Objectif pédagogique :

  • Comprendre le principe du PWM (modulation de largeur d’impulsion) utilisé pour la variation d’éclairage LED.

  • Apprendre à brancher, régler, et exploiter un oscilloscope pour mesurer un signal périodique.

  • Faire le lien entre les paramètres du signal observé (fréquence, rapport cyclique) et l’intensité lumineuse réelle

Matériel :

  • 1 carte Arduino (ou ESP32)

  • 1 LED et résistance

  • 1 oscilloscope (ou simulateur comme Tinkercad Circuits)

  • Breadboard, fils, PC pour la programmation

Déroulé de l’activité :

  1. Mise en situation (contexte domotique) :

    Dans une maison connectée, l’intensité de l’éclairage varie automatiquement en fonction de la luminosité ambiante détectée. Cette variation est obtenue en pilotant l’éclairage avec un signal PWM généré par un microcontrôleur. 

  2. Montage électronique :

    • Relier une LED (avec résistance de limitation) à une sortie PWM de la carte microcontrôleur (par exemple la pin 9).

    • Brancher l’oscilloscope entre la broche PWM et la masse.

    • Charger et exécuter le programme suivant :


cpp
// Variation automatique PWM – Eclairage domotique
int led = 9;
void setup() { pinMode(led, OUTPUT); }
void loop() {
  for(int val = 0; val <= 255; val += 5) {
    analogWrite(led, val);
    delay(20);
  }
  for(int val = 255; val >= 0; val -= 5) {
    analogWrite(led, val);
    delay(20);
  }
}

  1. Observation et mesures à l’oscilloscope :

    • Observer la forme d’onde du signal PWM sur l’oscilloscope.

    • Relever la fréquence du signal, mesurer l’amplitude et le rapport cyclique pour différents niveaux de luminosité de la LED.

    • Photographier ou schématiser les signaux obtenus pour plusieurs valeurs de PWM.

  2. Questions-guides :

    • Quelle est la forme du signal observé (sinusoïdal, carré, etc.) ?

    • Expliquer comment varie la luminosité de la LED en fonction du rapport cyclique.

    • Quelle différence entre 0 %, 50 % et 100 % de rapport cyclique ?

    • Pourquoi le PWM est-il utilisé pour piloter les lampes dans une maison connectée ?

  3. Restitution attendue :

    • Diagrammes/Captures d’écran des signaux

    • Synthèse courte (texte + schéma) expliquant l’intérêt du PWM en domotique

    • Réponses aux questions-guides

    • Mutualisation orale