TP Etude d’un quartz
I – Principe de fonctionnement de la montre
a quartz
Dans l’horloge à quartz, un courant électrique
continu très faible, fourni par une pile, suffit à faire vibrer
un cristal de quartz. Un cristal de quartz oscille 32 768 fois par seconde.
La première horloge électrique date de 1840 ; la première
montre électrique n’est apparue qu’en 1952. Voici le schéma de
principe d’une montre à quartz. 
- D’après le texte, quelle
est la fréquence et la période d’oscillation du quartz
?
- Quel est le rôle du quartz ?
- Au bout de combien d’oscillations,
l’affichage de l’heure change-t-il d’une seconde ?
- Si l’incertitude de mesure est de
l’ordre d’une période d’oscillation du quartz, calculer la précision
de mesure d’une seconde, d’un jour, d’un mois.
II
– Utilisation de l’oscilloscope pour mesurer la période d’un quartz
: 1 – L’oscilloscope :
- Quelle grandeur électrique permet-il
de visualiser ?
Allumer l’oscilloscope et écouter les
explications sur son fonctionnement. Enclencher le balayage et régler la
sensibilité de la base de temps pour obtenir un déplacement du spot
le plus lent possible.
- Caractériser le mouvement du spot sur l’écran .
- Chronométrer la durée
mise par le spot pour traverser l’écran (rappeler la méthode
la plus précise pour cette mesure).
- Comparer le résultat trouvé
et la valeur indiquée sur la base de temps. Vérifier que ces
2 valeurs sont bien compatibles.
2 – Mesure
d’une période à l’aide de l’oscilloscope :Brancher
un générateur 6V alternatif sur la voie YA de l’oscilloscope
et effectuer les réglages nécessaires à l’obtention d’un
oscillogramme satisfaisant.
- Comment peut-on qualifier la tension observée ?
- Mesurer la période de cette tension ;
en déduire sa fréquence.
Modifier la sensibilité de la base de temps
pour observer un nombre différent de périodes sur l’écran.
- La période et la fréquence de la
tension ont-elles changé ?
3 – Mesures de la période
du quartz :Alimenter
le module contenant l’oscillateur à quartz à l’aide d’un générateur
12 V continu. Connecter sa sortie à l’oscilloscope.
- La tension à la sortie du quartz,
observée sur l’écran de l’oscilloscope est-elle périodique ?
- Représenter l’oscillogramme au
balayage 10 µs / div.
- Isoler un motif périodique sur
votre schéma. Combien de temps met le spot sur l’écran pour
décrire ce motif ? Comment appelle-t-on cette durée ?
- En déduire la fréquence
d’oscillation du quart
III- Etude des impulsions
d’un quartz à l’aide d’un ordinateur muni d’une carte d’acquisition.
Le fonctionnement des ordinateurs
nécessite la présence d’une horloge interne ; celle-ci permet
également de mesurer des durées. Muni d’une carte d’acquisition
et d’un logiciel de pilotage, un ordinateur peut se comporter comme un oscilloscope
et permettre de visualiser des tensions.A
la différence de l’oscilloscope qui permet, grâce au mouvement
permanent du spot une visualisation en continu, l’ordinateur permet de réaliser
des mesures de tensions successives sur une durée définie à
l’avance (durée d’acquisition). L’intervalle de temps qui sépare
2 mesures consécutives s’appelle la durée d’échantillonnage.
En salle B14, elle peut varier de 12,5 µs à 16000 ms
- Quelle durée de mesure doit-on
choisir pour visualiser au moins 2 périodes du quartz ?
- Quelle durée d’échantillonnage
devra-t-on choisir ?
- Quel sera alors le nombre de mesures
réalisées pendant la durée d’acquisition ?
Relier la sortie du quartz à la carte
d’acquisition. Choisir la durée d’acquisition et la durée d’échantillonnage.
Réaliser l’acquisition. Faire vérifier avant d’imprimer.