonction « Acquérir le code de la touche ».....................................................15
11 -Étude de la fonction « Mesurer la tension d'alimentation »......................................................16
12 -Communication avec le contrôleur de moteur d'azimut............................................................17
12.1 -Étude de la fonction « Communiquer avec le contrôleur moteur AZ ».............................17
13 -Étude de la liaison série avec le PC (Stellarium).......................................................................19
13.1 -Fonction « Adapter les niveaux de tension »......................................................................19
13.2 -Fonction « Communiquer avec le PC »...............................................................................20
14 -Validation du fonctionnement de la raquette.............................................................................21
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Le déroulement de l'épreuve
Le déroulement de l'épreuve
Deux éléments interviennent dans l’épreuve :
▪
Le dossier fourni par le candidat.
▪
L’oral face au jury composé d’un professeur de Physique Appliquée et d’un professeur de
Construction Électronique, lesquels professeurs ont pris connaissance au préalable du dossier
proposé par le candidat.
Déroulement de l’épreuve :
Épreuve orale, durée 40 minutes :
▪
Environ 10 minutes d’exposé du candidat présentant son travail.
▪
Environ 20 minutes d’interrogation ayant trait à l’exposé ou au contenu du dossier.
▪
Environ 10 minutes d’expérimentation matérielle et/ou logicielle.
L’évaluation
L’épreuve a pour coefficient 9 :
▪
2 points affectés à la notation du dossier du candidat. La non production d’un dossier original
(exemple : deux dossiers identiques photocopiés) entraîne ipso facto la non évaluation par les
membres du jury des dossiers incriminés. De plus, les membres du jury s’assureront lorsque
les documents fournis par le candidat sont des originaux, que le candidat en est bien l’auteur.
▪
7 points affectés à la notation de la prestation orale du candidat (1 point pour l'exposé oral de
10mn, 4 points pour les 20mn de questions et 2 points pour les 10mn de TP).
▪
Outre le dossier et la prestation orale permettant l’évaluation du candidat, les membres du jury
ont accès à la Fiche Livret Scolaire du candidat établie par l’équipe pédagogique de
l’établissement (professeurs de Physique Appliquée, de Construction Mécanique, de
Construction Électronique). A la vue des informations portées sur cette fiche, les membres du
jury peuvent, si cela s’avère judicieux, ajuster la note du candidat si la Fiche Livret Scolaire
traduit un résultat scolaire plus satisfaisant que la prestation à l’examen. En conséquence la
note pourra être augmentée. Les points additionnels éventuels affectés au candidat ne peuvent
excéder 2 points sur 20.
Le jour de l’oral, l’élève se présentera muni de :
▪
Un double de son dossier,
▪
Les documentations techniques nécessaires à l’analyse des fonctions citées au contrat.
▪
Un diaporama pourra être projeté à l’initiative du candidat mais la « forme » ne devra pas
prendre le pas sur le « fond ». L’exploitation des documents et divers schémas se fera sur
transparents ou diapos.
Le dossier du candidat
Le dossier fourni par le candidat doit être une production personnelle. Il n’excédera pas 50 pages. Il
peut être dactylographié ou manuscrit, le choix étant laissé au candidat. Un dossier manuscrit est tout à
fait recevable dès lors qu’il est soigné, correctement présenté, clair et propre. Dans les deux cas, seuls des
documents originaux présentés dans le dossier sont recevables et susceptibles d’une évaluation. Le dossier
devra être paginé.
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Le déroulement de l'épreuve
Doit apparaître dans le dossier :
▪
Une page de garde stipulant le nom du candidat, son établissement, le nom du contrat qui lui a
été confié, le nom des coéquipiers.
▪
Un sommaire.
▪
La rédaction claire des compte-rendus des études demandées dans le contrat.
▪
Les études des fonctions doivent être illustrés par des extraits de schémas structurels et de
documentation constructeur s'ils sont exploités, des résultats de mesures, de simulations...
▪
La liste des TP de physique appliquée effectués
▪
Le TP de contrôle de Physique Appliquée.
▪
Les comptes-rendus des travaux pratiques de Construction Mécanique.
Contenu du dossier / Épreuve orale
Ce tableau précise à minima quel doit être le contenu de votre dossier et les points sur lesquels vous serez
évalué lors de l'épreuve orale.
Dossier
Interrogation
orale
Travaux
Pratiques
Présentation :
•
La problématique : Observer facilement un objet céleste
•
L'astronomie


Le télescope ETX90PE-LNT de Meade :
•
Questions d'ordre général


•
Utilisation du télescope



•
Communications entre les objets techniques



•
Étude du matériel

Le système didactisé :
•
Analyse fonctionnelle

•
Distribution des alimentations

•
Fabrication et tests
•
Étude des fonctions demandées dans le contrat
•
Validation du fonctionnement de la carte didactisée





Lors de l'évaluation orale, il sera demandé au candidat de resituer dans le thème les supports des TP de
physique présentés dans le dossier et d'en expliquer leur fonctionnalité.
