ACQUISITION ET TRAITEMENT
DES DONNEES PAR ORDINATEUR
Rappelée dans les objectifs généraux des nouveaux programmes de Sciences Physiques pour les classes de 4
ème et 3ème des collèges, l'utilisation de l'ordinateur pour la saisie et le traitement des données peut espérer se développer malgré le coût élevé des investissements. Elle peut intervenir à côté de la mise en oeuvre de logiciels didactiques, de traitements de textes pour la production de documents, à côté des techniques Multimédia...Avec un convertisseur : affichage VGA => affichage Vidéo ( PC => TV ) ou une tablette de rétroprojection, l'ensemble de la classe peut suivre l'expérience.
La pratique de l'EXAO s'inscrit dans le cadre de l'utilisation des Nouvelles Technologies Educatives pour ancrer l'enseignement des Sciences Physiques sur l'environnement quotidien et les technologies modernes ; elle doit toutefois s'accompagner d'une réflexion pour bien définir sa place dans l'ensemble de l'enseignement et pour préciser ses objectifs.
PRINCIPE.
Une interface met en liaison l'expérience (traditionnelle) avec l'ordinateur en adaptant :
- la nature des informations (convertisseur analogique - numérique)
- les caractéristiques électriques (tension, intensité) de ces informations
- les temps de travail du système informatique avec les temps de travail des systèmes physiques
QUELQUES SYSTEMES D'ACQUISITION :
ORPHY de Micrelec, ESAO de Jeulin, SYSAM d'Eurosmart, CANDIPLUS de Langage et Informatique, EXPERT de Pierron, CASSY de Leybold, AMI 2000 de Frantec, PMB de la Maison des Enseignants de Provence, ADA4 pour MAC de Mipsys....
En général ces systèmes comprennent : 1 carte d'acquisition
1 logiciel d'exploitation (général)
1 boîtier de raccordement
+ capteurs physiques (sonde de température, capteur de pression...)
+ éventuellement des logiciels dédiés (adaptés à une étude)
UTILISATION D'UN SYSTEME : ex. SYSAM.
Les différents signaux sont multiplexés, puis convertis numériquement par la carte d'acquisition avant d'être traités par l'ordinateur à l'aide du logiciel.
Il faut :
- programmer les paramètres de l'acquisition :
nombre de voies d'acquisition
nombre de points de mesure
intervalle entre chaque mesure
synchronisation (déclenchement)
...
- programmer les paramètres du traitement des données pour une représentation graphique :
ordonnée, abscisse
échelles
présentation
...
- calcul à partir de ces données, modélisation...
QUELQUES APPLICATIONS :
1 - acquisition directe de tensions (par ex. de - 5V à + 5V ou de 0 à 10V)
- introduction d'un résistor connu dans un circuit, mesure de U puis de I = U/R
- introduction d'une photorésistance, d'une thermistance dans un circuit donc indication du niveau d'éclairement, de la température après étalonnage.
- utilisation d'un capteur spécifique.
- visualisation de fonctions.
- délivrance d'une tension programmée ; commande.
2 - Collaboration avec les Professeurs de Sciences et Vie de la Terre, de Maths, de Technologie....
3 - Quelques exemples en Sciences Physiques :
étude d'une tension alternative très basse fréquence (les oscillos ne conviennent plus).
étude de la loi d'Ohm.
étude de la caractéristique d'un dipôle.
étude des propriétés du transistor : I
C = f ( IB).étude des propriétés d'un gaz (compressibilité isotherme...).
étude de la congélation de l'eau, de la fusion de la glace...
étude d'un mouvement.