Étude d'un circuit RC

Pour étudier un circuit RC en spécialité de terminale, nous utilisons le voltmètre fabriqué à base d'un Arduino Uno et une interface graphique.
Sur cette page, nous présentons uniquement l'interface graphique.

Présentation

Le “voltmètre Arduino” (boitier noir sur la photo) est branché entre les bornes du condensateur comme un voltmètre classique.
Les mesures qu'il réalise sont envoyées à l'ordinateur par le câble USB et affichées en temps réel dans l'interface graphique.

Une vidéo de présentation :

Schéma du circuit

Le montage électrique utilisé dans cet exemple est constitué :

d'une résistance de 10 kΩ ;
d'un condensateur de 1000 μF ;

L'interface graphique

L'interface graphique permet :

de suivre l'évolution de la tension entre les bornes du condensateur au cours du temps. Deux courbes peuvent être affichées ;
de modéliser le graphique obtenu et de déterminer l'expression u_C(t), la constante de temps τ et E ;
d'afficher l'asymptote horizontale et la tangente à l'origine ;
d'afficher la tension 0,63 x E lors de la charge ou 0,37 x E lors de la décharge et le temps correspondant ;
d’identifier le régime transitoire et le régime stationnaire ;
d'exporter les mesures dans le presse-papier, vers Excel ou dans un fichier CSV ;
d'enregistrer le graphique dans différents formats (png, jpg, svg, pdf…).

Les différentes fonctions

Le tableau central

Affichage de la tension mesurée en temps réel ;
Clique gauche : Activation de la courbe 1. Lors de l'acquisition les mesures seront attribuées à la courbe 1.
Clique droit : Suppression de la courbe 1.
Afficher / masquer la courbe 1
Mêmes fonctions qu'en 2 mais pour la courbe 2.

Bouton Acquisition

Après avoir cliqué sur le bouton Acquisition, il faut qu'une variation de 0,03 V soit détectée pour déclencher automatiquement l'enregistrement des mesures.
Lorsque la charge ou la décharge est terminée, il faut arrêter l'acquisition en cliquant sur le bouton Stop.

Bouton Options

Le boutons Options permet :

de modifier le titre du graphique ;
de définir le délai entre deux mesures de tension. A part la valeur minimale de 0,5 s, toutes les autres valeurs autorisées sont entières (1, 2, 3, 10…) ;
de définir la durée de l'acquisition. Laisser vide si vous souhaitez l’arrêter manuellement ;
de saisir la tension maximale. Ne rien mettre pour que l'échelle soit automatique ;
de choisir si les mesures sont représentées par des croix ou reliées par un trait.

Bouton Modéliser

La modélisation se fait avec les points de la courbe active.

Remarque : La valeur théorique de τ pour l'exemple ci-contre est de 10 s.

Bouton Exporter

Attention, seul la courbe active est exportée, il faut donc sélectionner la courbe avant l'exportation.

Téléchargement

L'interface graphique est téléchargeable ici.

Attention, certains antivirus déclarent comme faux positif le fichier principal de cette application !
Vous devez alors intervenir sur l'antivirus pour éviter son effacement.

Stéphane LAURENT

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