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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L'astronomie
L'astronomie
•
Définir le terme astronomie.
•
Avec quel autre mot ne doit-il pas être confondu ?
•
Définir les objets célestes suivants :
•
étoile
•
planète
•
satellite
•
constellation
•
système solaire
•
galaxie
•
voie lactée
•
Comment repérer depuis la Terre un objet céleste dans le ciel ?
•
Qu'est-ce que le catalogue « Messier » ? Donner un exemple.
•
Qu'appelle-t-on magnitude ?
•
Pourquoi la date, l'heure et le lieu d'observation sont des paramètres importants pour le repérage d'un
objet céleste ?
•
Distinguer les deux instruments d'observation que sont la lunette astronomique et le télescope.
•
Différencier les télescopes de Newton et Cassegrain.
•
Expliciter les termes d'optique :
•
objectif
•
oculaire
•
longueur focale
•
rapport d'ouverture f/D
•
monture
•
Expliquer pourquoi la motorisation d'un télescope est souhaitable.
•
Quelles sont les différentes montures d'un télescope ? Expliquer brièvement.
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Le télescope ETX90PE-LNT de Meade
Le télescope ETX90PE-LNT de Meade
1 - Questions d'ordre général
•
Pourquoi le diamètre et la longueur focale de l'objectif sont des critères de choix importants d'un
télescope ?
•
Donner les valeurs correspondantes pour l'ETX-90PE.
•
Exprimer la formule du grossissement d'un télescope.
•
Donner une application numérique à partir des caractéristiques du télescope ETX-90PE (oculaire au
choix de l'élève).
•
Énumérer les fonctions (modules) électroniques embarquées dans le LNT.
•
Quel est le nom donné au dispositif de visée ? Décrire brièvement sa composition et son utilisation.
•
Identifier les différents Objets Techniques de l'ETX-90PE.
•
Quel nom est donné à la raquette de commande des télescopes série ETX de Meade ?
•
Décrire brièvement le rôle de chacune de ses touches.
•
Indiquer le rôle des six menus principaux de l'Autostar.
•
Détailler et expliquer les étapes d'une procédure d'alignement d'un télescope classique (Sans LNT) sur
une monture équatoriale.
2 - Utilisation du télescope
Vous devez être capable d'utiliser et de configurer correctement le télescope. Pour cela, utilisez le mode
d'emploi et le matériel qui est à votre disposition. Les étapes ci-dessous doivent vous permettre
d'appréhender le fonctionnement du système. Cependant, rien ne saurait remplacer votre propre
curiosité pour tout comprendre.
2.1 - 1ère mise en service
• Suivre la procédure « Démarrage rapide » du mode d'emploi pour mettre en service le télescope.
Remarque : Le télescope a certainement déjà été configuré précédemment. Il est donc nécessaire de faire
un RESET de l'Autostar pour effectuer normalement la 1ère mise en service.
•
L'extrait de la procédure de « Démarrage rapide » du mode d'emploi donné ci-dessous correspond à
une ancienne version du firmware de l'Autostar. Rédiger la procédure correcte.
Extraits du paragraphe « Démarrage rapide » de la documentation du télescope ETX90PE-LNT
Mettez l’interrupteur d’alimentation en position ON. Un message de droit d'auteur apparaît sur l’affichage à cristaux liquides de l’Autostar,
suivi d’un avertissement sur le danger d’observer le Soleil. Appuyer sur la touche indiquée par le message de l’autostar pour accepter
l'avertissement sur le Soleil.
Le message "Getting Started" s'affiche. Appuyez sur ENTER pour passer ce message.
L'Autostar affiche alors : "Location Option: 1-Zipcode 2-City”". La fonction Zipcode est réservée à la mise en station en un lieu situé aux
États Unis d’Amérique.
Appuyez sur la touche 2 si vous voulez saisir le lieu de votre site d’observation dans la liste de pays et de villes. D'abord, à l’aide de la
touche de défilement, faites défiler les pays (inscrit par ordre alphabétique). Appuyez sur ENTER quand le pays souhaité s’affiche.
Ensuite, toujours à l’aide de la touche de défilement, faites défiler la liste de villes (elles aussi inscrites par ordre alphabétique). Appuyez
sur ENTER quand la ville la plus proche s’affiche.
"Modèle Télescope" s’affiche. A l’aide des touches de défilement, faites défiler la liste en boucle des modèles de télescope et appuyez
sur ENTER quand le modèle souhaité s’affiche.
L’écran affiche maintenant "Setup : Align."
Utilisez les flèches de la raquette de commande pour diriger le télescope vers le haut/bas et vers la droite/gauche, notamment pour
centrer les objets dans le champ de vision de l’oculaire.
Pour changer la vitesse de déplacement, appuyez sur une des touches numérotées de 1 à 9. 1 étant la vitesse la plus lente et 9 est le
plus rapide.
