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Page 1/15 Mettre en œuvre son enseignement Physique-chimie - Cycle 4 La carte A

Page 1/15 Mettre en œuvre son enseignement Physique-chimie - Cycle 4 La carte Arduino un outil pour l’enseignement de la physique-chimie Sommaire : T.P. n°1 : La guirlande de noël page 1 T.P. n°2 : Utiliser un capteur de lumière pour commander l'allumage d'une lampe page 5 T.P. n°3 Utiliser un capteur de distance pour faire un radar de recul page 8 TP n°4 : Réaliser un instrument de musique page 11 T.P. n°5 : Le ventilateur automatique page 13 C’est bientôt Noël et Yanis souhaite décorer sa maison : il dépose une guirlande, constituée de plusieurs DEL, sur son sapin. Celle-ci s’allume et brille. Sa sœur lui dit que serait plus joli si cette guirlande pouvait clignoter… Problématique : Concevoir un système à l’aide de la carte ARDUINO permettant de commander le clignotement des DEL qui constituent la guirlande. 1. Allumer une diode électroluminescente ( DEL ou LED en anglais ) : Rappels sur la DEL : Pour faire les montages, on va utiliser une plaque de montage sans soudure ( Breadboard ) que l'on va alimenter par une tension 0-5 Volt issue de la carte arduino branchée à l'aide d'un câble série sur une prise USB de votre ordinateur. ( Rq : sur la carte, le 0V est noté Gnd ) - + Pour allumer une DEL, il faut : • Lui fournir une tension ( 0 - 5 Volt ) • La protéger par une résistance de 220 Ohm en série (sinon elle grille) • La brancher dans le bon sens T.P. n°1 : La guirlande de noël Page 2/15 De quel type de montage s’agit-il ? Justifie ta réponse : Brancher maintenant 3 autres DEL en utilisant la même logique de montage. A la fin, vous avez 4 DEL allumées. De quel type de montage s’agit-il ? Justifie ta réponse : 2. Commander l'allumage des DEL : a. Allumer une DEL : Avec le montage précédent, les DEL sont toujours allumées car elles reçoivent toujours du courant. Nous allons essayer de les allumer indépendamment, les unes après les autres, en commandant leur allumage par un programme qui commande un « interrupteur » relié à chaque DEL. Montage : Tu dois défaire tout le montage précédent puis faire le montage suivant : Au lieu de relier la DEL à 5V, nous allons la relier à la sortie 2 Faire le schéma normalisé du montage en indiquant le sens du courant : (on représentera l’alimentation 0 -5V par le symbole du générateur ) 5 V Gnd Fil de connexion Page 3/15 Commander l'allumage de la DEL 1 : • Lancer le programme mBlock . • Dans le menu « Choix de la carte » : arduino Méga 2560 • Dans le menu « Connecter » : par port série(COM) : choisir le bon port ( pas le port 1 mais l’autre ). • Dans le menu « Connecter » : Téléverser le micro programme de communication ( Permet de commander la carte Arduino à partir de mBlock ). Ecris ce petit programme qui permet d’allumer la DEL branchée sur la sortie n°2 , pour lancer le programme, il faut cliquer sur le drapeau vert. Pour éteindre la DEL, il suffit de la mettre à « bas » b. Faire clignoter une DEL : ➢ Ecrire un programme permettant de faire clignoter la DEL ( sur la sortie 2 ) 10 fois ( à chaque fois elle restera allumée pendant une seconde et éteinte pendant 1 seconde ). Enregistrer le programme dans votre dossier personnel sous le nom : mBlock_clignoter_une_DEL Gnd 2 Page 4/15 c. Commander l'allumage de deux DEL et les faire clignoter : ➢ Ajouter une deuxième DEL d’une couleur différente avec sa résistance sur la sortie 3 de la carte arduino. ➢ Enlève le programme que tu as écris pour la DEL 2 ➢ Ecris un petit programme pour allumer la DEL sur la sortie 3 ➢ Ecrire un programme permettant de faire clignoter la DEL ( sur la sortie 3 ) 15 fois ( à chaque fois elle restera allumée pendant 0,5 seconde et éteinte pendant 0,1 seconde ). Essaye ton programme puis appelle le professeur pour qu’il vérifie ton montage et ton programme. ➢ Ecrire maintenant un programme permettant de faire clignoter les 2 DEL , les unes après les autres . La DEL 2 clignote une fois, puis la DEL 3 clignote une fois. ➢ Modifie ton programme pour que les DEL restent allumées 0,2 secondes et éteinte pendant 0 seconde. Tu peux enlever le « attendre 0 seconde » après avoir éteint la DEL. ➢ Modifie ton programme pour que cela se répète 50 fois. Essaye ton programme puis appelle le professeur pour qu’il vérifie ton montage et ton programme. Enregistrer