PWB_Etude de cas 3_T.. - LYCEE ET CFA JEANNE D`ARC
Contents
1. gler la distance d au minimum et observer sur l oscilloscope la tension lorsque l aimant est arr t compl ter votre document r ponse Faire tourner l aimant la main devant la bobine et indiquer ce qu il se produit compl ter votre document r ponse En d duire comment doit tre le champ magn tique de l aimant par rapport la bobine pour qu un courant soit cr compl ter votre document r ponse Etude de cas 3 POWERBALL NEON PRO Alimenter en nergie Page 6 7 SIMULER MESURER UN COMPORTEMENT 61 Support POWERBALL NEON PRO Pour aller plus loin L aimant poss de 3 champs magn tiques diff rents r partis Sur sa p riph rie On a vu qu une bobine ne peut cr er un courant que si le champ magn tique se d place devant elle Si le champ magn tique est en train de s approcher le courant augmente et si le champ s loigne il diminue Lorsque l aimant fait un tour le d placement d un champ magn tique devant la bobine va cr er un courant alternatif qui varie de la fa on suivante Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Lo Bobine 2O Bobine 2O Bobine Lo Bobine p Aimant Aimant p gt Aimant dE MD 18 BE ON f a j f a i 3 H f a e i s F s ds s e iiis ous gt LT Ans PT d la L p s vas P nil L approche du p le NORD L loignement du p le NORD2. L approche du p le SUD induit L loignement du p le SUD induit une augmentation de la induit une diminution de la une augmentation de la tension induit une diminution de la tension positive tension positive n gative tension n gative La p riode de l oscillation d pendra donc de la fr quence de rotation de l aimant 21 D terminer la relation qui lie la fr quence de rotation de l aimant N et la p riode T relev e sur la courbe de tension Attention l aimant poss de 3 champ 120 22 Pour chaque courbe relev e calculer la fr quence de rotation partir de la p riode et la comparer avec celle mesur e l aide du tachym tre f 1 T Avec T p riode en s f fr quence en Hz impulsion par s 1 Hz correspond 1 tr s soit 60 tr min Etude de cas 3 POWERBALL NEON PRO Alimenter en nergie Page 7 7
3. qui si elles ne sont pas respect es risque d endommager ces composants Veillez bien respecter les valeurs maximales d alimentation indigu es dans le TP et sur la platine TRA VAIL A FAIRE Toutes les r ponses sont r diger sur votre document r ponse Etude pr liminaire 1 Manipuler le Powerball NEON et indiquer comment varie son intensit lumineuse 2 En tudiant le mode d emploi et la documentation expliquer si le Powerball NEON poss de une pile ou une batterie pour son illumination Etude de cas 3 POWERBALL NEON PRO Alimenter en nergie Page 2 7 SIMULER MESURER UN COMPORTEMENT 62 Support POWERBALL NEON PRO Etude de la carte lectronique Les diodes lectroluminescentes sont des composants g n ralement int gr s sur des cartes lectroniques Dans le Powerball NEON ces diodes sont mont es sur une carte fix e avec le rotor Le sch ma lectronique de cette carte est donn ci dessous Diode Sch ma lectronique de la carte N3 S Point d alimentation Au de mesure N es Cu Point d alimentation et de mesure 3 En observant le sch ma lectronique et les photos ci dessus retrouver le sch ma d une diode lectroluminescente seule compl ter votre document r ponse Les diodes haute luminosit sont pr vues pour fonctionner sous une tension maximale de 3 5V et un courant maximal de 30 mA R glage du R glage de courant la tension Avant de br
4. SIMULER MESURER UN COMPORTEMENT Support POWERBALL NEON PRO Nom de l l ve Mat riel ressource Documents ressources La platine POWERBALL NEON Document l ve du POWERBALL Un POWERBALL NEON fonctionnel Comp tences abord es Simuler mesurer un comportement Activit s Notions Commentaires Grandeurs physiques 7 T e i e Bo D EE L influence des principaux Identifier un principe scientifique caract ristiques et unit s en entr e N param tres sur le comportement en rapport avec un comportement et sortie d un constituant d une i P i a d un syst me technique est d un syst me cha ne d un syst me Pr vision de oo D f simul e et analys e l ordre de grandeur des r sultats Objectifs de l tude de cas D couvrir le principe de dynamo utilis pour illuminer le rotor du mod le NEON Comprendre les param tres efficients d une dynamo Etude de cas 3 POWERBALL NEON PRO Alimenter en nergie Page 1 7 SIMULER MESURER UN COMPORTEMENT 61 Support POWERBALL NEON PRO DOCUMENT TRAVAIL DEMANDE OBJECTIF Comprendre comment est obtenu l nergie lectrique n cessaire l alimentation des diodes lectroluminsentes du Powerball NEON PRECAUTIONS Pour l alimentation du moteur et des LED vous allez utiliser une alimentation stabilis e variable Le moteur et les LED poss dent des contraintes d alimentation