Assurez-vous que la commande de basculement du miroir est en position “UP”.
Pour repérer un objet, regardez dans le viseur en plaçant votre œil dans l’axe du viseur, sur côté du télescope, en orientant votre regard
parallèlement au tube principal. Faites la mise au point à l’aide de la molette.
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Le télescope ETX90PE-LNT de Meade
2.2 - Configuration
•
Configurer le lieu d'observation en ajoutant un nouveau site (par exemple le lycée en recherchant ses
coordonnées géographiques sur www.geoportail.fr).
•
Effectuer la calibration des moteurs (nécessaire par exemple pour utiliser l'Autostar sur un autre
télescope).
•
Régler la date et l'heure.
2.3 - Utilisation
•
Rechercher à l'aide de l'Autostar la date de la prochaine éclipse totale du soleil.
•
Rechercher, également à l'aide de l'Autostar, l'heure du lever de la lune à Houston (Texas) le jour où
Apollo 11 s'est posé dans la Mer de la Tranquillité.
2.4 - L'alignement automatique
•
Compléter l'algorithme suivant correspondant à la phase d'alignement automatique :
DEBUT
Affichage « ©06 Meade[42F] AUTOSTAR »
Bip
Affichage « Bienvenue sur AUTOSTAR »
Affichage : « 0 pour aligner MODE pour menu »
Attente appui sur Touche « 0 » ou « MODE » (Si Touche « 0 » : Pas d'alignement automatique → FIN)
Affichage : « Temps obtenant »
...
2.5 - Stellarium
Connecter l'Autostar à un PC par la liaison série. Exécuter le logiciel Stellarium de sorte que la
communication s'établisse avec le télescope (un cercle indiquant la partie du ciel pointée par le télescope
doit être visible sur Stellarium).
•
Indiquer à Stellarium les coordonnées géographiques de votre lieu d'observation.
•
Noter les coordonnées de la partie du ciel pointée par le télescope au moment de sa mise sous tension
(après le bip) puis après avoir appuyé sur « MODE » (sans faire l'alignement automatique).
•
Observer la phase d'alignement automatique et compléter sur l'algorigramme précédent, la position du
télescope pour les étapes importantes de l'alignement.
•
Il est possible d'utiliser toutes les fonctionnalités de l'Autostar comme si l'on se trouvait en pleine nuit
un train d'observer les étoiles. Stellarium montre ce que l'on devrait voir dans l'oculaire du télescope !
Par exemple on peut pointer un astre proposé dans le menu « Tour Guide » et vérifier sur Stellarium le
pointage.
•
Stellarium permet d'accélérer ou de reculer le temps. Vérifier si la prochaine éclipse totale du soleil
sera visible de votre lieu d'observation.
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Le télescope ETX90PE-LNT de Meade
3 - Communications entre les objets techniques
•
Identifier la partie du télescope où les signaux électriques associés aux informations du système sont
redistribuées. Décrire sa constitution
•
Nommer les différentes liaisons intervenant dans les échanges d'informations
•
Décrire les signaux électriques associés aux liaisons nommées précédemment.
3.1 - La communication entre l'Autostar et les cartes moteur
•
Flécher le cheminement des informations échangées entre la raquette et le contrôleur moteur AZ. (à
effectuer sur le schéma de câblage du télescope)
•
La trame suivante a été relevée sur le cordon reliant l'Autostar au télescope (CH1 : AZ_CLK ; CH2 :
AZ_DATA). Repérer les informations transmises et interpréter le message :
•
A l'aide d'un cordon adapté et d'un oscilloscope numérique, capturer et interpréter une trame de
communication lors de la rotation d'un moteur. Indiquer les conditions de mesure (moteur, vitesse,
sens de rotation).
3.2 - La communication entre l'Autostar et le LNT
•
Flécher le cheminement des informations échangées entre la raquette et le module L.N.T. (à effectuer
sur le schéma de câblage du télescope)
•
La trame suivante a été relevée sur le cordon reliant l'Autostar au télescope (CH1 : AUX_CLK ; CH2 :
AUX_DATA). Repérer les informations transmises, indiquez les octets émis par l'Autostar et ceux
envoyés par le LNT. Interpréter le message :
AUX_CLK
AUX_DATA
•
A l'aide d'un cordon adapté et d'un oscilloscope numérique, capturer et interpréter la communication
sur le bus AUX lors du BIP à la mise sous tension du télescope.
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Le télescope ETX90PE-LNT de Meade
4 - Étude du matériel
4.1 - L'alimentation
•
Mesurer le courant consommé pour les différentes situations suivantes :
•
télescope au repos
•
dans le cas du suivi d'une étoile
•
pour les différentes vitesses de rotation des moteurs.
•
pour les différentes vitesses de rotation du moteur d'azimut
•
pour les différentes vitesses de rotation du moteur d'altitude
•
Estimer l'autonomie du télescope en admettant qu'il ne fait que du suivi d'étoile et qu'il est alimenté
par des piles rechargeables (Voir document constructeur ENERGIZER NH15-2450). Comparer avec les
caractéristiques du télescope données par Meade dans le mode d'emploi.
