{"id":1444,"date":"2024-09-10T06:06:37","date_gmt":"2024-09-10T04:06:37","guid":{"rendered":"https:\/\/labopothier.com\/?p=1444"},"modified":"2024-09-27T14:31:21","modified_gmt":"2024-09-27T12:31:21","slug":"activite-arduino-python-constante-de-temps-dun-circuit-rc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/labopothier.com\/index.php\/2024\/09\/10\/activite-arduino-python-constante-de-temps-dun-circuit-rc\/","title":{"rendered":"ACTIVITE ARDUINO\/PYTHON Constante de temps d\u2019un circuit RC"},"content":{"rendered":"\n

Objectif<\/strong> : Etudier la r\u00e9ponse d’un dispositif RC \/ D\u00e9terminer le temps caract\u00e9ristique \u00e0 l’aide d’un microcontr\u00f4leur et de Python.<\/p>\n\n\n\n

Remarque<\/strong> : Cet article s’inspire d’un TP propos\u00e9 sur le site de l’acad\u00e9mie de la Guyane. Le lien se trouve \u00e0 cette adresse : https:\/\/physique-chimie.dis.ac-guyane.fr\/Tle-Spe-PC-Theme-4-TP-Constante-de-temps-d-un-circuit-RC-python-arduino.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