le programme dans votre dossier personnel sous le nom : mBlock_clignoter_deux_DEL 3. Faire une guirlande de Noël On souhaite faire une guirlande qui a les caractéristiques suivantes : • Elle comporte 5 DEL de couleurs différentes. • Les DEL s’allume les unes après les autres dans un sens puis dans l’autre, cela fait un aller-retour. • Les DEL restent allumées 0,1 seconde et éteintes 0 seconde • Le phénomène se répète 30 fois Réalise le montage puis appelle le professeur pour qu’il vérifie ton montage. Réalise le programme, essaye ton programme puis appelle le professeur pour qu’il vérifie ton montage et ton programme. Enregistrer le programme dans votre dossier personnel sous le nom : la guirlande de Noël 4. Réinvestissement : faire sa propre guirlande de Noël : Il s’agit de faire maintenant ta propre guirlande qui clignote comme toi, tu le souhaites. Tu peux faire clignoter plusieurs DEL en même temps, tu peux rajouter des DEL … A toi d’être original ! Explique tout d’abord clairement quel type de guirlande tu souhaites fabriquer. Précise le nombre de DEL, leur couleur, l’ordre dans lequel tu souhaites qu’elles clignotent, le nombre de répétition. Tu peux faire un schéma. a) Exemple : Del Entrée Arduino 2 3 4 5 6 7 8 Je fais clignoter une fois ensemble les 2 bleus, puis les 2 blanches, puis les 2 rouges puis 4 fois le jaune. Les DEL restent allumées 0,2 secondes et éteintes 0 secondes. L’algorithme se répète 20 fois. Séquence de programmation : Etape 1 2 3 4 5 6 7 8 Entrées 2 et 6 3 et 7 4 et 8 5 ( 4 fois ) Page 5/15 b) Ma guirlande : Del Entrée Arduino ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Séquence de programmation : Etape 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Entrée Avant de commencer ton montage et ton programme, appelle le professeur pour qu’il valide ton projet. Réalise et essaye ton programme puis appelle le professeur pour qu’il vérifie ton montage et ton programme. Enregistrer le programme dans votre dossier personnel sous le nom : ma guirlande personnelle Dans un nouveau quartier, on souhaite installer des lampadaires qui s’allument automatiquement lorsqu’il fait trop sombre. Aider le technicien en charge de ce travail à trouver une solution Il te faudra donc concevoir, à l’aide de la carte ARDUINO , un système permettant l’allumage automatique d’une lampe avec un capteur de lumière. Les systèmes automatisés fonctionnent tous sur le même principe : Le capteur : ……………………………………………………………………………………………………………………………… Le système de contrôle : …………………………………………………………………………………………………………… L’actionneur : …………………………………………………………………………………………………………………………… 1. Etude du capteur de lumière : la photorésistance associée à une résistance : O Volt ( Gnd ) 5 Volt tension du capteur photorésistance Capteur Système de contrôle Actionneur T.P. n°2 : Utiliser un capteur de lumière pour commander l'allumage d'une lampe Page 6/15 Nous allons utiliser mBlock et étudier comment varie la tension du capteur en fonction de l'éclairement. Branchements : A l'aide de la carte Arduino branchée à votre ordinateur, de la plaque de montage et de fils de connexion vous allez tout d'abord placer le capteur sur la plaque sur 3 lignes, l'alimenter en 0V et en 5V puis relier la borne qui lit la tension à la borne d'entrée analogique A0. • Lancer le programme mBlock . • Dans le menu « Choix de la carte » : arduino Méga 2560 • Dans le menu « Connecter » : par port série(COM) : choisir le bon port ( pas le port 1 mais l’autre ). • Dans le menu « Connecter » : Téléverser le micro programme de communication ( Permet de commander la carte Arduino à partir de mBlock ). Faire maintenant le petit programme suivant qui permet de faire dire au panda la valeur lue sur l’entrée A0. Comment évolue cette valeur en fonction de l'éclairement de la photorésistance ( utilisez votre main, votre pull, pour cacher en partie ou totalement la photorésistance ). …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Notez les valeurs extrêmes : Eclairement max : .................................. ; Eclairement mini : ................................. Essaye ton programme, répond aux questions puis appelle le professeur pour qu’il vérifie tes remarques et tes mesures. 2. Réalisation d'un circuit et d'un programme qui allume une DEL si la luminosité est trop faible : • Nous allons placer uploads/Geographie/ enonces-tp-arduino.pdf