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s U U 1 max min f = T

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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Les ondes sonores sont une catégorie d'onde regroupant les infrasons, les sons audibles et les ultrasons. Pour différencier les ondes sonores entre elles, on étudie la fréquence.

Ac$vité n°1 : Etude d'ondes sonores

Un éme'eur d'ultrasons peut générer des ultrasons (des sons inaudibles pour l'homme).

Nous allons étudier le signal des ultrasons lorsqu'ils sont émis en permanence par l'éme'eur.

Pour ceci, nous allons alimenter l'éme'eur par une tension sinusoïdale. Ce'e tension est créée à l'aide d'un GBF (générateur basse fréquence).

Aide : Les noGces du logiciel et du GBF sont données sur la table.

1- Période et fréquence Réalisa$on du montage :

1.Relier l'éme'eur au GBF : une des bornes de l'éme'eur sur la borne rouge du GBF, et l'autre borne de l'éme'eur sur la borne noire du GBF.

2.Régler le GBF a une fréquence de 40 kHz.

3.Pour visualiser les ultrasons, nous allons uGliser une carte d’acquisiGon reliée à l’ordinateur.

Relier l'une des bornes de l’éme'eur sur la voie EA0 de la carte et l'autre borne de l'éme'eur sur la voie EA4.

4.Se reporter à la fiche mise à disposiGon sur la table pour acquérir le signal en indiquant les réglages suivants :

Points : 333 Te : 300 ns

Vous renommerez votre courbe "Tension"

5.Appeler le professeur pour vérifier l'acquisiGon du signal et pour imprimer la courbe obtenue.

Exploita$on :

1.Le signal est-il périodique ? JusGfier.

2.Si le signal est périodique, sur la courbe imprimée, faire apparaître un moGf (repasser en couleur sur la courbe imprimée le moGf qui se répète).

La période, notée T, est la plus peGte durée au bout de laquelle un moGf se répète.

Elle s'exprime en seconde (s).

3.A l’aide des foncGonnalités du logiciel, déterminer la période du signal en , puis en seconde.

La fréquence, notée f, correspond au nombre de moGfs répétés pendant une seconde.

Elle s’exprime en hertz (Hz).

Elle se calcule à l'aide de la relaGon : avec T exprimée en seconde.

4.Calculer la fréquence à parGr de la période trouvée à la quesGon précédente.

5.A l’aide des foncGonnalités du logiciel, déterminer la valeur maximale et minimale de la tension.

µs

f = 1 T

Umax Umin

1 3/

Etude et produc$on d'ondes sonores

Rappel

Rappel

(2)

2- Quelques changements

Expérience : Avec le même montage expérimental, changer la forme du signal émis et bouger le bouton "Level" dans le sens que vous souhaitez. Faire l’acquisiGon avec les mêmes réglages que l’expérience précédente.

Exploita$on :

1.Le signal est-il périodique ? JusGfier.

2.A l’aide des foncGonnalités du logiciel, déterminer la période du signal en , puis en seconde.

3.Calculer la fréquence à parGr de la période.

4.A l’aide des foncGonnalités du logiciel, déterminer la valeur maximale et minimale de la tension.

Ac$vité n°2 : Produc$on d'un son audible

Dans l'acGvité précédente, une onde sonore a été étudiée, et il a été observé qu'il s'agit d'une succession d'un même moGf ayant un maximum et un minimum.

Nous allons produire un son à l'aide d'un microcontrôleur et d'un buzzer. Le buzzer est consGtué d'une lamelle qui va vibrer et ainsi produire un son suivant les instrucGons données.

Pour produire ce son, il faut dans un premier temps réaliser le montage expérimental, puis dans un deuxième temps, donner les instrucGons au microcontrôleur via le programme envoyé depuis l'ordinateur.

Aide : La noGce du logiciel est donnée sur la table.

1ère étape : Réalisa$on du montage expérimental

Réaliser le montage ci-dessus.

2ème étape : Programma$on des instruc$ons a) à parBr de la période du son

Le son souhaité est un son de période T égale à 2,0 ms. Durant ce'e période T, le buzzer va passer par une valeur maximale et une valeur minimale.

Le programme incomplet se trouve ci-dessous. Compléter-le (remplir les "...").

µs

Umax Umin

/2 3

(3)

Appeler le professeur pour la vérificaGon du programme et du montage.

Ouvrir le programme incomplet sur l'ordinateur (logiciel Arduino, fichier "eme're_un_son"), le corriger à l'aide de la réponse précédente et téléverser le programme pour produire le son.

b) à parBr de la fréquence du son

On souhait créer le même son que précédemment mais ce'e fois-ci en entrant la fréquence du son directement dans le programme.

Les instrucGons du programme sont de la forme suivante :

tone(B, ..., ...); //instruc)on tone permet de produire un son ; tone(B, fréquence du son, durée du son en milliseconde) delay(2000); //a:endre 2000 millisecondes afin d'éme:re le son

Modifier le programme précédent pour produire le même son que précédemment. Appeler le professeur pour vérificaGon avant de téléverser le programme au microcontrôleur.

Pour aller plus loin : créaGon d'une mélodie à l'aide d'un microcontrôleur

A l'aide des documents ci-dessous, modifier le programme perme'ant au buzzer de produite la mélodie du document 1.

Document 1 : Extrait d'une mélodie

Le sol de la mélodie ci-dessus correspond à un Sol3.

Document 2 : Correspondances entre les notes et les fréquences

Document 3 : Durée des notes

Une noire équivaut à 1 temps soit par exemple 0,5 ms.

Une blanche équivaut à 2 noires.

Une ronde équivaut à 4 noires.

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