5. ancher l alimentation sur la platine r glez le courant maximal la valeur de 0 03A et la tension O Volt puis appelez votre professeur pour effectuer les branchements Brancher ensuite lalimentation sur les bornes ALIMENTER LES DELS DU ROTOR de la platine puis augmenter progressivement la tension jusqu la valeur 3 5 Volts et observer l effet sur les LED 4 Indiquer quelles sont les LED qui s allument compl ter votre document r ponse Arr ter l alimentation puis inverser la polarit des fils d alimentation des LED D Que se passe t il lorsque la polarit est invers e compl ter votre document r ponse 6 En d duire le principe de fonctionnement d une diode compl ter votre document r ponse ETEINDRE PUIS DEBRANCHER L ALIMENTATION Etude de cas 3 POWERBALL NEON PRO Alimenter en nergie Page 3 7 SIMULER MESURER UN COMPORTEMENT Te Support POWERBALL NEON PRO Etude de l aimant Un aimant est une pi ce g n ralement m tallique poss dant un ou plusieurs champs magn tiques ayant la propri t de cr er une force d attraction ou de r pulsion Un champ magn tique est forc ment compos de 2 p les orient s du pole Nord vers le pole Sud Deux aimants ne peuvent s attirer que si les p les sont oppos s autrement ils se repoussent Sur la platine augmenter le plus possible la distance d entre l aimant permanent et le rotor 7 En utilisant le petit aimant fourni sur la platin
6. e pour ce TP v rifier le type de magn tisation de l aimant Axiale Radiale bipolaire Radiale 4 p les Radiale 6 p les 2 champs magn tiques radiaux 3 champs magn tiques radiaux 1 champ magn tique axial 1 champ magn tique radial Re 120 Dans le Powerball r el c est l aimant qui est fixe et le rotor qui tourne Dans le cas de la platine le rotor est fixe et l aimant tourne mais le principe reste le m me POWERBALL REEL PLATINE DIDACTISEE Rotor Aimant tournant tournant d Aa F Pour cr er de l nergie l aimant tournant passe devant une bobine et l lectromagn tisme fait qu un courant est cr chaque fois qu un champ magn tique se d place devant la bobine 8 En d duire combien de champs magn tiques passeront devant une bobine chaque tour compl ter votre document r ponse Etude de cas 3 POWERBALL NEON PRO Alimenter en nergie Page 4 7 SIMULER MESURER UN COMPORTEMENT 61 Support POWERBALL NEON PRO Mesures lectriques Vous allez maintenant utiliser la platine pour SIMULER LA ROTATION DU ROTOR et observer la tension aux bornes de la bobine gr ce un oscilloscope Le moteur d entra nement de l aimant est pr vu pour fonctionner sous une tension maximale de 7 2V Le Powerball ne peut pas fonctionner en dessous de 2000 tr min et il est donn pour une fr quence maximale de 250 Hz soit 15000 tr min Vous devrez donc faire varier la f
7. r quence de rotation de l aimant entre 2000 et 15000 tr min pour cela vous allez r gler la tension d alimentation du moteur gr ce l alimentation stabilis e et v rifier la fr quence de rotation gr ce au tachym tre Un grand soin devra tre apport lors du branchement et des r glages de l alimentation et de l oscilloscope R gler la distance d entre l aimant et la bobine au minimum Omm R glage du R glage de Avant de brancher l alimentation sur la platine r glez le courant la Coran Fee valeur maximale et la tension O Volt puis appelez votre professeur pour effectuer les branchements Brancher maintenant lalimentation sur les bornes SIMULER LA ROTATION DU ROTOR mettre en marche l alimentation et augmenter progressivement la tension pour que le moteur atteigne les 2000 tr min Brancher loscilloscope sur les bornes ALIMENTER LES DELS DU RO TOR pour observer la tension de la bobine V rifier les r glages avec votre professeur Sur l oscilloscope vous obtenez une courbe repr sentant la tension aux bornes de la bobine N 1 qui alimente les LED 1 2 et 3 de la carte lectronique La tension est sous la forme d un signal sinuso dal sur lequel vous pouvez relever la tension maximale Umax et la p riode T 9 Pour la fr quence N 2000 tr min et d 0 mm indiquez l tat d illumination des LED Compl ter votre document r ponse 10 Reproduire la courbe de la tension e
8. t noter la tension maximale Umax et la p riode T Compl ter votre document r ponse Modifier les r glages de fr quence N et de distance d comme indiqu s sur votre document r ponse 11 Indiquer l tat d illumination des LED et relever la courbe de tension ainsi que la tension maxi et la p riode pour chaque r glage Etude de cas 3 POWERBALL NEON PRO Alimenter en nergie Page 5 7 61 Support POWERBALL NEON PRO 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Etude du courant dalimentation des LED Quel type de courant est cr par la bobine compl ter votre document r ponse Expliquer le fonctionnement de l illumination d une LED en rapport avec la courbe de tension compl ter votre document r ponse Quelle est la diff rence par rapport aux conditions d alimentation que vous avez mis en place dans l tude de la carte lectronique en d but de TP compl ter votre document r ponse Quelle diff rence remarquez vous concernant l illumination des LED entre les 2 types d alimentation compl ter votre document r ponse Influence de la fr guence et de la distance Indiquer sur quel s param tre s lectrique s agit la distance d entre l aimant et la bobine compl ter votre document r ponse Indiquer sur quel s param tre s lectrique s agit la fr quence N de rotation de l aimant compl ter votre document r ponse Arr ter le moteur de la platine r
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