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Exercice physique
Bonjour
Voici un de mes exercices que je ne comprends pas beaucoup , car je trouve que mon cours est très incomplet ( je suis en enseignement à distance malheureusement d'ou le fait que je ne peut demander à un professeur )
Le filtre est conçu pour extraire la valeur moyenne de la tension v2. La période T de celle-ci peut varier de 7 ms à 20 ms selon la vitesse du vent.
Pour une valeur de T de 10 ms, la tension d'entrée du filtre est périodique et peut s'écrire :
v2 (t) = 2 + 2 √2 sin (628 t + φ1) + √2 sin (1 256 t + φ2) + 0,7 √2 sin (1 884 t + φ3)
a)Représenter sur le graphe ci-dessous le spectre en valeurs efficaces de la tension v2.
je sais que 2 est la composante continue , mais qu'est ce que la composante continu représente réellement physiquement ? la valeur maximum ? ou la valeur efficace ?
b) Quel type de filtre fournirait une tension de sortie proportionnelle à la valeur moyenne de la tension v2 ? Justifier la réponse.
la malheureusement je ne vois pas quoi mettre .
c) Proposer une plage de fréquences de coupure d'un tel filtre pour extraire la valeur moyenne de v2 compte tenu des valeurs possibles de la période T.
la valeur moyenne d'une fonction est sa valeur efficace , je ne comprends donc pas trop ce qui nous est demander .
Merci de votre aide
Bonjour
Il s'agit d'un exercice très classique et très proche du cours. Je te done quelques pistes de réflexion ; ce sera à toi ensuite de réfléchir...
a) La composante continue représente la valeur moyenne puisque la moyenne (calculée sur une période ou un multiple d'une période) d'une tension sinusoïdale est nulle. Tu dois savoir que la valeur moyenne d'une somme est la somme des valeurs moyennes des différentes composantes de la tension.
Pour b et c : il faut un filtre qui laisse passer la composante continue (fréquence nulle) et atténue très fortement les différentes composantes sinusoïdales. Un filtre passe -bas de gain maximum égal à zéro et de fréquence de coupure nettement inférieure à la plus petite des fréquences intervenant dans l'expression de la tension peut convenir.
Déjà avant tout merci pour ta réponse ( ou tes réponses devrais je dire ^^ ) .
Ensuite cette exercice t'a deja été soumis ( https://www.ilephysique.net/sujet-etude-d-un-grandeur-sinusoidale-301385.html) ou tout du moins une partie, mais je n'avais pas envie de recopier bêtement les réponses sans les comprendre , et il est assez ancien et les réponses ne me permette pas tout à fait de comprendre le cours
1 ) Oui merci je sais que le composante continu est la valeur moyenne des composantes qui la compose seulement physiquement j'ai du mal à imaginer cela
Par exemple dans mon cas où l'on demande les valeurs efficaces de la tensions
je sais que dans l'ordre la réponse serait : 2 ; 2 ; 1 ; 0.7
Mais pourquoi le premier 2 ? la composante continu est donc aussi la valeur efficace ? je veux dire Composante Continu = Valeur efficace ?
B et C )
Pour b et c : il faut un filtre qui laisse passer la composante continue (fréquence nulle) et atténue très fortement les différentes composantes sinusoïdales. Un filtre passe -bas de gain maximum égal à zéro et de fréquence de coupure nettement inférieure à la plus petite des fréquences intervenant dans l'expression de la tension peut convenir.
Merci de vos réponses et désolé car je pose beaucoup de questions alors que ce n'est que le début du devoir...
1 ) Oui merci je sais que le composante continu est la valeur moyenne des composantes qui la compose seulement physiquement j'ai du mal à imaginer cela
Il y a deux arguments pour justifier cela, arguments que j'ai rappelés dans mon message précédent :
- la valeur moyenne s'une somme est la somme des valeurs moyennes des différents termes de la somme ;
- la valeur moyenne d'une tension sinusoïdale est nulle.
Oui ! Dans le cas général, la valeur efficace d'une tension périodique est la valeur d'une tension continue qui, appliquée à un même conducteur ohmique, produit par période le même effet Joule que la tension périodique. Donc, dans le cas limite de la tension continue, valeur continue et valeur efficace se confondent.
je veux un filtre passe bas / haut / actif " etc plutôt qu'un autre
J'ai aussi répondu... Il faut bien comprendre qu'une tension continue peut être considérée comme une tension sinusoïdale de fréquence nulle. Le filtre ici doit laisser passer la composante de fréquence nulle et fortement atténuer les autres composantes de fréquences non nulles. Seuls les passe-bas ont cette propriété. Ensuite : filtre actif ou passif : tout dépend de l'appareil destiné à être branché en sortie du filtre. S'il s'agit d'un simple voltmètre, un filtre passif suffit.
Oui ! Dans le cas général, la valeur efficace d'une tension périodique est la valeur d'une tension continue qui, appliquée à un même conducteur ohmique, produit par période le même effet Joule que la tension périodique. Donc, dans le cas limite de la tension continue, valeur continue et valeur efficace se confondent.
D'accord je comprends mieux maintenant . Merci . Donc le premier terme ( ou il y a une composante continue ) est quasiment toujours la valeur efficace alors
Le filtre ici doit laisser passer la composante de fréquence nulle et fortement atténuer les autres composantes de fréquences non nulles.
