Notice µLab : brancher des capteurs sur le micro:bit

micro:bit v2 et carte d'extension « façon ESP32 » (toutes les broches sorties en rangées G / V / S). Interface : µLab.

1. Les 5 règles à ne jamais oublier

2. Repérer les broches de la carte d'extension

Chaque broche est sortie sur une rangée de 3 picots : G = masse (GND), V = alimentation (3,3 V ou 5 V selon le sélecteur), S = signal (la broche du micro:bit). Un module à 3 fils se branche donc directement sur G-V-S, en respectant l'ordre indiqué sur le module (GND, VCC, OUT/SIG).

Dans µLab, l'onglet 🔌 Branchements affiche ce schéma en direct : une broche passe au vert quand un module y est détecté.

3. Brancher un module I2C (pas à pas)

Un module I2C se branche avec 4 fils et se reconnaît tout seul : µLab lit son adresse et son registre d'identité, puis crée ses voies (température, pression…) sans aucun réglage.

Étape 1 : lire les inscriptions du module

Étape 2 : vérifier la tension du module

• Marqué 3.3V, 3-5V, 2.5-5.5V ou avec un petit régulateur (composant à 3 pattes « 662K », « 6206 »…) : OK, on l'alimente en 3,3 V. C'est le cas de la quasi-totalité des modules capteurs AliExpress (BME280, BMP280, AHT20, SHT30, BH1750, MPU6050, INA219, ADS1115, TCS34725…).
• Marqué 5V uniquement : convertisseur de niveau obligatoire, voir 4-C.

Étape 3 : câbler (câble USB débranché)

Étape 4 : rebrancher et vérifier dans µLab

1. Rebranche le câble USB. En 3 secondes environ, une notification « Module I2C … détecté » apparaît.
2. Ses voies apparaissent à gauche dans Modules I2C, avec leurs unités. Coche celles à enregistrer.
3. L'onglet 🔌 Branchements liste les modules présents et leurs adresses.

Modules reconnus automatiquement

Identifiés mais pas mesurés : écran OLED (0x3C), horloge DS3231, VL53L0X, BMP180, APDS9960. Tout autre module apparaît comme « Module inconnu 0x… » : il est bien câblé, mais µLab n'a pas de pilote pour lui.

Étape 5 : deux modules identiques

Deux modules sur le même bus doivent avoir des adresses différentes. Pour deux modules identiques, change l'adresse de l'un d'eux :

• BME280/BMP280 : broche SDO reliée à GND → 0x76, reliée à 3V → 0x77.
• ADS1115 : broche ADDR à GND → 0x48, à VDD → 0x49, à SDA → 0x4A, à SCL → 0x4B (jusqu'à 4 modules, soit 16 voies).
• INA219 : ponts à souder A0/A1 → 0x40, 0x41, 0x44, 0x45.
• MPU6050 : AD0 à GND → 0x68, à 3V → 0x69. BH1750 : ADDR à GND → 0x23, à 3V → 0x5C.

Longueur des fils : moins de 50 cm. Au-delà de 4-5 modules en parallèle, les résistances de rappel des modules s'additionnent et le bus peut devenir instable.

4. Brancher un module 5 V sans pont diviseur

« Module 5 V » recouvre quatre situations différentes. Suis l'ordre A → D : prends le premier cas qui s'applique.

Cas A : le module accepte aussi le 3,3 V le plus simple

Beaucoup de modules vendus « 5 V » fonctionnent très bien en 3,3 V (plage « 3,3-5 V » sur la fiche). On les alimente en 3,3 V (sélecteur de la carte d'extension sur 3,3 V, ou VCC sur 3V) : leur sortie ne peut alors pas dépasser 3,3 V. Aucun composant supplémentaire n'est nécessaire.