•
Donner la tension d'alimentation du télescope lorsqu'il est alimenté par piles alcalines, par piles
rechargeables et lorsque les piles rechargeables sont déchargées.
4.2 - La motorisation
•
A partir des mesures de consommation effectuées précédemment, estimer le courant consommé par le
moteur d'azimut à pleine vitesse.
•
Mesurer la vitesse de rotation du télescope à pleine vitesse puis à partir de la documentation du
moteur et de la valeur du rapport de réduction, déduire la vitesse de rotation du moteur à plein régime.
•
Vérifier que le moteur MDP 1.16.011 est bien adapté.
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Le système didactisé
Le système didactisé
5 - Analyse fonctionnelle
•
Repérer l'objet technique que vous devez étudier sur le schéma fonctionnel de degré 1.
•
Indiquer le rôle et la nature de ses entrées / sorties.
6 - Distribution des alimentations
L'alimentation des cartes didactisées dépend de la configuration utilisée. Il peut éventuellement être
nécessaire d'alimenter indépendamment une ou plusieurs carte(s).
6.1 - Raquette - Télescope - Contrôleur moteur – Capteurs optiques – Carte alignement
•
Le télescope étant alimenté par les piles, vérifier que l'ensemble des cartes est bien alimenté. Pour
cela, tracer le parcours du courant d'alimentation sur le schéma.
PILES
Bornier
débrochable
J1
VBATT
2
1
Alignement
1
2
3
4
VBATT
RJ11 femelle
Connecteur AUX
JP4
1
2
3
4
5
6
7
8
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
Connecteur HBX
RJ45 femelle
Télescope
VCC = 5V
1
2
3
4
VBATT
VBATT
D2
VCC
RJ45 femelle
Connecteur
Raquette
D2
RÉGULATEUR
5V
VO
3
J4
VCC = 5V
HE10
Vers carte
Controleur Moteur
NAPPE
2
Raquette
10 fils
10 10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
GND
VI
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Capteurs
optiques
VALIM
1
3
J7
Vers Facade
Télescope
1
2
3
4
5
6
7
8
8
7
6
5
4
3
2
1
2
1
D1
VO
vers carte
MOTEUR AZ
RJ45 femelle
Port HBX
Vers Telescope
J2
VI
1
2
3
4
J6
J1
5V
1
RJ45 femelle
Vers Raquette
ou Port AUX
RJ45 male
Bornier
débrochable
RÉGULATEUR
D2
VALIM
JP3
1
2
3
4
5
6
7
8
RJ45 male
VBATT
1
2
3
4
CORDON CROISÉ TORSADÉ
D1
1
2
3
4
5
6
7
8
GND
1
2
3
4
J4
1
2
3
4
5
6
7
8
2
CORDON TORSADÉ RJ4/RJ8
JP6
HE10
Vers carte
Capteurs optiques
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
J2
J1
1
2
Bornier
débrochable
VCC
VBATT
D1
RÉGULATEUR
5V
1
VI
VO
3
VCC = 5V
2
GND
VALIM
Controleur moteur
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
6.2 - Raquette - Contrôleur moteur – Capteurs optiques
Rechercher sur quel connecteur d'alimentation (J1) il est nécessaire de brancher une alimentation
externe afin d'alimenter l'ensemble des cartes. Pour cela, tracer le parcours du courant d'alimentation
sur le schéma.
Vers Facade
Télescope
J6
1
2
3
4
5
6
7
8
RJ45 m ale
J7
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
D2
VBATT
CORDON CROISÉ TORSADÉ
VCC
RJ45 fem elle
Connecteur
Raquette
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Capteurs
optiques
8
7
6
5
4
3
2
1
J4
NAPPE
10 fils
HE10
Vers carte
Controleur Moteur
10 10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
•
RJ45 m ale
J1
J1
8
7
6
5
4
3
2
1
2
1
1
2
D2
VBATT
VCC
VBATT
D1
HE10
Vers carte
Capteurs optiques
J2
RJ45 fem elle
Port HBX
Vers Telescope
J2
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Bornier
débrochable
D1
Bornier
débrochable
VALIM
RÉGULATEUR
RÉGULATEUR
5V
1
3
5V
VCC = 5V
1
VALIM
VI
VO
VCC = 5V
2
2
Raquette
3
GND
VO
GND
VI
Controleur moteur
6.3 - Raquette – Carte alignement
•
Proposer une solution permettant d'alimenter l'ensemble des cartes. Pour cela, tracer le parcours du
courant d'alimentation sur le schéma.
