Oscilloscope à quatre canaux, et plus
=====================================

La première chose qui apparaît quand on ouvre le programme avec l'interface graphique d'expEYES, c'est une fenêtre d'oscilloscope. Les graphiques de quatre canaux d'oscilloscope apparaissent à gauche. À droite il y des boutons, des curseurs, etc. pour contrôler l'oscilloscope et la plupart des spécificités matérielles d'expEYES, comme les sorties en courant continu, les générateurs de signaux, etc. Pour comprendre ExpEYES, il faut commencer avec les bornes d'Entrée/Sortie et leurs fonctions, comme expliqué ci-dessous.

.. figure:: ./schematics/scope-outputs.svg
   :width: 300px

Branchements de sortie
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

-  **CCS :** source courant constant de :math:`1.1\ mA`.
   Si on y connecte une résistance vers GND, un courant de :math:`1.1\ mA`
   y circulera quelle que soit la valeur de la résistance. La plus grande valeur de résistance qui permet cela est :math:`2k\Omega`. On l'active et on la
   désactive à l'aide du bouton à cocher CCS.
-  **PV1 et PV2 :** Tensions programmables.
   Les sorties de ces bornes sont réglables dans dans l'intervalle
   :math:`\pm 5\ V` par logiciel. On peut vérifier la tension en
   connectant un voltmètre entre la borne et GND. Dans le cas de PV2,
   la tension de sortie peut varier dans l'intervalle :math:`- 3,3\ V`
   à :math:`+ 3,3\ V`. Les tensions se règlent depuis l'interface
   graphique, à l'aide de curseurs ou de champs de saisie texte.
-  **SQ1 :** Générateur de signal carré.
   Cette borne peut générer un signal carré variant entre :math:`0` et
   :math:`5\ V`.  La fréquence est réglable de :math:`1\ Hz` à
   :math:`5\ kHz`, mais on peut la programmer pour générer des
   fréquences de :math:`0,1\ Hz` à :math:`1\ MHz`. La sortie SQ1 a une
   résistance série de :math:`100\Omega` si bien qu'on peut y
   connecter directement une DEL.
-  **SQ2 :** Générateur de signal carré.
   SQ2 est disponible comme une option de WG, ce qui signifie qu'une
   seule des deux peut être active en même temps. SQ2 ne dispose pas
   de résistance en série.
-  **OD1 :** Sortie numérique.
   La tension de cette borne peut être réglée soit à :math:`0` soit à
   :math:`5\ V`.  On peut changer l'état le niveau de tension de OD1 à
   l'aide de la case à cocher dans l'interface graphique.
-  **WG :** Générateur de basse fréquence.
   Cette borne est une générateur de signal de forme arbitraire.  La
   fréquence est entre :math:`5\ Hz` et :math:`5\ kHz`. On peut régler
   l'amplitude à :math:`3\ V`, :math:`1\ V` ou :math:`80\ mV`.  Le
   signal peut être sinusoïdal, triangulaire ou carré. En mode signal
   carré, la sortie est sur SQ2, avec une excursion de :math:`0` à
   :math:`5\ V`.
-  :math:`\bar{WG}` : c'est juste la sortie de WG inversée.

.. figure:: ./schematics/scope-inputs.svg
   :width: 300px

Branchements d'entrée
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

-  **IN1 :** Entrée pour mesurer la capacité d'un condensateur.
   C'est un capacimètre intégré. En connectant un condensateur entre
   IN1 et GND, on peut mesurer des capacités entre quelques pF et
   plusieurs µF. Un bouton-poussoir permet de lancer la mesure.
-  **IN2 :** Fréquencemètre pour des signaux numériques.
   Cette entrée permet de mesurer la fréquence et le rapport cyclique
   de signaux numériques, qui varient entre :math:`0` et :math:`3` à
   :math:`5\ V`. On dispose d'un bouton-poussoir pour déclencher une
   mesure.
-  **SEN :** Entrée pour mesurer la résistance. Ce point est rappelé en interne
   à :math:`3.3\ V` via une résistance de :math:`5.1\ k\Omega`. La
   valeur de la résistance externe connectée là est déterminée par la
   loi d'Ohm. On utilise cette borne principalement pour connecter des
   capteurs résistifs comme des photo-transistors, pour des mesures
   d'intervalle de temps.
-  **A1 et A2 :** Entrée de mesure de tension.
   Elle fonctionne comme voltmètre ou comme oscilloscope. Le calibre
   maximal est :math:`\pm\ 16\ V`, on choisit le calibre depuis un
   menu déroulant. On peut choisir le mode de couplage
   continu/alternatif à l'aide d'un contact à glissière sur le
   boîtier. Le calibre peut être sélectionné par un menu déroulant. A2
   est comme A1, mais il n'y a pas de mode couplé en alternatif.
-  **A3 :** Entrée de mesure de tension.
   Cette entrée a un calibre de :math:`\pm\ 3.3\ V`. On peut amplifier
   les signaux faibles reliés à A3, en connectant une résistance entre
   Rg et GND. Cela aide à mesurer des signaux très faibles.
-  **MIC :** Entrée pour microphone.
   On peut y connecter directement un microphone à condensateur. Son
   signal apparaît comme le canal quatre de l'oscilloscope.
-  **Rg :** Résistance de gain pour A3.
   Le gain vaut :math:`Gain = 1 + \frac{R_{g}}{100}`.  Par exemple, si
   on connecte une résistance de :math:`1\ k\Omega` on obtient un gain
   de :math:`11`.
-  **Interface I2C :**
   On peut connecter des circuits standard I2C à ce port. On trouve
   sur la marché un choix très large de capteurs de température,
   pression, vitesse, accélération, champ magnétique, etc. ExpEYES en
   support plusieurs directement depuis l'interface graphique.