Généralement compatibles 3,3 V (à confirmer sur la fiche de ton module) : potentiomètre, photorésistance (LDR), humidité du sol capacitive v1.2, niveau d'eau, capteur de son KY-037/038, obstacle IR, flamme, bouton, choc/vibration, joystick, effet Hall, suiveur de ligne, ultrasons RCWL-1601 / HC-SR04P, et la plupart des modules I2C.

Dans µLab : clique la voie de la broche → choisis le capteur dans la galerie. C'est terminé.

Cas B : alimenté en 5 V mais sortie ≤ 3,3 V

Certains modules ont besoin de 5 V pour fonctionner mais produisent eux-mêmes une sortie en 3,3 V. Exemple typique : le détecteur de mouvement PIR HC-SR501 (alimentation 5 V, sortie 3,3 V).

1. Alimente le module en 5 V (picot V avec sélecteur sur 5 V, ou alimentation extérieure), GND commun.
2. Vérifie au multimètre que la sortie ne dépasse jamais 3,3 V (voir l'encadré ci-dessus).
3. Seulement alors, relie la sortie à une broche (P8, P13… en numérique, P0-P2 en analogique).

Cas C : signal numérique en 5 V → convertisseur de niveau

Exemples : écho de l'ultrason HC-SR04 classique, module I2C 5 V uniquement, sorties numériques 5 V. Solution : un convertisseur de niveau logique bidirectionnel 4 canaux (module BSS138, « Logic Level Converter », quelques dizaines de centimes sur AliExpress). Il fonctionne aussi pour l'I2C.

Dans µLab (HC-SR04) : onglet 🔌 Branchements → Ultrasons : trig = 13, echo = 14 → Activer. La voie « Distance (ultrasons) » en cm apparaît.

Module I2C 5 V uniquement : SDA et SCL passent chacun par un canal du convertisseur (LV1 ↔ P20, LV2 ↔ P19). Le module est alimenté en 5 V côté HV.

Cas D : signal analogique 0-5 V → module « voltmètre » I2C

C'est le cas des capteurs Jeulin, Pierron, des capteurs de pression 0-5 V, de la sortie AO d'un capteur de gaz MQ alimenté en 5 V… Un convertisseur de niveau ne convient pas ici : il est fait pour du tout-ou-rien, pas pour une tension qui varie. Sans pont diviseur, on passe par un petit module I2C qui mesure lui-même la tension.

Solution D0 (la plus simple, sans soudure) : module « capteur de tension 0-25 V »

Petit module rouge ou bleu vendu « Voltage Sensor 0-25V DC » (≈ 0,30 €, AliExpress). Il contient un pont diviseur tout fait (30 kΩ / 7,5 kΩ) qui divise la tension par 5. Côté capteur, il a un bornier à vis ; côté micro:bit, 3 picots S / + / − qui se branchent directement sur une rangée G-V-S de la carte d'extension.

1. Enfiche le module sur la rangée de P0, P1 ou P2 : − sur G, + sur V, S sur S. Vérifie les lettres imprimées sur ton module : l'ordre peut varier. Le picot + n'est relié à rien dans le module.
2. Bornier à vis : sortie du capteur → VCC (borne +), masse du capteur → GND (borne −).
3. Dans µLab : clique la voie de la broche → Jeulin / Pierron 0-5 V → adaptateur « Module capteur de tension 0-25 V (÷5) », choisi par défaut → recopie la correspondance de la notice du capteur (ou étalonne sur 2 points) → Enregistrer. C'est mémorisé.

Solution D1 (plus précise) : INA219 utilisé en voltmètre 0-26 V

Le module INA219 (≈ 1-2 €) s'alimente en 3,3 V mais mesure des tensions de 0 à 26 V sur son entrée VIN−. Son bus I2C reste donc en 3,3 V : aucun convertisseur, aucun pont diviseur. Résolution 4 mV, tensions positives uniquement.

