TP N° 2 UTILISATION DE L’OSCILLOSCOPE - Technologue Pro

1 Travaux Pratiques Mesures Electriques ISET de K libia Narjess SGHAIER & F dia DOUIRI 7 TP N 2 utilisation de l oscilloscope OBJECTIF Se familiariser avec l oscilloscope, et pratiquer ses multiples utilisations. CRITERES D'EVALUATION C blage correct. M thode de travail de l' tudiant. Exactitude des r sultats. MATERIEL R sistances, condensateurs. G n rateur de basses fr quences (GBF). Voltm tre, amp rem tre et multim tre. Oscilloscope. Travaux Pratiques Mesures Electriques ISET de K libia Narjess SGHAIER & F dia DOUIRI 8 Rappel : UTILISATION de l oscilloscope Utilis aussi bien au laboratoire que dans l industrie, l oscilloscope permet essentiellement l tude des ph nom nes oscillants.

2 Il visualise les variations d une tension en fonction d une autre, celle-ci pouvant tre l image d autres grandeurs (temps, courant, flux magn tique, variation m canique, etc.). 1) Mesure d une tension Tension continue : L oscilloscope permet de mesurer une tension continue, et ce titre il peut remplacer un Voltm tre. On commence r gler le spot au centre de l cran. Si on applique une tension aux plaques horizontales, on provoque un d placement vertical du spot. Ce d placement est proportionnel la tension appliqu e. Si la tension est multipli e par 2, 3, 4, .., le d placement est lui m me multipli par 2, 3, 4.

3 On a alors : V K Y avec : V : la tension appliqu e exprim e en Volts "V". Y : le d placement du spot exprim en "cm". K : le coefficient de proportionnalit (ou encore sensibilit ) exprim en "V/cm". Chaque oscilloscope poss de un s lecteur de calibre appel aussi commutateur de sensibilit qui permet des mesures de tension dans une gamme assez tendue allant de 5 mV 20V. Tension sinuso dale : Si V est une tension sinuso dale de forme max( )sin( ),v tVt nous obtenons sur l cran une sinuso de ; avec l oscilloscope on mesure maxVK Y alors qu avec un voltm tre on mesure 2) Mesure d une p riode (fr quence) Mesure directe : A l aide du commutateur de base de temps, on choisit la constante de balayage talonn e 1/BCbV (en s/cm, ms/cm ou s/cm) qui correspond un oscillogramme fixe comportant au moins une p riode de la tension mesur e, appliqu e aux plaques de d viation verticale.

4 Le calcul du nombre de divisions connues (n) dans une p riode permet de conna tre la valeur exacte de la fr quence inconnue. Mesure indirecte (m thode de Lissajous) : L oscilloscope poss de une touche DUAL qui, une fois actionn e, permet de visualiser simultan ment sur l cran de l oscilloscope deux signaux p riodiques appliqu s aux deux entr es de l oscilloscope. Travaux Pratiques Mesures Electriques ISET de K libia Narjess SGHAIER & F dia DOUIRI 9 Si l une des entr es on applique une tension sin()HHyat de fr quence fH et la l autre entr e une tension sin()VVybt de fr quence fV inconnue, alors en liminant le temps entre les deux tensions, en appuyant sur le bouton XY, on obtient une courbe ferm e inscrite dans un rectangle de c t 2a et 2b.

5 Cette courbe pr sente un certain nombre de points de tangence nH avec le c t horizontal et nV avec le c t vertical. Si YH est appliqu e aux plaques de d viations horizontales et YV aux plaques de d viations verticales, on aura alors : VHHV fnfn Figure 1 : Exemple d UTILISATION de la m thode Lissajous 3) Mesure d un d phasage entre deux tensions de m me fr quence Mesure directe : Soit deux signaux sinuso daux de m me fr quence f, appliqu es aux deux entr es YA et YB de l oscilloscope et pr sentant un d phasage ; maxmaxcos()cos()ABYVtYVt Figure 2 : Mesure directe d un d phasage entre deux signaux de m me fr quence pour deux valeurs de d phasage (T : la p riode du signal) Travaux Pratiques Mesures Electriques ISET de K libia Narjess SGHAIER & F dia DOUIRI 10 Mesure indirecte (m thode de Lissajous) : Soit deux signaux sinuso daux de m me fr quence f, appliqu es aux deux entr es u1(t) et u2(t) de l oscilloscope et pr sentant un d phasage.