L'Interface utilisateur graphique
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

 .. figure:: pics/scope-screen-en.png
	   :width: 400px

La barre de menus de l'interface graphique utilisateur consiste en
plusieurs menus déroulants pour diverses catégories d'expériences.

La partie gauche de l'écran est la fenêtre de l'oscilloscope quatre
voies. Dans la partie droite, il y a des boutons, des curseurs et des
zones de texte pour les accès au matériel comme expliqué plus haut.
   
Les contrôles de l'oscilloscope
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

- Sélection des canaux
   Les quatre canaux A1, A2, A3 et MIC peuvent être sélectionnés pour
   l'affichage à l'aide de cases à cocher dans la moitié du bas de la
   partie droite.

- Choix des calibres
   Des menus déroulants sont disponibles pour chaque canal afin de
   choisir le calibre. A1 et 12 ont un calibre maximal de :math:`\pm\ 16\ V`.

- Amplitude et fréquence
   Des cases à cocher à droite de chaque sélection de calibre
   permettent d'activer la modélisation mathématique des données
   capturées à l'aide d'une fonction `sinus`. L'amplitude et la
   fréquence calculées sont affichées.
   
- Le curseur de la base de temps
   Le curseur de la base de temps permet de régler la durée de l'axe
   des X. La durée maximale peut être ajustée de 1 ms à 500 ms.
   
- Les contrôles de synchronisation
   Un oscilloscope à mémoire numérise et capture périodiquement le
   signal d'entrée pendant une certaine durée et affiche le
   résultat. Afin d'obtenir une trace stable, la valeur et la pente du
   signal d'entrée au début de chaque capture devraient être les
   mêmes. Ces valeurs de départ sont réglées par le réglage du niveau
   de synchronisation.
  
- L'enregistrement des données
   Les données des traces peuvent être enregistrées dans un fichier au
   format texte. La date et les valeurs de tension de chaque trace
   seront écrites dans un fichier.
   
- Le curseur
   On peut activer un curseur vertical afin de visualiser les valeurs
   instantanées de chaque canal à la position du curseur selon la
   date.
  
- L'option :math:`A1-A2`
   Cette option dessine une trace qui représente la différence des signaux A1 et A2.
 
- La transformée de Fourier
    La transformée de Fourier permet de convertir les données du
    domaine temporel en domaine fréquentiel. Les amplitudes des composantes
    fréquentielle sont affichées. On peut observer la valeur
    de la fréquence fondamentale.
   
Les autre contrôles et afficheurs
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   
- En haut de la partie droite il y a des cases à cocher étiquetées A1,
  A2 et A3. Quand on les coche, cela affiche les valeurs instantanées
  des entrées A1, A2 et A3. Ces valeurs ne sont utiles que pour la
  mesure de tensions continues.

- La valeur de la résistance connectée entre **SEN** et **GND** est
  présentée sous les affichages des tensions continues.

- Juste à côté se trouve un bouton pour mesurer la capacité connectée
  entre **IN1** et **GND**.

- On trouve un bouton pour mesurer la fréquence des signaux numériques
  connectés à **IN2**. Ce signal doit osciller entre zéro et 5 V.

- Deux cases à cocher sont fournies pour régler l'état de **OD1** et **CSS**.

- Un menu déroulant permet de sélectionner la forme du signal
  **WG**. Quand on sélectionne *SQR*, le signal de sortie devient
  disponible sur **SQR2**. Il y a aussi un menu pour choisir
  l'amplitude de la sortie **WG**. Les valeurs permises sont 3 V, 1 V
  et 80 mV.

- Il y a quatre curseurs verticaux tout à gauche de l'interface
  graphique. On peut les utiliser afin de décaler verticalement les
  traces. Ça peut être utile dans des expériences comme l'étude des
  portes logiques.

