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Catégorie : Sciences de l’ingénieur

IA…Volts !

Un cours d’électricité

Ca fait quelques temps que je me dis qu’il faudrait que je refasse mon cours d’élec de 1ere année TSI. Le programme mentionne notamment : Loi de Kirchoff, Théorème de superposition, Puissance électrique. Implicitement, ça sous-entend associations de résistances en série et en parallèle et même Millman (je laisse – à regret – Thévenin et Norton à mon collègue de physique).

Avec les chaleurs en ce moment, j’ai un peu la flemme de passer du temps à rédiger des documents aussi classiques. J’ai cherché sur Internet des synthèses toutes faites, mais j’ai rien trouvé de satisfaisant.

J’ai demandé à ChatGPT de me produire des fiches de synthèse illustrées. Je vous les présente ici et après, je vous expliquerai les bidouilles que j’ai faites pour arriver à un résultat qui me plait !

De bien belles images

Résistance équivalente, associations de résistances

Associations de résistances série ou parallèle

Pas mal, non ? La présentation est fluide, agréable. L’écriture pseudo-manuscrite fait penser à des notes prises par un ou une étudiante appliquée. Sur le contenu, rien à dire : il y a tout ce qu’il faut !

Lois de Kirchoff

Les lois de Kirchhoff. Fiche de synthèse

Bien aussi ? Même présentation agréable, contenu impeccable : j’achète !

Théorème de superposition

Théorème de superposition - Fiche de synthèse

Efficace, non ?

Diviseur de tension et de courant

Diviseur de tension et de courant- Fiche de synthèse

Nickel !

Théorème de Millman

Théorème de Millman - Fiche de synthèse

Au poil !

Bien du premier coup ?

Les images que je vous ai présentées ont un peu été retouchées. L’IA est très forte mais fait parfois quelques erreurs : dans ce genre de demandes, je vous conseille de vérifier les schémas en particulier.

Voici un florilège des choses que j’ai eu besoin de retoucher.

Flèches courant et tensions

ChatGPT représente les courants au dessus des fils, moi je flèche les courants sur le fil. En effet, les étudiants ont du mal à différentier tension et courant. Donc je préfère flécher les tensions au dessus des composants et les courants sur les fils ! J’ai donc modifié les images pour être conforme à mes préférences. La tension, c’est « entre les bornes » et le courant, ça « traverse le composant ».

Diviseur de tension à N résistances

Bug IA diviseur N résistances

Là, l’IA a un peu merdé sur le schéma et la formule. Il vaut mieux prendre le temps de bien relire !

Un composant curieux

Bug IA composant curieux

Vous avez vu le composant R3 dans le circuit d’illustration du théorème de superposition ? C’est quoi : un potentiomètre sans curseur ? J’ai viré ce composant R1,R2,RL suffisent !

Sources de tension et de courant

Bug IA sources de tension sources de courant

Et oui, quand on applique le théorème de superposition, on est amené à « neutraliser » des sources de tension ou de courant. On remplace chaque source de tension par un court-circuit (un fil) et chaque source de courant par un circuit ouvert (une résistance infinie). L’IA l’explique bien mais les schémas proposés pour la source de tension et la source de courant sont les mêmes ! Il suffit d’un trait pour corriger tout ça !

Le bilan

Ce qui est bien avec l’IA, c’est qu’on a très rapidement des documents de facture professionnelle, maintenant, il faut être vigilant sur les résultats : attention aux schémas, aux signes, aux conventions. L’IA ne remplacera pas l’enseignant mais elle peut lui faire gagner du temps !

Une fois corrigé toutes les petites erreurs, on a quand même des documents pour illustrer un cours d’électricité qui tiennent la route, non ?

Et qui on est, hein ?

Trouver le bon angle

Dans un TP de sciences de l’ingénieur en début de première année de prépa TSI, les étudiants étudient une barrière de parking. Une de leurs activités consiste à caractériser le potentiomètre qui est utilisé dans ce système comme capteur d’angle. Pour cela, ils doivent mesurer la tension en sortie du potentiomètre en fonction de l’angle θ formé par la barrière avec l’horizontale.

Barrière de parking et potentiomètre utilisé
Barrière de parking et potentiomètre utilisé

Jusqu’à présent, pour mesurer l’angle, nous utilisions un rapporteur, mais ce n’était pas très précis. Bien sûr, on peut utiliser un smartphone avec une application comme Phyphox, mais j’ai réfléchi à la conception d’un appareil de mesure d’angle dédié : un inclinomètre.

Quel matériel ?

L’idée était de réaliser un dispositif réalisant la mesure d’angle que les étudiants seraient capable d’étudier voir même, de concevoir. En CPGE TSI, le langage informatique maitrisé, c’est le Python. C’est parti pour la carte microbit qui se programme très bien en MicroPython. Pour afficher l’angle, on peut utiliser la liaison série et visualiser les infos sur PC , mais un appareil autonome, c’est quand même mieux. J’ai trouvé une carte intégrant un afficheur LCD + support de piles pour microbit ! C’est disponible chez Lextronic et Gotronic pour une vingtaine d’euros.

Afficheur LCD et support de piles pour microbit
Afficheur LCD + support de piles pour carte microbit

La carte microbit s’enfiche au dessus de l’afficheur. L’afficheur LCD est un afficheur texte de 2 lignes de 16 caractères. Le petit interrupteur sur le coté permet d’allumer d’éteindre l’ensemble. Le boitier s’alimente avec 3 piles AAA.

Quel logiciel ?

Pour écrire du MicroPython pour microbit, ça se fait en ligne : https://python.microbit.org/v/3

Editeur MicroPython en ligne

Pour utiliser notre afficheur LCD avec MicroPython, il faut récupérer la bibliothèque sur GitHub. Voici un lien :

https://github.com/KitronikLtd/micropython-microbit-kitronik-text32

On ajoute le fichier .py au projet en passant par « Projet » (onglet à gauche) puis « Ouvrir ». Il y a quelques correctifs à faire sur ce fichier. N’hésitez pas à me contacter si besoin.

Principe de la mesure et du programme

La carte microbit est équipée d’un accéléromètre 3 axes. Il suffit de mesurer les composantes de l’accélération g sur les axes X et Y pour en déduire la valeur de l’angle d’inclinaison θ. C’est un petit calcul facile de trigo !

Accéléromètre 3 axes sur carte microbit

On peut rajouter des fonctionnalités comme un tarage de l’angle avec les boutons poussoirs et moyenner les résultats donnés par l’accéléromètre…

Et ca marche ?

Ben, oui, ça marche ! La preuve en image avec un angle de 30°

Mesure d’un angle 30°

Pas mal, non ?

Et qui on est, hein ?

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