6 111222 ( )sin() ( )sin()u tUtu tUt En liminant ta base de temps, en appuyant sur la touche XY, on obtient une ellipse dont la figure 3 suivante pr sente un exemple : Figure 3 : Mesure indirecte d un d phasage entre deux signaux de m me fr quence L angle est tel que : sinQQBB Cas particuliers : Si 0 ()ou , l ellipse se r duit une droite : une des diagonales du rectangle. Si 3()22ou , les axes de l ellipse se confondent avec ceux du rectangle. Figure 4 : Cas particuliers d ellipse pour diff rentes valeur du d phasage Travaux Pratiques Mesures Electriques ISET de K libia Narjess SGHAIER & F dia DOUIRI 11 Manipulation En cours de la manipulation veuillez tenir compte des remarques suivantes : Ne jamais laisser le spot immobile et tr s lumineux.

7 Si le cas se produit, diminuer le plus possible la luminosit l aide de la commande "intensity". Pour diminuer le plus possible les incertitudes de lecture, toutes les longueurs mesur es sur l cran doivent tre les plus grandes possibles (tout en tant inscrites dans l cran de l oscilloscope). A. UTILISATION de l oscilloscope comme Voltm tre 1) Mesure d une tension continue On consid re le montage suivant : Figure 5 : Sch ma du montage de mesure d une tension continue R aliser le montage de la figure 5 ci-dessus (la valeur de cette tension continue sera r gl e par l enseignant).

8 Agir sur le bouton de sensibilit verticale "K" (calibre de tension en Volts "V") pour obtenir un segment de droite horizontal dont la hauteur, par rapport l origine en bas de l cran de l oscilloscope, "Y" sera la plus grande possible et qui correspond Vmax, soit : maxVK Y Mesurer la tension Vmax et d terminer l incertitude absolue de lecture commise sur sa mesure et exprimer le r sultat d une mani re correcte. Mesurer la m me tension avec un Voltm tre num rique, d terminer l incertitude sur la mesure et exprimer le r sultat d une mani re correcte. Travaux Pratiques Mesures Electriques ISET de K libia Narjess SGHAIER & F dia DOUIRI 12 2) Mesure d une tension sinuso dale d livr e par un On consid re le montage suivant : Figure 6 : Sch ma du montage de mesure d une tension sinuso dale R aliser le montage de la figure 6 ci-dessus.

9 R gler le trac du spot lumineux au milieu de l cran. Agir sur le bouton Offset (d calage) du GBF de mani re obtenir une sinuso de. Agir sur le bouton amplitude du GBF de mani re obtenir une sinuso de d amplitude 4 carreaux (autant de centim tres). Mesurer la tension Vmax, en d duire Veff. D terminer l incertitude absolue de lecture commise sur sa mesure et exprimer le r sultat d une mani re correcte. Mesurer la m me tension avec un Voltm tre num rique, d terminer l incertitude sur la mesure et exprimer le r sultat d une mani re correcte. B. Mesure d une p riode 1) Mesure directe Garder le montage pr c dent de la figure 6.

10 Mesurer la p riode T d une tension sinuso dale dont les caract ristiques (fr quence, amplitude) sont fix es par l enseignant. Pour ce faire, on manipule le bouton de s lection de la base de temps de mani re n avoir qu une ou deux p riodes sur l cran. Pour avoir des intersections nettes de la courbe avec l axe horizontal, on agit sur le bouton de sensibilit pour obtenir pratiquement des segments de droite. Travaux Pratiques Mesures Electriques ISET de K libia Narjess SGHAIER & F dia DOUIRI 13 2) Mesure indirecte (m thode de Lissajous) La m thode de Lissajous consiste comparer une fr quence inconnue f1 d livr e par un GBF1 une fr quence talon f0 d livr e par un GBF0 (voir la figure 7).