1. INA219 : VCC → 3V, GND → GND, SDA → P20, SCL → P19 (câblage I2C normal, chapitre 3).
2. Sortie du capteur → VIN− de l'INA219. VIN+ peut rester libre : il est relié à VIN− par la résistance de shunt de 0,1 Ω du module.
3. Masse du capteur → GND (masse commune, indispensable : l'INA219 mesure VIN− par rapport à GND).
4. Alimente le capteur comme d'habitude (son boîtier, son bloc 5 V…).
5. Dans µLab, la voie « Tension (INA219) » apparaît : clique-la → Jeulin / Pierron 0-5 V → rapport du pont = 1 → recopie la correspondance de la notice du capteur → Enregistrer.
6. La voie « Intensité (INA219) » n'a pas de sens dans ce montage : laisse-la décochée.

Solution D2 : ADS1115 alimenté en 5 V + convertisseur de niveau

Pour 4 voies sur un seul module et une résolution de 16 bits. µLab règle l'ADS1115 sur une pleine échelle de ±6,144 V, soit environ 0,19 mV par pas.

• Une entrée de l'ADS1115 ne doit pas dépasser son alimentation + 0,3 V. Pour mesurer jusqu'à 5 V, il doit donc être alimenté en 5 V (VDD → 5 V, GND → GND).
• Ses résistances de rappel tirent alors SDA/SCL à 5 V : SDA et SCL passent par un convertisseur de niveau (cas C : LV1 ↔ P20, LV2 ↔ P19, LV → 3V, HV → 5 V).
• Capteurs sur A0 à A3, masses communes. Dans µLab : voies « Voie A0 (ADS1115) »… → Jeulin / Pierron, rapport 1.

Alimenté en 3,3 V, l'ADS1115 ne mesure que jusqu'à ≈ 3,6 V : il faudrait alors revenir au pont diviseur.

5. Cas des capteurs Jeulin / Pierron

1. Connectique : sortie en douilles banane 4 mm → cordon banane / pince croco / fil Dupont.
2. Alimentation : celle prévue par le fabricant (boîtier, bloc secteur, 5 V). Jamais par la broche 3V du micro:bit.
3. Masse : la douille de masse (noire, ⏚ ou « 0 V ») du capteur → GND du micro:bit.
4. Sortie : dans le bornier d'un module capteur de tension 0-25 V enfiché sur P0, P1 ou P2 (solution D0, la plus simple). Pour plus de précision : vers VIN− d'un INA219 (D1) ou une entrée d'ADS1115 (D2).
5. Dans µLab : clique la voie → Jeulin / Pierron 0-5 V. Renseigne la grandeur (ex. « pH »), l'unité, l'adaptateur (module 0-25 V par défaut ; rien à choisir via INA219/ADS1115) et la correspondance donnée par la notice du capteur : tension U₁ ↔ valeur y₁ et tension U₂ ↔ valeur y₂.
6. Ou étalonne sur 2 points : dans la même fenêtre, « Étalonner sur 2 points ». Place le capteur dans une situation connue (ex. solution tampon pH 4), entre la valeur vraie, puis « Mesurer ». Recommence avec une deuxième situation (pH 7). µLab calcule la droite d'étalonnage.
7. Le réglage est mémorisé pour cette entrée : au prochain branchement, le capteur est reconnu directement.

Appareils Jeulin Initio® 2 en USB direct (le plus simple) : conductimètre, pH-mètre

Le conductimètre Initio 2 (réf. 701 653) et le pH-mètre Initio 2 (réf. 701 652) se branchent directement en micro-USB sur le PC qui fait tourner µLab : ni carte, ni module, ni étalonnage dans µLab (la valeur est celle de l'écran de l'appareil, déjà en mS/cm ou en unité pH).