Cet article propose un code Python permettant de r\u00e9aliser \u00e0 la fois l’acquisition avec la carte Arduino et le traitement statistique des donn\u00e9es . Pour cela, il faut que la biblioth\u00e8que Nanpy soit t\u00e9l\u00e9vers\u00e9e pr\u00e9alablement sur la carte Arduino (voir l’article Programmer-en-python-pour-la-carte-arduino<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\"\"\nD\u00e9termination de la valeur de la capacit\u00e9 d'un condensateur \u00e0 partir de la constante de temps d'un circuit RC, avec \u00e9tude statistique\nCe script a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit par Cristophe BELLESSORT (acad\u00e9mie de Normandie)\nMme Marie-Anne DEJOAN (acad\u00e9mie de Guyane) a apport\u00e9 quelques modifications\nLe programme effectue N mesures successives de la capacit\u00e9 d'un condensateur, et propose ensuite une \u00e9tude statistique.\n\nModifi\u00e9 le 05\/01\/2021 par Jonas FORLOT pour acquisition sur carte Arduino avec le langage Python (gr\u00e2ce a la biblioth\u00e8que nanpy)\n\n-------------------------------------------------------------------------------\n \"\"\"\n\n# %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Cette partie permet de charger des librairies utiles au programme %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%\n\nfrom nanpy import SerialManager  # Utiliser par l\u2019interpr\u00e9teur python pour communiquer avec la carte Arduino\nfrom nanpy import ArduinoApi     # Utilisation des services arduino.\nimport time\nfrom scipy import *   # Importer la biblioth\u00e8que scipy, module qui concerne le calcul scientifique\nfrom pylab import *   # Importer la biblioth\u00e8que pylab, qui permet d\u2019utiliser de mani\u00e8re ais\u00e9e les biblioth\u00e8ques NumPy\n                      # (calcul scientifique) et matplotlib (repr\u00e9sentation graphique \u00e0 2D)\n\nimport matplotlib.pyplot as plt\nimport sys\n\n# %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Cette partie permet la communication avec la carte Arduino %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%\n\n# Configuration de la communication avec la carte Arduino\nconnection = SerialManager(device='COM8') # Windows: Le num\u00e9ro de port est celui utilis\u00e9 par la carte. Il est identifiable avec l'application \"arduino\"\" par le menu [Outils][Port].Arduino\n\n\n\n\ntry:\n    a = ArduinoApi(connection=connection)     # Cr\u00e9ation de l'objet d'exploitation  arduino, toutes les instructions propres au langage arduino seront pr\u00e9c\u00e9d\u00e9es par a.\nexcept:\n    print(\"La librairie nanpy n'a pas \u00e9t\u00e9 t\u00e9l\u00e9vers\u00e9e dans la carte Arduino\")\n    sys.exit();\n\na.pinMode(2,a.OUTPUT) # Broche 2 d\u00e9clar\u00e9e comme sortie\n\n# D\u00e9finition de la broche analogique utilis\u00e9e pour la mesure de tension aux bornes du condensateur.\n\nR = 10000     # Valeur de la r\u00e9sistance R\nN = 100      # Nombre de mesures de C\ncompteur =0   # Initialisation du Compteur de mesures\n# D\u00e9finition et mise \u00e0 z\u00e9ro des dur\u00e9es mesur\u00e9es et intervenant dans le calcul de \"tau\"\ntempsDebut = 0\ntempsFin = 0\n\n\n\ncapa = [] # On cr\u00e9e 1 liste vide pour accueillir les donn\u00e9es (N mesures de C)\n\n\n# %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% DEBUT DE LA BOUCLE DU PROGRAMME %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%\n\nwhile (compteur < N):\n\n    compteur +=1      # Incr\u00e9mente \"compteur\" de un\n\n    print ('D\u00e9charge ...')           # D\u00e9charge du condensateur\n    while (a.analogRead(0) > 0):     # Broche analogique utilis\u00e9e  pour la mesure de la tension.\n        a.digitalWrite(2, a.LOW)\n\n    print ('Charge ...')             # Charge du condensateur\n    tempsDebut = time.time ()        # M\u00e9morisation du temps au d\u00e9but de l'alimentation du circuit RC\n\n    while (a.analogRead(0) < 647):    # Tant que le niveau lu est inf\u00e9rieur \u00e0 647 i.e. 63.2% de la valeur num\u00e9rique 1023\n        a.digitalWrite(2, a.HIGH)     # On alimente le circuit RC avec une tension de 5V\n\n    # Une fois sorti de la boucle on mesure tempsFin\n    tempsFin = time.time()          # Dur\u00e9e \u00e9coul\u00e9e depuis le d\u00e9but du lancement du programme\n    tau = (tempsFin - tempsDebut)   # Calcul de tau exprim\u00e9 en s\n    C = (tau\/R)*1e6                 # Calcul de C exprim\u00e9 en micro Farad\n    capa.append(C)\n    print(\"n\u00b0 \",compteur, \"   C en uF : \", round(C,4))   #\u2666Affichage de tau avec 3 d\u00e9cimales\n\n    if (compteur == N) :\n        print(\"Fin des \",N,\" mesures\")\n\n#--------------------------- FIN DE LA BOUCLE DU PROGRAMME ---------------------------\n\n## CALCUL DE LA MOYENNE + ECART TYPE + INCERTITUDE TYPE\n\nn=len(capa) # Compte le nombre d'\u00e9l\u00e9ments pr\u00e9sents dans le tableau \u00e0 1 dimension et l'affecte \u00e0 la variable n\nprint('Nombre de mesures :', n)\nprint('Moyenne de C :',mean(capa),' s') # Affiche la moyenne sur l'ensemble des mesures effectu\u00e9es\ns=std(capa, ddof = 1) # Calcul l'\u00e9cart-type \u00e0 n-1 (ou d\u00e9viation standard au sens statistique) et l'affecte \u00e0 la variable s\nprint('Ecart-type non biais\u00e9 pour la s\u00e9rie de mesures de C :', s, 'uF') # Affiche l'\u00e9cart-type non biais\u00e9\nU=s\/sqrt(n) # Calcul de l'incertitude-type\nprint('Incertitude-type sur la mesure de C :', U, 'uF') # Affiche l'incertitude-type\n\n## TRACE DES HISTOGRAMMES\n\nfigure(\"Capacit\u00e9 du condensateur\") # D\u00e9finit le nom de la figure\nhist([capa],range=(min(capa),max(capa)),bins=30,edgecolor = 'blue')  # la fonction bins est associ\u00e9e\n                                                                      # au nombre d'intervalles pour l'axe des abscisses\n\nylabel('Nb de mesures') # D\u00e9finit le nom des ordonn\u00e9es\nlegend([\"Capacit\u00e9 en uF\"]) # D\u00e9finit la l\u00e9gende\nshow() # Affiche l'histogramme\n\n\n<\/code><\/pre>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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