voici donc le sujet du TP de demain matin: construction et utilisation d'un wattmètre électronique pour mesurer une puissance moyenne en régime harmonique

le  "coeur " du système est le multiplieur AD 633 de fonction de transfert en tension:

                                     u_s = 0,1(u_x)(u_y)


il a pour fonction dans notre application de fournir l'image en tension de la puissance instantanée aux bornes d'un dipôle

notre dipôle est le circuit-série RC; on posera u_x = u_RC et u_y = Ri  ( i est l'intensité traversant R)

on imposera e = Ê coswt aux bornes de RC

on choisira et prérèglera  Û = 4V  f = 159 Hz

voici le schéma du montage:




1°) prérègler e avec contrôle à l'oscilloscope

2°) monter le circuit RC  ( la masse est celle du Gbf en régime de neutre TT)

3°) préparer le circuit multiplieur, le mettre sous tension

4°) relier le multiplieur au circuit RC, noter la valeur Us de u_S mesurée au voltmètre DC Fi30

5°) observer uS à l'oscilloscope, montrer qu'elle est la forme u_S = Uo + Ûcos(2wt + fi)

6°) mesurer avec précision Uo, Û et fi 

7°) comparer Uo et Us mesurée au voltmètre DC

8°) montrer par le calcul que la puissance instantanée p aux bornes de RC et u_S sont proportionnelles par la loi :  p = u_S /100

9°) déduire des mesures du 6°) et du 8°) la valeur de la puissance moyenne <p> aux bornes de RC

voici le schéma du circuit RC et de la sonde différentielle implantée aux bornes de C


on choisira R = 1kOhm et C = 1 µF

la tension délivrée par le générateur de fonction basse fréquence sera du type:

             e(t) = Uo + Û coswt    avec Uo = 1V  Û = 2V  et f = 160 Hz

les affichages des tensions uC et uR seront choisis dans le mode DC

la sonde différentielle est constituée par le module soustracteur 4R de la platine MPI


objectifs recherchés: il y en a 3

objectif 1:  générer, afficher et contrôler la tension e(t) au niveau du GBF

                analyser les tensions uC et uR: amplitudes et déphasage de uc / à uR

objectif 2:  mettre en évidence la fonction de filtrage DC du condensateur

objectif 3 : vérifier les valeurs d'impédance complexe  z_R =(R;0) et  z_C= ( 1/Cw; -90° )
                des deux composants


RESULTAT OBTENU en TP ce matin:



on peut retenir de cette étude expérimentale trois conclusions essentielles:


1) en étudiant les composantes harmoniques des tensions uC et uR on constate:

1.1) les deux amplitudes valent 1,4V

1.2) u_C est  déphasée de -90° ( décalage de -T/4) par rapport à uR


2) soumis à une tension e = offset + harmonique le circuit RC n'est traversé que par une intensité harmonique en effet:

2.1) le condensateur retient à ses bornes la composante continue "offset " et présente en plus une composante harmonique

2.2) la tension u_R qui est une image de l'intensité traversant le circuit est une tension harmonique pure, donc l'intensité aussi.

Le condensateur bloque donc le courant continu et laisse passer le courant alternatif harmonique

3)  pour f = 160 Hz  C = 1 µF  R = 1000 ohm  ( valeurs imposées)

Z_C = 1 / Cw  A.N:  Z_C = 1 / (10^-6.6,28 160)  = 994 ohm
Z_R = R                 Z_R = 1000 ohm

les deux impédances sont donc égales, ce qui est corroboré par l'égalité ÛR = ÛC

(loi d'Ohm en régime harmonique Û_R = Z_RÎ et ÛC = Z_CΠ => Û_R /Û_C = Z_R /Z_C )

le modèle des impédances complexes  zC = ( 1/Cw, -90°) et zR = (R ; 0) est donc validé