1. Allume l'Initio 2 et relie-le au PC (câble micro-USB, celui de la recharge). Il apparaît en ~1 s : « ● Conductimètre Jeulin connecté ». Si une carte (micro:bit, ESP32) est aussi branchée, choisis « Jeulin » en haut à gauche.
2. Voies : conductimètre → Conductivité σ (mS/cm, cochée d'office) et Température (compensation) (sonde de l'appareil ; 25 °C sans sonde, mode CTM) ; pH-mètre → pH (cochée d'office). Un seul appareil Jeulin actif à la fois.
3. Temporel : jusqu'à 20 mesures/s, et les essais longs sécurisés (cinétique, refroidissement…). Pas à pas : dosage conductimétrique ou pH-métrique, « + Point » à chaque ajout de volume. Pas de mode rafale.
4. Le calibre (2 ou 20 mS/cm) et l'étalonnage (solutions tampons pH 4 / 7 pour le pH-mètre) se règlent sur l'appareil ; µLab reçoit la valeur affichée. Débranché puis rebranché : la mesure repart toute seule.

Interface Jeulin ESAO 4 Plus en USB : 4 voies de tension

La console ESAO 4 Plus (4 emplacements, douilles S1 S2 synchro au-dessus) se branche en USB sur le PC qui fait tourner µLab, sans logiciel Jeulin (sous Linux, sans pilote non plus). À chaque branchement, µLab lui envoie son programme, livré avec µLab : ≈ 1 s, sans Internet, les 4 voyants s'allument.

1. Alimente la console (secteur) et relie-la au PC. Elle apparaît : « ● ESAO 4 Plus Jeulin connecté ».
2. Voies Tension E1 … E4 : les douilles rouge (+) et noire (−) de l'emplacement 1 à 4 (de gauche à droite), ±5 V, résolution 2,4 mV. E1 est cochée d'office.
3. Clic sur une voie : « Tension », « Capteur Jeulin » (correspondance tension → grandeur en 2 points) ou colorimètre, comme pour un voltmètre I2C.
4. Modules Jeulin enfichés : reconnus à l'emplacement (thermomètre, pH-mètre, manomètre…, catalogue du logiciel Jeulin) ; la voie prend le nom et l'unité de la grandeur. Clic sur la voie : calibre à choisir, le même que celui du module. Conversion reprise du pilote Jeulin, à vérifier avec une valeur connue la première fois.
5. Temporel jusqu'à 100 mesures/s (période 10 ms), essais longs sécurisés, Pas à pas.
6. Rafale (mode rapide de la console, horloge à quartz 10 MHz) : une entrée E1 … E4, de 1 kHz à 100 kHz, jusqu'à 16 000 points ; spectre, « boucle » et seuil (⚡, en volts sur l'entrée) comme avec une carte.
7. Sorties S1 et S2 (onglet 🎛️ Sorties) : tension continue de −5 V à +5 V entre S1 (jaune) ou S2 (verte) et la masse ⏚ (noire). Pas encore : générateur de signaux, 2ᵉ grandeur des modules doubles, commutation automatique des calibres des modules.
8. Clé USB sous Windows : la console passe par le pilote Jeulin, donc seulement sur les PC où le logiciel Jeulin la reconnaît déjà. Ailleurs, µLab affiche « Pilote ESAO absent » : Windows interdit l'accès sans ce pilote, et l'installer demande un administrateur.

Oscilloscope PicoScope 2000 (2204A, 2205A…) en USB : 2 voies ±20 V et un générateur

Le PicoScope se branche en USB sur le PC qui fait tourner µLab. µLab passe par le pilote Pico : il doit être installé sur le PC (il l'est quand le logiciel PicoScope 6 ou 7 y est installé ; sous Linux, paquet libps2000). Aucune autre installation, aucun droit. À l'ouverture, ≈ 5 s le temps que le pilote démarre le boîtier : « ● PicoScope 2205A connecté ». Le logiciel PicoScope doit être fermé (un seul programme à la fois).