Bornier
débrochable
J1
VBATT
2
1
Alignement
D1
1
2
3
4
5
6
7
8
8
7
6
5
4
3
2
1
RJ45 male
VBATT
RÉGULATEUR
D2
VALIM
5V
1
VI
VO
3
VCC = 5V
GND
J4
1
2
3
4
5
6
7
8
2
CORDON CROISÉ TORSADÉ
RJ45 femelle
Vers Raquette
ou Port AUX
RJ45 male
Bornier
débrochable
J1
RJ45 femelle
Port HBX
Vers Telescope
VBATT
8
7
6
5
4
3
2
1
2
1
J2
D1
D2
VALIM
RÉGULATEUR
5V
VI
VO
3
VCC = 5V
Raquette
Contrat Raquette 1 (V1.0).odt - 18/01/10
2
GND
1
Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
7 - Fabrication et tests
Se référer au document annexe qui explique la procédure de montage et de test de la carte.
8 - L'alimentation
Étude de la fonction « Alimenter »
Analyser cette fonction et notamment préciser les points suivants :
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Reproduire l'extrait du schéma structurel correspondant à cette fonction. Vous flécherez par la suite
toutes les grandeurs citées dans votre étude.
•
Dessiner le schéma fonctionnel du 2ème degré et repérer les structures associées.
•
Préciser le rôle et le dimensionnement de chaque composant.
•
Expliquer comment et contre quoi cette alimentation est protégée.
•
Effectuer l'étude thermique du régulateur afin de justifier le choix d'un boitier TO220 plutôt qu'un
TO92 :
•
Dans les conditions de fonctionnement normal (en mesurant le courant consommé par la carte)
•
Dans le cas le plus défavorable (conditions de fonctionnement extrêmes : tension d'entrée et
courant fourni maximums)
•
Justifier le choix de la technologie du régulateur (comparativement à un 78L05 par exemple).
•
Justifier le choix de la technologie des diodes Schottky (comparativement à une 1N4007 par exemple).
•
Produire un tableau de caractéristiques faisant apparaître les valeurs minimum et maximum des
grandeurs suivantes :
•
•
Tension d'entrée
•
Tension de sortie
•
Courant de sortie
Conclure sur la capacité de cette fonction à alimenter convenablement la carte.
9 - Afficheur LCD
9.1 - Étude de la fonction « Afficher »
Analyser cette fonction et notamment préciser les points suivants :
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Reproduire l'extrait du schéma structurel correspondant à cette fonction. Vous flécherez par la suite
toutes les grandeurs citées dans votre étude.
Principe de l'afficheur LCD
•
Expliquer le principe de fonctionnement d'un afficheur à cristaux liquides.
•
Faire varier la tension présente sur la patte n°3 de l'afficheur. Indiquer la plage de réglage possible et
l'effet produit sur l'afficheur.
Mesurer la valeur de cette tension permettant d'avoir le meilleur résultat.
Contrat Raquette 1 (V1.0).odt - 18/01/10
Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
9.2 - Étude de la fonction « Commander l'afficheur LCD »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : affichage_c1.mcp
Pour contrôler l'afficheur LCD, le programme utilise la bibliothèque de fonctions XLCD fournie par
microchip. Les fonctions disponibles sont décrites dans la section 3.2 du document
MPLAB_C18_Libraries_51297f.
Travail demandé
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Identifier les lignes du PIC qui sont utilisées pour contrôler l'afficheur LCD.
•
Pour pouvoir utiliser la bibliothèque fournie par Microchip, il faut renseigner le fichier xlcd.h pour
indiquer le câblage entre le PIC et l'afficheur LCD.
Compléter ce fichier conformément aux explications fournies dans celui-ci.
•
Justifier les paramètres passés à la fonction OpenXLCD dans le fichier initialisation.c.
A partir de la documentation de l'afficheur, indiquer la valeur de l'octet de commande (SET
FUNCTION) qui est envoyé à l'afficheur.
•
Rechercher dans la documentation de l'afficheur l'adresse du premier caractère de chaque ligne.
•
En utilisant les fonctions fournies par la bibliothèque XLCD, compléter le listing de la fonction
affiche_ligne2 dans le fichier affichage.c.
Tester le bon fonctionnement avec le programme fourni.
•
En utilisant les fonctions lcd_goto du fichier affichage.c et putcXLCD de la bibliothèque XLCD
compléter le fichier test_affichage.c conformément à l'algorigramme suivant :
Début
« Test affichage ---> »
Les ✱ indiquent les parties qui sont à
compléter dans le listing de la fonction
Afficher le caractère '>'
oui
pos < 16 ?
Attendre que la touche
soit relachée
non
Attendre qu'une touche
soit appuyée
Aller à la position 'pos'
✱
Afficher le caractère '-'
✱
pos = pos + 1
✱
Aller à la position 'pos'
✱
Afficher le caractère '>'
✱
Fin
« Test affichage ---> »
•
Tester le bon fonctionnement du programme.
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
10 - Clavier
10.1 - Étude de la fonction « Détecter l'appui sur une touche »
Analyser cette fonction et notamment préciser les points suivants :
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Reproduire l'extrait du schéma structurel correspondant à cette fonction. Vous flécherez par la suite
toutes les grandeurs citées dans votre étude.
