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ELEC-H-313 Instrumentation

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Examen Oral 14 Juin 2021 - 15 Jun 2021

QUESTION 1 (avec le professeur):
Expliquer les étapes nécessaires à l\'implémentation d\'un filtre PB actif du 3° ordre avec comme fréquence de coupure 1kHz. Appliquer avec l\'outil suivant: https://webench.ti.com/filter-design-tool/filter-type

QUESTION 2 (avec l\'assistant):
Un étudiant veut réaliser un jardin hydroponique permettant d’arroser les plantes de son balcon automatiquement. Il s’équipe d’une pompe péristaltique, composée d’un moteur (électriquement équivalent à une inductance) comprimant un tube afin de faire avancer l’eau comprise dans ce dernier, et d’un capteur d’humidité dont la sortie est une tension analogique comprise entre 0 et 3.3V, indiquant le degré d’humidité relative (0-100%) (la relation entre les 2 grandeurs étant linéaire).L’étudiant souhaite obtenir une résolution de 0.01% sur la mesure d’humidité et choisit d’utiliser une carte Arduino Uno comportant diverses entrées et sorties digitales ainsi qu’un CAN de 8 bits. Son choix est-il correct ? Il alimente la pompe et son Arduino en 12V, avec la même source d’alimentation. Il peut décider de mettre la pompe en route ou de l’arrêter à l’aide d’un relais, c’est-à-dire un interrupteur commandé en tension via une bobine, selon le degré d’humidité.

Lors de son premier essai, il est capable de mesurer le degré d’humidité relative. Une heure plus tard, l’humidité baisse et la pompe se met en marche. Tout s’éteint soudainement et l’Arduino ne répond plus. Que s’est-il passé ? Proposez une solution pour que cela n’arrive plus. Après avoir changé d’Arduino et après s’être assuré de le brancher sur une source d’alimentation différente de celle de la pompe, l’étudiant décide de retenter l’expérience. Cette fois, la pompe se met en route mais il n’est plus possible de l’arrêter et les plantes sont inondées. Que s’est-il passé ? Une fois le problème résolu, le même étudiant décide alors de réaliser le même dispositif sur l’ensemble de son grand balcon circulaire, en reliant les masses de chaque capteur et de chaque moteur ensemble, à la chaine. Il met ensuite son barbecue à induction flambant neuf en route et il se rend compte que les valeurs des capteurs sont étranges. Que se passe-t-il ?

Oral - Instru - 14 Jun 2021

Q.1 (Prof) : Comment identifier les composants électroniques et leurs valeurs pour un filtres analogique actif?
Q.2 (Assistant) : [Graphique d\'un gabarit comme Labo 4/5 avec des Omega_p/s différents]
1.Trouver n et wc (pour respecter bande arrêt exact) / 2. Determiner les pôles / 3. Fonction de transfert normalisée / 4.Fonction de transfert dénormalisée pour un passe-haut à une fc=50Hz 5/ Faire le filtre numérique N(z) avec Ts= 0.1ms

PS :
(Q1) J\'ai écrit sur une feuille de quelle manière les identifier (présence d\'un ampli-op). Il a lu ma réponse avant de m\'appeler. Il m\'a demandé comment trouver les valeurs des composants ? (Pas très clair sur ma feuille). J\'étais un peu perdue donc il m\'a demandé quelle topologie permet de trouver les valeurs des composants (=> Sallen Key, MFB) .
Il a montré le slide 30 ( Filtre passe-bas du 2eme ordre: Multiple Feedback ). Que représente a1, comment on retrouve les valeurs des capacités et des résistances? Comment le filtre se comporte à HF, que se passe-t-il au niveau de Vout à HF?

(Q2) Il faut savoir faire ses calculs assez vite pour pas perdre trop de temps. J\'ai pris trop de temps sur la fonction non-normalisée et n\'ai pas fini tous les calculs mais j\'ai écrit les formules et les étapes. Il m\'a demandée en plus pourquoi on prenait l’ordre supérieur de notre filtre? Qu\'est ce que ça ferait si on prenait vers le bas l\'ordre? Pourquoi Re p< 0 (=> stabilité).
Il montre un graphique avec deux courbes de bode de transfert digital/analytique (Labo5). Pourquoi la fonction digital n\'est pas équivalente à partir d\'une certaine fréquence? ( => Approximation bilinéaire, on doit étudier H(z) pour des fréquences << Fs/2) Et a quelle fréquence on a ce changement ? (Fs/2).
Que faire si on veut absolument cette fréquence là => pré-distorsion (On déforme en analogique de façon à ce que la réponse numérique corresponde pour cette fréquence/ voir labo 5). Cons de la pré-distorsion ( La fct de transfert avant cette fréquence d\'intérêt n\'est plus bonne)

PsPs : Il faut être assez précis dans ce qu\'on dit avec le professeur.



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