1. Voies Tension A et Tension B : les prises BNC A et B (sonde ou cordon BNC → douilles 4 mm). ±20 V au plus. Clic sur une voie : « Tension », « Capteur Jeulin » ou correspondance, comme pour un voltmètre.
2. Rafale = oscilloscope : voie A, voie B ou A et B dans le même essai (deux courbes, même base de temps), de 95 Hz à 100 MHz, jusqu'à 16 000 points (8 000 par voie avec A et B). Calibre : « auto » (µLab fait une capture d'essai et prend le plus petit calibre qui contient le signal) ou imposé, de ±50 mV à ±20 V. Signal qui dépasse le calibre : message « voie saturée ». Seuil ⚡ en volts sur la 1ʳᵉ voie, « boucle » = affichage en continu comme un oscilloscope ; spectre, modélisation et curseurs comme d'habitude.
3. Vue Direct = oscilloscope en continu : les voies cochées (A, B ou les deux) s'affichent ≈ 10 fois par seconde, calées sur un front montant de la voie A. Base de temps « auto » (3 à 7 périodes à l'écran, fréquence affichée) ou imposée de 10 µs à 500 ms (molette sur le graphe) ; calibre automatique. ❄ Figer pour mesurer avec les curseurs, → Essai pour garder l'image (tableur, modélisation, spectre). Le dessin de l'appareil donne la moyenne et le crête à crête de chaque voie.
   • Y(t) | X-Y : X-Y trace B en fonction de A (figures de Lissajous, déphasage, caractéristique d'un dipôle, cycle d'hystérésis) ; « → Essai » met alors Tension A en abscisse. Sur un essai qui contient A et B (rafale « Voies A et B »), le bouton X-Y à côté du menu d'abscisse passe en B = f(A) et revient au temps.
   • Mesures : pour chaque voie fréquence, période, crête à crête, max, min, moyenne et valeur efficace (sur un nombre entier de périodes) ; avec A et B, décalage Δt et déphasage φ de B par rapport à A (B en retard si Δt > 0).
   • ⚙ (aussi à côté du calibre en mode Rafale) : couplage DC/AC par voie (AC retire la composante continue : ondulation, petit signal sur une tension continue), sonde ×1 / ×10 (valeurs, calibres et seuils comptés à la pointe de la sonde) ; déclenchement de l'oscilloscope : voie A ou B, front, niveau (vide = auto, milieu du signal), position du seuil à l'écran (t = 0 ; jusqu'à 50 % pour voir ce qui précède), mode auto (image même sans seuil), normal (seulement quand le seuil est franchi) ou unique (la 1re image déclenchée est figée : charge d'un condensateur, rebond…) ; voie calculée A − B (tension aux bornes d'un dipôle dont aucune borne n'est à la masse).
   • Rafale : le pré-déclenchement (⚡ Seuil) garde aussi ce qui précède le seuil, t = 0 au seuil.
   • Un seul onglet µLab à la fois en vue Direct sur un même PicoScope : deux onglets se disputeraient les réglages de l'oscilloscope.
4. Temporel et Pas à pas : chaque point est la moyenne de 10 ms de signal (une tension alternative donne donc ≈ 0 : la voir dans la vue Direct ou en rafale).
5. Générateur AWG (onglet 🎛️ Sorties, prise BNC AWG) : sinus, carré, triangle ou tension continue, jusqu'à 100 kHz, signal compris entre −2 V et +2 V (crête à crête et décalage). Le dessin « Oscilloscope en direct » rappelle ce qui est réglé. Exemple : AWG → entrée d'un circuit RC, A sur l'entrée, B sur le condensateur, rafale « A et B ».
6. Clé USB sous Windows : seulement sur les PC où le logiciel PicoScope (ou PicoSDK) est installé. Ailleurs, µLab affiche que le pilote Pico manque : l'installer demande un administrateur.

Colorimètre Jeulin 1G-7 (réf. 701 648) : sortie analogique sur une broche

Sa prise mini-USB ne sert qu'à l'alimenter : la mesure sort par les 2 douilles Ø 4 mm (A : 1 V par unité d'absorbance, −3 à +3 V ; T : 0 à 1 V pour 0 à 100 %). Une absorbance réelle (0 à ~2,5) reste sous 3,3 V : aucun module, branchement direct.