Principe de l'encodeur clavier 74C923
•
Expliquer le rôle du circuit MM74C923.
•
Justifier le choix du circuit MM74C923 plutôt que du MM74C922 ?
•
A partir du schéma de la structure interne du circuit, indiquer l'état des signaux Y1 à Y5 lorsqu'aucune
touche n'est appuyée.
•
Expliquer le principe de fonctionnement du MM74C923N.
•
Expliquer le rôle des condensateurs C7 et C8.
•
Justifier le câblage de la broche 14.
L'encodeur clavier est équipé d'un dispositif anti-rebond qui attend pendant une durée déterminée par un
condensateur externe. Ceci introduit un retard entre l'appui d'une touche et l'activation du signal
CLAV_DA.
•
Justifier la nécessité ce de dispositif
•
A l'aide de la documentation du MM74C923N, déterminer la durée du retard entre l'appui sur une
touche et l'activation de CLAV_DA.
•
Mesurer ce retard à l'oscilloscope en visualisant Y1 et CLAV_DA.
Code correspondant aux touches
•
En effectuant des mesures sur la carte, compléter le tableau ci-dessous afin de donner le code
correspondant à chaque touche (de ENTER à * ) :
Touche
CLAV_E
CLAV_D
CLAV_C
CLAV_B
CLAV_A
Touche
Enter
2
Mode
3
Goto
4
Aide
5
Haut
6
Bas
7
Gauche
8
Droite
9
0
*
1
#
•
CLAV_E
CLAV_D
CLAV_C
CLAV_B
CLAV_A
Vérifier la compatibilité électrique entre le PIC et U2.
Restructuration :
•
Proposer une restructuration de cette fonction en utilisant un encodeur clavier I²C MAX7347.
•
Indiquer la correspondance entre les touches de la raquette et le n° de la touche codé dans le
MAX7347 (KEY n°).
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
10.2 - Étude de la fonction « Acquérir le code de la touche »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : clavier.mcp
Dans ce programme, le micro-contrôleur PIC détecte les appuis sur les touches du clavier et affiche le nom
de la touche appuyée sur l'afficheur LCD.
La fonction int_clavier() fonctionne par interruption, elle est appelée à chaque fois qu'il y a un
changement d'état sur CLAV_DA.
Algorigramme de la fonction int_clavier()
Début
Interruption
changement sur
le PORTB ?
oui
non
CLAV_DA = 1 ?
oui
non
touche_clavier = 0xFF
touche_clavier =
PORTA & 0b0011110
Décaler touche_clavier
de 1 bit à droite
RAZ drapeau interruption
Fin
Travail demandé
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Identifier les lignes du PIC qui reçoivent les signaux issus de l'encodeur de clavier. Indiquer la
particularité de la ligne utilisée pour recevoir le signal CLAV_DA (voir documentation du PIC18F4620
section 10.8 PORTB Interrupt-on-Change).
•
Analyser et commenter la partie du listing de la fonction initialisation() relative à la configuration des
interruptions. Expliquer brièvement ce qui va se passer lorsque l'on appuie ou relâche une touche du
clavier.
•
En analysant l'algorigramme et le listing de la fonction int_clavier(), indiquer quel sera le contenu des
bits de la variable touche_clavier suivant qu'une touche est appuyée ou relâchée.
•
Compléter le fichier definitions.h avec les codes numériques correspondant à chaque touche (Aidez
vous des résultats de l'étude de la fonction « Détecter l'appui sur une touche »).
Tester le bon fonctionnement du programme.
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
11 - Étude de la fonction « Mesurer la tension d'alimentation »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : mesurer VALIM.mcp
Dans ce programme, le micro-contrôleur PIC utilise le convertisseur analogique/numérique pour mesurer
la valeur de la tension MESALIM. Il calcule ensuite la valeur de la tension VALIM et l'affiche sur l'afficheur
LCD. Il affiche également un message « Batterie faible » si la valeur de la tension VALIM descend en
dessous d'un certain seuil.
La valeur de la tension VALIM exprimée en dizaine de mV est stockée dans la variable valeur_valim.
Travail demandé
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Reproduire l'extrait du schéma structurel correspondant à cette fonction. Vous flécherez par la suite
toutes les grandeurs citées dans votre étude.
•
Repérer la patte du PIC qui reçoit la tension MESALIM. A quel module du PIC est-elle associée ?
•
Analyser la configuration du CAN réalisée dans la fonction initialisation() et compléter le schéma bloc
(figure 19.1) de la documentation du PIC 18F4620 pour mettre en évidence la configuration choisie.
•
Compte-tenu des tensions de référence du CAN, justifier l'utilisation de R3 et R4. Indiquer la relation
existant entre MESALIM et VALIM.
•
Compte-tenu de la justification choisie pour le résultat (bit ADFM de ADCON2) et que seul le registre
ADRESH est utilisé par le programme, déterminer la résolution effective du CAN et le quantum.
