TP Mesure

Année scolaire 2019-2020 ; BTS1SNEC 

Sciences Physiques ; TP n° 1

APPAREILS DE MESURES

Objectifs : - Se familiariser avec le matériel usuel de la salle de mesures : GBF, oscilloscope,

Multimètre …

- Mettre en évidence certaines de leurs limites de fonctionnement satisfaisant.

I ) MESURES DE VALEURS MOYENNE ET EFFICACE

L’objectif de cette première partie est de connaître les diverses grandeurs ( valeur moyenne, valeur efficace ) indiquées par les différents types d’appareils de mesure à votre disposition :

- multimètre numérique à 3 positions : AC, DC et AC+DC

- oscilloscope

Les signaux utilisés seront les suivants :

- signal continu ( amplitude : 5 V ) (noté plus loin dans le texte signal 1)

- signal alternatif sinusoïdal ( amplitude : 5 V, fréquence : 700 Hz ) (signal 2)

- signal alternatif carré ( amplitude : 5 V, fréquence : 1 kHz ) (signal 3)

- signal rectangulaire de période 2 ms, état haut : 5 V pendant 1,6 ms, état bas : - 5 V (signal 4)

- signal sinusoïdal ( amplitude : 2 V, fréquence : 1 kHz ) autour d’une composante continue

de + 5 V (signal 5)

.

Pour le premier signal ( continu ), on utilisera une des alimentations continues à votre disposition.

Pour les 4 derniers signaux et uniquement pour ceux-ci, on utilisera le GBF Agilent 33220A ou 33210A suivant les postes de travail.

Pour chacun des 5 signaux étudiés, relever l’indication des appareils sur leurs différentes positions ( pour l’oscilloscope, s’intéresser aux valeurs affichées par les fonctions aux grandeurs Moy, CCEFF et CAEFF dans le menu Measure).

Présenter l’ensemble des résultats dans un tableau.

Les valeurs moyenne et efficace calculées pour chaque signal sont données dans le tableau suivant :

Signal

1

2

3

4

5

Vmoy (V)

5

0

0

3

5

Veff (V)

5

3,54

5

5

5,2

Conclure sur les valeurs indiquées par les appareils.

II) PRECISION D’UNAPPAREIL DE MESURE

Consulter la notice du constructeur du multimètre à votre disposition, en déduire l’erreur sur la mesure d’une tension continue

Mesurer les tensions continues 1 V, 3 V, 5 V et 10 V. En tenant compte de l’erreur, donner un encadrement des vraies valeurs mesurées.

III) MODES DC ET AC D’UN OSCILLOSCOPE

Régler un signal triangulaire sur le GBF, d’amplitude crête à crête 2 V, de fréquence 1kHz, de symétrie 50 % et de valeur moyenne nulle en le visualisant sur l’oscilloscope.

Ajouter un offset au signal triangulaire de 1 V. Agir sur les couplages CC et CA de l’oscilloscope, en déduire leur intérêt.

Vérifier que l’on peut mesurer la période et la fréquence d’un signal sur l’oscilloscope.

IV) UTILISATION DU MODE SINGLE DE L’OSCILLOSCOPE

Réaliser le montage suivant :

e (t)

R = 1 k?, C = 47 nF, E = 5 V, l’interrupteur K est un fil.

On pose ? = RC.

Quand on ferme l’interrupteur K, observer et relever l’évolution des tensions e (t) et uc (t) en utilisant le mode single de l’oscilloscope.

Mesurer avec les curseurs de l’oscilloscope le temps pour lequel la tension uc (t) atteint 95 % de sa valeur finale. Comparer ce temps à la valeur 3 ?.

Reprendre les mêmes mesures en choisissant des valeurs de R et C pour avoir ? = 1 µs.

V) LIMITES D’UTILISATION EN FREQUENCE DU MULTIMETRE ET DE L’OSCILLOSCOPE

Le multimètre étant sur la position AC, relever son indication pour les signaux suivants :

- signal alternatif sinusoïdal (amplitude : 5 V)

- signal alternatif carré (amplitude : 5 V)

et pour des fréquences variant entre 100 Hz et 1MHz.

En admettant une marge d’erreur de 5 %, estimer la limite haute en fréquence du domaine d’utilisation correcte du multimètre. Faire de même avec l’oscilloscope.

EX1)

Après avoir effectué les mesures nous les avons mis dans ce tableau :

Multimètre

Oscilloscope

DC

AC

AC+DC

Moy (cycl)

Moy (PE)

CAEFF (cycl)

CAEFF (PE)

CCEFF (cycl)

...