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Circuit RC
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Je propose le circuit RC comme premier exemple de mmp (cf `<mmp.rst>`__)
circuit RC, c'est un circuit comprenant une résistance et une capacité. Plus, bien sur, une alimentation capable de charger initialement la capacité.
On charge la capacité, puis on coupe le circuit de charge, et on observe la décharge de la capacité à travers la résistance.
Il il n'y a là plus rien à apprendre pour quiconque possède les bases de l'électronique, voire de l'électricité. Le seul public qui peut y trouver un intérêt, c'est les pôvres qui comprennent que pouic à l'électricité. Ceux là vont découvrir:
- les grandeurs de base manipulées: courant, tension. La tension
pousse, le courant passe. Analogies avec pression d'un liquide, force/déplacement.
- la dimension algébrique du truc: si la tension de a à b est v, celle de b à à est -v. Idem courant selon le sens.
- loi des mailles, lois des noeuds, comme une évidence, comme en passant.
- équation de la résistance: loi d'ohm.
- équation du condensateur.
- des exemples de résistance et condensateurs, mis en circulation: lecture des codes, couleurs ou autres.
Avec tout ça, on a les bases du problème, on n'a pas la solution. On a
une équation différentielle, archi simple, qu'on va pouvoir explorer:
- de façon mathématique.
- via un simulateur. Un brin de théorie de la simulation, résolution et visualisation, avec d'abord un pas grossier, puis un pas plus fin.
Le troisième atelier va mettre en oeuvre:
- un raspberry pi
- des gpios, utilisés:
- l'un en sortie, pour charger le condensateur.
- l'un en entrée, pour mesurer la tension résiduelle
- un programme pour charger périodiquement le condensateur.
- un programme pour mesurer la tension, périodiquement.
- un oscilloscope, pour voir qu'on raconte pas que des conneries.
On va:
- adapter le pas de mesure selon la constante de temps
- constater la variation (grossière) de la constante de temps en variant r et c.
- acquérir la série temporelle.
- la comparer avec la solution théorique de l'équation différentielle.
- construire un algo évaluant la constante de temps.
Un atelier plus avancé devrait permettre d'aller plus loin:
- avoir un vrai 5v de référence pour attaquer le circuit RC.
- explorer différentes pistes pour améliorer les mesures, et s'affranchir par exemple du "bruit de quantification".
Mais encore?
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La présentation précédente détaille le projet dans ses grandes lignes:
il vise à le rendre intelligible (et intéressant) à l'Electrolabien
moyen, qui comprend bien les concepts en jeu, ainsi que les moyens de
les mettre en oeuvre.
Mais si l'on s'adresse à de grands débutants en électricité, et en
informatique, un certain nombre d'étapes ont été sautées, qu'il
faudra:
- soit présenter comme allant de soi, à notre public.
- soit présenter en détail, lors d'ateliers spécifiques.
Je pense aux étapes suivantes:
- la présentation des techniques de base de prototypage: soudure,
bread-boards, grippe fils, etc.
- idem pour les outils de mesure: voltmètre, ohm-mètre, oscilloscope.
- l'installation du raspberry pi: dd vers sd-card, boot.
- l'adaptation de l'OS: install réseau, install des comptes user, et
des outils logiciels: ssh, ipython, librairies.
- l'utilisation de la ligne de commande.
- le pilotage depuis un autre ordinateur: screen, ssh.
Tout enseignant se trouve obligé, à un moment de son exposé, de dire
"ça je vous demande de l'admettre pour l'instant sans démonstration,
je vous promets qu'on y reviendra" (le mois prochain, en 2eme
année...).
Tous les points cités dans ce §, on pourrait les sauter, ou les
présenter très rapidement, ou renvoyer vers tel url les
explicitant... Ou au contraire en faire des ateliers à part entière!
L'appropriation d'un raspberry pi, avec ses installs de base, pourrait
d'ailleurs former un module indépendant, intéressant des gens pas
intéressés par la démo RC.
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Multi module pédagogique
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Je décris ici un dispositif pédagogique encore à l'état larvaire: mmp,
ou multi-module pédagogique.
Il s'agit d'une trame pédagogique commune, sur laquelle s'articulent
plusieurs modules de formation, dans des disciplines différentes:
typiquement mathématiques, informatique, physique.
On travaille autour d'une réalisation expérimentale, ayant un intérêt
purement pédagogique, ou éventuellement également pratique.
La réalisation expérimentale doit être:
- comprise: dimension mathématique et/ou physique.
- réalisée: dimension pratique.
- pilotée, mesurée, monitorée, analysée: dimension informatique.
On va dans un premier temps se mettre d'accord sur cette
expérience. Pourquoi ce consensus? Chacun au lab est libre de lancer
ses expériences, et ses formations, sans autorisation ni avis de
quiconque. Mais si on veut que le projet soit porté par le maximum
d'acteurs d'une part, par le lab lui-même d'autre part, ce consensus
doit être trouvé.
D'ailleurs, parenthèse. Je vois souvent passer des sollicitations du
genre: "j'y connais rien en électronique, mais j'aimerais réaliser un
co-adjudicateur à référence de phase, quelqu'un peut m'aider?" Et,
comme beaucoup d'entre vous, je n'ai pas le courage de répondre:
"commence donc modestement par apprendre à souder, et les lois de base
de l'électicité, ou sinon achète un machin tout fait!".
Fin de la parenthèse.
Si le concept rencontre le succès que j'espère, il permettra de:
- Organiser une partie des formations du lab, en "séries".
- Fournir le matériau, pédagogique et physique, pour des animations
dans les écoles, les fêtes de quartier ...
-
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