1. Douille jaune → P0, P1 ou P2 ; douille noire → GND. Vérifie le contact : la voie doit suivre l'écran (0,00 Abs → ~0 V).
2. Dans µLab : clique la voie de la broche → Colorimètre Jeulin 1G-7 : absorbance (ou transmittance si l'appareil est en mode T) → Enregistrer. C'est mémorisé pour cette broche.
3. Plus précis : sortie vers un voltmètre I2C, VIN− d'un INA219 (D1) ou une entrée d'ADS1115 (D2), masses communes → clique la voie « Tension (INA219) » ou « Voie A0 (ADS1115) » → même choix Colorimètre Jeulin 1G-7. Résolution ≈ 0,0002 Abs avec l'ADS1115 (absorbances négatives toujours lues 0).
4. Le blanc et la longueur d'onde (470 à 660 nm) se règlent sur l'appareil. Une absorbance négative (blanc qui dérive) est lue 0 ; résolution ≈ 0,003 Abs (0,3 % en T).
5. Courbe d'étalonnage (Beer-Lambert) : mode Pas à pas, « + Point » à chaque solution, puis modélisation linéaire A = k·c.

6. Analyse fréquentielle (Fourier)

Faire un spectre

1. Fais une acquisition : Temporel pour des phénomènes lents (pendule, oscillations mécaniques : jusqu'à ≈ 25 Hz), Rafale pour les signaux rapides sur P0-P2 (jusqu'à ≈ 3 kHz).
2. Dans la vue Essais, zoome (glisser) sur la partie à analyser : le spectre porte sur la zone visible.
3. Clique 🎵 Spectre : spectre d'amplitude (amplitudes crête, dans l'unité de la grandeur), fondamental f₀, tableau des harmoniques, taux de distorsion harmonique (THD).
4. Curseurs 📏 utilisables sur le spectre (écart de fréquence, rapport f_B/f_A).
5. Case 📊 raies harmoniques (bâtons) : ne garde que les harmoniques, un bâton par rang n (f = n·f₀), avec le pourcentage du fondamental au-dessus de chaque bâton. En échelle « décibels », les bâtons sont exprimés par rapport au fondamental (0 dB). Idéal pour comparer des timbres ou vérifier qu'un signal carré n'a que des harmoniques impaires en 1/n. Utilise la fenêtre Hann pour la valeur de f₀, Flat-top pour des amplitudes exactes.

Réglages (onglet 🎵 Spectre)

Analyseur temps réel

Mode Rafale + case « en boucle » + vue 🎵 Spectre : les rafales s'enchaînent (≈ 1 rafraîchissement par seconde avec 1000 points) et le spectre se met à jour en direct.

Analyser un son

Le plus simple : le micro de l'ordinateur, sans carte (chapitre 17). Le micro intégré du micro:bit ne fournit que le niveau sonore (pas le signal : limite de MicroPython). Pour un vrai spectre sonore avec la carte, branche un module micro analogique MAX9814 (gain automatique, recommandé) ou MAX4466 : VCC → 3V, GND → GND, OUT → P0. Rafale à 5 kHz : spectre jusqu'à 2,5 kHz (voix, diapason 440 Hz, flûte, cordes, battements). Le signal est centré sur ≈ 1,6 V : la composante continue est retirée automatiquement.

Voir le pic bouger en direct et mesurer Δf (effet Doppler)