•
Fixer la tension VALIM à 9V et relever la valeur correspondante de ADRESH avec MPLAB.
Justifier le résultat obtenu.
•
Établir l'algorigramme de la fonction mesure_valim().
•
Déterminer à quelle valeur de VALIM correspondent les 2 valeurs de ADRESH qui fixent l'affichage et
l'effacement du message « Batterie faible ».
•
A l'aide de la documentation des piles rechargeables ENERGIZER NH15-2450, justifier la valeur qui
déclenche l'apparition du message « batterie faible ».
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
12 - Communication avec le contrôleur de moteur d'azimut
12.1 - Étude de la fonction « Communiquer avec le contrôleur moteur AZ »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : communication AZ.mcp
Ce programme permet de commander la rotation azimutale du télescope dans les deux sens à vitesse
maximale. Pour cela il utilise un ensemble de fonctions qui se trouvent dans le fichier
commandes moteur.c et les indicateurs binaires suivants :
˖ validation_status : permet de valider l'envoi de la commande « status » au contrôleur moteur
toutes les 50ms lorsqu'il est à 1.
˖ erreur_communication_AZ : permet d'indiquer qu'il a eu une erreur de communication entre la
raquette et le contrôleur moteur lorsqu'il est à 1.
Travail demandé
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Identifier les lignes du PIC qui sont utilisées pour communiquer avec le contrôleur moteur d'azimut.
•
Rechercher dans le dossier technique comment se déroule la communication entre la raquette et le
contrôleur moteur d'azimut pour envoyer les commandes suivantes :
˖ « rotation dans le sens horaire à vitesse maximale »
˖ « rotation dans le sens anti-horaire à vitesse maximale »
˖ « arrêt du moteur »
•
Les fonctions qui permettent d'envoyer des commandes au contrôleur moteur d'azimut suivent
l'algorigramme suivant :
Début
Dévalider la commande
« status »
Initialiser la
communication
erreur de
communication ?
oui
non
Placer AZ DATA en sortie
Envoyer la commande
Placer AZ DATA en entrée
Valider la commande
« status »
Fin
Établir
la
correspondance
entre
cet
algorigramme
et
rotation_AZ_Vmax_sensH() (voir fichier commandes moteur.c).
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
le
listing
de
la
fonction
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
•
Le système didactisé
Pour envoyer un octet au contrôleur de moteur, la raquette utilise la fonction envoie_octet_AZ(octet)
qui répond à l'algorigramme suivant :
Début
i=0
oui
i<8?
non
oui
bit de poids fort
de octet = 1 ?
AZ DATA = 1
non
AZ DATA = 0
temporisation 90µs
AZ_CLK = 0
temporisation 90µs
AZ_CLK = 1
décaler octet d'un bit
vers la gauche
i=i+1
Fin
Compléter les chronogrammes des signaux AZ CLK et AZ DATA lorsqu'on appelle la fonction
envoie_octet_AZ(0x62) :
Appel de la fonction
envoie_octet_AZ(0x62)
90µs
AZ CLK
t
AZ DATA
t
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
•
A quels instants le signal AZ DATA est-il positionné par la raquette puis lu par le contrôleur moteur ?
Vérifier que cela est bien conforme au protocole de communication.
•
La durée des états haut et bas du signal AZ CLK est fixée à 90µs en utilisant la fonction Delay10TCYx
décrite dans la section 4.5 du document MPLAB_C18_Libraries_51297f.
Justifier la valeur passée en paramètre à cette fonction (voir début du fichier commandes moteur.c).
•
Compléter le listing des fonctions rotation_AZ_Vmax_sensAH() et arret_moteur_AZ(), puis tester le
bon fonctionnement du programme (voir fichier commandes moteur.c).
•
Avec un oscilloscope numérique, relever et analyser la communication entre la raquette et le
contrôleur moteur lors de l'envoi de la commande « rotation dans le sens horaire à vitesse maximale ».
Pour cela :
˖ Modifier le listing de la fonction correspondante pour mettre la ligne RE1 du PIC à 1 au début de
la fonction et à 0 à la fin.
˖ Régler la synchronisation de l'oscilloscope pour utiliser l'entrée de déclenchement externe reliée
au point test RE1.
˖ Effectuer le relevé des signaux des signaux AZ CLK et AZ DATA (Comme cela est expliqué lors
d'un TP de Physique appliquée, vous devez utiliser des sondes atténuatrices).
˖ Vérifier la valeur de la période du signal AZ CLK.
˖ Repérer sur votre relevé la phase d'initialisation de la communication et l'envoi de l'octet de
commande.
13 - Étude de la liaison série avec le PC (Stellarium)
13.1 - Fonction « Adapter les niveaux de tension »
Analyser cette fonction et notamment préciser les points suivants :
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Reproduire l'extrait du schéma structurel correspondant à cette fonction. Vous flécherez par la suite
toutes les grandeurs citées dans votre étude.
•
Préciser les caractéristiques principales du circuit U3.