J'ai compris le raisonnement mais pas "la cause du raisonnement". C'est à dire que je ne comprends pas pourquoi on doit choisir un filtre qui laisse passer uniquement les fréquences nulles ( donc composante continue seulement )
Merci pour vos réponses
Donc le premier terme ( ou il y a une composante continue ) est quasiment toujours la valeur efficace alors
Attention : j'ai écrit que la valeur efficace d'une tension continue est la valeur de cette tension continue. Attention, cela ne veux pas dire qu'ici la valeur efficace de v(t) est 2V. Il faut tenir compte aussi des composantes sinusoïdales et appliquer le théorème de Perceval comme je l'ai fait dans mon message du 03-06-18 à 00:45.
je ne comprends pas pourquoi on doit choisir un filtre qui laisse passer uniquement les fréquences nulles
Relis bien l'énoncé : il faut avoir en sortie du filtre une tension proportionnelle à la valeur moyenne donc proportionnelle à la composante continue.
la FAQ du forumAttention : j'ai écrit que la valeur efficace d'une tension continue est la valeur de cette tension continue. Attention, cela ne veux pas dire qu'ici la valeur efficace de v(t) est 2V. Il faut tenir compte aussi des composantes sinusoïdales et appliquer le théorème de Perceval comme je l'ai fait dans mon message du 03-06-18 à 00:45.
Oui exact la composante continu represente donc la valeur efficace de la tension S0 très bien j'ai compris maintenant
Relis bien l'énoncé : il faut avoir en sortie du filtre une tension proportionnelle à la valeur moyenne donc proportionnelle à la composante continue.
Donc étant donnée que la fréquence de la composante continu ( qui est une tension continu ) est nulle , alors une tension proportionnelle à une valeur nulle ne peut que être nulle d'ou le fait que seule la composante continue doit passer c'est bien ça ?
Tu n'as pas compris le rôle du filtre passe-bas. Il faut analyser le comportement de ce filtre vis à vis de chacune des composantes de v(t) :
- il transmet la composante continue (valeur moyenne) égale à 2V ;
- il ne transmet pas les composantes sinusoïdales pour peu que la fréquence de coupure du filtre soit très inférieure aux différentes fréquences de ces composantes .
Conclusion : on obtient en sortie du filtre une tension continue de 2V égale à la valeur moyenne de v(t), tension continue qui peut être mesurée à l'aide d'un voltmètre.
Bonjour ,
désolé pour le retard je voulais prendre le temps de revoir l'exercice tranquillement avant de répondre pour ne plus poser de question bête .
Du coup je l'ai terminé et voulais te le soumettre afin de voir si j'avais bien compris.
Donc voici mes réponses :
a ) 2V (f=0Hz) 2V(f=100Hz) 1V(f=200Hz) 0.7V(f=300Hz)
b) un filtre passe bas permettrait de laisser passer uniquement la composante continue et d'attenuer les autres fréquences
c ) un filtre passe bas , de gain maximum 0V ( car nous voulons t = 2/2 = 1 et log(1)=0 , non ? ) et de fréquence 1Hz
d) je joint l'image ( figure 7)
Vérifier en faisant tendre la fréquence de la tension d'entrée vers 0 puis vers l'infini que le montage proposé peut effectivement remplir la fonction d'extraction de valeur moyenne.
réponse :
Zeq = R/(1+JRC) donc
VS=-(Z/r)= -((Zeq x Ve)/r) = -(R/(1+JRC)xVe/R) soit Vs/Ve = -1/(1+JRCw)
- si f -> 0 alors w-> 0 donc T->1
- si f -> infini alors w-> infini donc T->0
Donc le filtre est bien un passe bas
( ici pourquoi ne puis je pas utiliser la formule diviseur de tension ? )
j'ai fini le reste je ne veux pas trop t'en demander mais tu es d'accord je te poste la suite ( ou en privée )
Bonjour
Tout cela me semble correct. Tu peux poster la suite sur le forum : ce genre d'exercice est susceptible d'intéresser d'autres étudiants. Je réponds aux questions de détail que tu poses.
Tu as raison : Tmax=1 donc Gmax=0dB (pas 0 V)
Ton filtre est bien un passe bas du premier ordre. On peut ajouter qu'il s'agit aussi d'un amplificateur inverseur. En pratique, la tension de sortie est l'opposé de la valeur moyenne et non la valeur moyenne. Un simple voltmètre numérique branché en sortie du filtre indiquerait Vs=-2V.
Ici Rf et l'impédance équivalente à Rf//C1 sont bien parcourues par le même courant mais la notion de diviseur de tension n'est pas utile dans la mesure où aucune des deux "extrémités" du diviseur n'est à la masse.
Je te remercie pour tes réponses claires
je te soumet donc la suite :
e) Les deux courbes données sur le graphe ci-dessous représentent la variation du gain en dB en fonction de la fréquence en Hz de deux filtres différents. Quelle est celle représentant la réponse fréquentielle du filtre étudié précédemment ? Justifier la réponse ( je joint les images )
j'ai donc choisi la courbe 1 car après 1Hz la courbe chute , elle ne laisse donc passer que les basses fréquences
f) Déterminer graphiquement la valeur de la fréquence de coupure à partir du graphe ci-dessous.
ici le croisement des deux asymptote indique la fréquence de coupure fc = 2 Hz ( la deuxieme asymptote étant l'asymptote à l'origine évidemment )
du coup la question e) je pense que je devrais surement modifier et mettre 2Hz finalement
Tout est correct. 1Hz ou 2Hz : l'essentiel est d'avoir une fréquence de coupure très inférieure à la plus faible des fréquences des tensions à éliminer : 100Hz.
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