• Sans carte, en Direct : micro du PC actif, coche la voie Signal du son, puis bouton Spectre en haut à droite du graphe. Le spectre se recalcule ~10 fois par seconde. Fenêtre = durée analysée à chaque image (0,5 s : résolution 2 Hz, le pic est interpolé bien en dessous ; plus court = suit plus vite, plus long = plus précis). Plage ±20 % … ±1 % autour du pic (aussi à la molette) : l'axe reste fixe, on voit le pic se déplacer.
• En Rafale (« Micro du PC » ou une broche) avec la case boucle, vue 🎵 Spectre : même suivi ; zoome sur le pic (glisser sur le graphe) pour le voir bouger.
• Il faut un son pur (sifflet, buzzer, diapason, haut-parleur sur un générateur) : µLab s'y accroche quand le pic le plus haut du spectre est net, porte au moins 20 % de la puissance du son et garde la même fréquence pendant 3 images (un autre son pur qui apparaît ailleurs prend le relais : un petit ronflement de ventilateur accroché avant le démarrage du buzzer ne bloque pas), puis zoome à ±5 % autour de lui (si tu choisis toi-même une plage, elle est gardée tant que le son dure ; 2 s sans le son, µLab le lâche et rezoome à la détection suivante ; tout ou double-clic sur le graphe = tout le spectre, harmoniques = de 0 à 6,5 × f₀ pour voir le fondamental et ses harmoniques en direct) (« Pas de son pur repéré » tant que ce n'est pas le cas : le bruit de la salle ne compte pas). Ensuite, sur le graphe : le pic actuel (trait plein) et la bande ombrée = toutes les fréquences prises par le pic depuis la remise à zéro, avec f, Δf = f_max − f_min et les deux fréquences. Seuls les pics à ±12 % du son accroché comptent ; 2 s sans lui : décroché, tout repart de zéro. ↺ Δf (Direct) ou ↺ Remettre à zéro (onglet Spectre) avant chaque passage. Effet Doppler : v ≈ c·Δf / (2 f₀) pour une source qui s'approche puis s'éloigne.
• Curseurs Verticaux pour mesurer un écart de fréquences à la main ; ❄ Figer / → Essai gardent l'image.

Fréquence au cours du temps (effet Doppler, glissando)

Le spectre d'une rafale donne une fréquence pour toute la zone. Quand la fréquence change pendant l'enregistrement (source qui tourne, sirène qui passe, glissando), le bouton 📈 Fréquence au cours du temps de l'onglet 🎵 Spectre découpe la zone visible en fenêtres glissantes et mesure dans chacune la fréquence du pic (interpolée, bien plus fine que 1/durée de la fenêtre). Il crée un nouvel essai f(t) en points, qu'on modélise comme n'importe quelle courbe.

• Fenêtre auto : un premier passage repère le rythme de variation de f, puis chaque fenêtre dure ≈ 1/8 de la période de cette variation (assez courte pour la suivre, assez longue pour une fréquence précise) ; sans variation régulière, fenêtres longues (≈ 1/8 de la zone). Les fenêtres se recouvrent de moitié (points voisins presque indépendants : incertitudes du modèle honnêtes).
• Le pic suivi est cherché à ± 20 % du pic dominant de l'enregistrement ; les fenêtres où il est faible (source masquée, silence) sont écartées. Spectre zoomé (glisser sur le graphe du spectre) : µLab affiche le pic le plus haut dans la bande affichée (même si un autre son est plus fort ailleurs : téléphone d'un voisin) et le suivi se limite à cette bande.
• Avec la case spectrogramme, l'essai d'origine s'affiche zoomé sur la bande parcourue, les fréquences suivies en points blancs.
• Source qui tourne (rayon R, fréquence de rotation n) : f(t) est une sinusoïde. Modèle « Sinusoïde » : amplitude A = f₀·v/c avec v = 2πnR, période = 1/n, B = f₀. Micro à au moins 1 m du centre : plus près, la vitesse vue du micro n'est plus tout à fait sinusoïdale (harmonique 2 de ≈ R/(2D), signalée par l'alerte Durbin-Watson). La fenêtre lisse un peu la variation : A est sous-estimée d'≈ 1 %.
• Piège du repliement : un haut-parleur poussé fort produit des harmoniques (2f₀, 3f₀…) qui, au-dessus de f_e/2, se replient et peuvent tomber près de f₀ (à 5 kHz, l'harmonique 4 d'un son de 2 kHz retombe exactement sur 2 kHz). Son pur, volume modéré, et f₀ de 1,5 à 2 kHz pour une rafale à 5 kHz (ESP32 à 10 kHz : jusqu'à 4 kHz).