•
Expliquer comment U3 génère des tensions de ±10V.
•
Visualiser à l'oscilloscope les signaux TXRS232 et TX, les comparer. Pour cela, vous devez :
•
Programmer la raquette avec le programme complet (« raquette.mcp »).
•
Connecter un câble série entre la raquette et un PC, lancer « Terminal.exe » (régler la
communication à 9600 bauds, 8 bits de donnée, 1 bit de stop, pas de parité).
•
Mettre la raquette en mode test.
•
Lancer le test d'émission série (le message « RS232 test liaison série » doit s'afficher sur le PC).
•
Vérifier à l'oscilloscope que la communication s'établit bien à 9600 bauds.
•
Visualiser également les signaux RXRS232 et RX, les comparer.
•
Repérer sur un oscillogramme, les bits de start, de donnée et de stop.
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
13.2 - Fonction « Communiquer avec le PC »
Présentation
Projet MPLAB utilisé : communication stellarium.mcp
Ce programme permet de communiquer la position pointée par le télescope au logiciel Stellarium. Le
programme ne pilote pas réellement le télescope mais se contente d'afficher la position qui est transmise
sur la liaison série. Celle-ci peut être modifiée avec les touches de direction.
La communication se fait au moyen du programme TelescopeServer qui interroge périodiquement la
raquette via la liaison série, puis il communique cette position à Stellarium.
Le PIC utilise le module de communication série EUSART pour transmettre et recevoir des informations
sur la liaison série.
Travail demandé
•
Indiquer le rôle de cette fonction et la nature des entrées / sorties.
•
Identifier les lignes du PIC qui sont utilisées par cette fonction. A quel module du PIC sont-elles
associées ?
•
Analyser et commenter la partie de la fonction initialisation() relative à la configuration du port série.
Justifier la valeur écrite dans le registre SPBRG.
•
Le logiciel TelescopeServer utilise les commandes :GR# et :GD# pour interroger la raquette.
Rechercher dans le document Autostar-LX200CommandSet.pdf la signification de ces commandes.
Quel est le type de coordonnées utilisées ?
•
Lorsque la raquette reçoit un octet sur la liaison série, la fonction d'interruption it_prioritaire() est
automatiquement appelée (voir fichier int_high (liaison série).c). Celle-ci utilise le tableau de caractères
cde_recue[], la variable d'indice i et les indicateurs binaires demande_AD et demande_DEC.
En analysant le listing de la fonction it_prioritaire() compléter le tableau suivant en indiquant l'état
des variables à la fin de la fonction lors de la réception des caractères indiqués :
valeur initiale
i
cde_recue[0]
cde_recue[1]
demande_AD
demande_DEC
0
-
-
0
0
réception de ':'
réception de 'G'
réception de 'R'
réception de '#'
•
Pour quelle commande reçue sur la liaison série les indicateurs binaires demande_AD et
demande_DEC sont ils positionnés à 1 ?
Vérifier dans le listing de la fonction affiche_position() que la raquette envoie bien les coordonnées
correspondantes quand ces indicateurs sont mis à 1.
•
Valider le fonctionnement en faisant communiquer la raquette avec Stellarium, pour cela :
˖ Programmer la raquette avec le projet communication stellarium.mcp.
˖ Lancer le logiciel Stellarium avec le fichier de commande Stellarium.bat (TelescopeServer est
automatiquement lancé également).
˖ Vérifier dans la fenêtre de TelescopeServer que la communication avec la raquette est bien
établie.
˖ Dans Stellarium, désactiver l'affichage du sol et de l'atmosphère et afficher la grille de
coordonnées équatoriales.
˖ Vérifier que lorsque vous modifier la position affichée sur la raquette, le symbole représentant le
télescope suit cette position dans Stellarium.
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Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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Contrat Raquette 1 (V1.0)
Le système didactisé
14 - Validation du fonctionnement de la raquette
Vérifier que la raquette fonctionne correctement dans le cadre d'un usage normal, c'est-à-dire connectée à
un télescope à la place de l'Autostar. Pour cela il est demandé de :
•
Programmer la raquette avec le programme complet (« raquette.mcp »).
•
Connecter la raquette sur le port HBX du télescope. La raquette est alimentée par le télescope : ne pas
brancher d'alimentation externe.
•
Mettre en service le télescope.
•
Vérifier le bon fonctionnement des points suivants :
•
Calibration et pilotage des deux moteurs : La vitesse de rotation doit pouvoir être choisie à l'aide
des touches numériques, conformément à l'Autostar.
•
Communication avec le LNT :
•
•
•
Date et heure
•
Configuration du Smartfinder
Réglage de la luminosité de l'afficheur.
Effectuer un « alignement » avec la raquette didactisée : Menu <Configuration> → Alignement.
Vérifier que la raquette pilote le télescope afin d'avoir le tube à l'horizontale et pointé vers le nord.
Contrat Raquette 1 (V1.0).odt - 18/01/10
Thème 2010 : Télescope ETX90PE-LNT
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