7. Capteur sans fil (2ᵉ micro:bit)

Un 2ᵉ micro:bit, fixé sur l'objet en mouvement (chute libre, pendule, manège, ascenseur, chariot), envoie par radio 50 mesures par seconde à la carte branchée au PC : accéléromètre, température, niveau sonore, boutons, logo. Aucun fil ne gêne le mouvement.

Préparer l'émetteur (une seule fois)

1. Débranche la carte principale, branche le 2ᵉ micro:bit sur le PC.
2. Onglet 🔌 Branchements → Programmer le micro:bit branché comme ÉMETTEUR (≈ 1 min). Le bandeau indique « Émetteur radio branché (groupe 1) ».
3. Débranche-le, rebranche la carte principale. L'émetteur fonctionne ensuite sur pile (boîtier 2 × AAA) : il affiche son numéro de groupe.

Mesurer

1. Branchements → choisis le même groupe que celui affiché par l'émetteur → Recevoir. L'état indique le nombre de paquets reçus par seconde et les pertes.
2. Les voies « … (sans fil) » apparaissent dans le panneau de gauche, dont Accélération (norme, sans fil) : ≈ 9,8 m/s² au repos, ≈ 0 en chute libre.
3. Acquisition normale (Temporel, période 20 ms). La voie « Signal radio » (dBm) renseigne sur la qualité de la liaison.

8. Utiliser un ESP32 à la place du micro:bit

µLab reconnaît aussi les cartes ESP32 (testé sur ESP32-S3 ; tables de broches prévues pour C3, C6 et ESP32 classique). Elle se branche en USB sur le PC, comme le micro:bit : elle est détectée toute seule.

1. Première fois : le bandeau indique « La carte contient un autre programme » → clique Installer µLab sur la carte. µLab installe MicroPython puis son programme (≈ 40 s). Le programme qui était dans l'ESP32 est effacé.
2. Deux cartes branchées (micro:bit + ESP32) : un sélecteur micro:bit | ESP32 apparaît en haut à gauche. Un clic change de carte en moins d'une seconde ; le choix est mémorisé. Si la carte active est débranchée, µLab passe sur l'autre.
3. Les broches s'appellent G1, G2… (numéro GPIO imprimé sur la carte). Leurs préréglages sont mémorisés séparément de ceux du micro:bit.

Sondes de température DS18B20 et capteurs DHT11 / DHT22

• DS18B20 (sonde étanche) : fil de données (jaune) sur une broche G, noir sur GND, rouge sur 3V3. Elle fonctionne aussi en 2 fils (rouge relié au noir, sur GND) et sans résistance de tirage : µLab alimente la sonde par la ligne de données. Avec un câble long (> 2 m) ou plusieurs sondes sur la même broche, ajoute la résistance de 4,7 kΩ entre données et 3V3. Résolution 0,06 °C, une mesure par seconde.
• DHT11 / DHT22 (module 3 broches avec sa résistance) : sur une broche numérique (G11 et suivantes). Température et humidité, une mesure toutes les 2,5 s.

8 bis. Utiliser une Arduino (Uno, Nano)

µLab reconnaît aussi les cartes Arduino Uno (d'origine ou clone) et Nano (ATmega328P). Branche-la en USB : elle est détectée toute seule, comme le micro:bit. Pas besoin du logiciel Arduino.

1. Première fois : le bandeau indique « L'Arduino contient un autre programme » → clique Installer µLab sur la carte (≈ 15 s). Le croquis qui était dans la carte est remplacé ; on peut le remettre plus tard avec le logiciel Arduino.
2. Clone (puce USB CH340 ou CP2102, souvent une Nano) : µLab ne sait pas d'avance si c'est un ESP32 ou une Arduino. Si la carte n'a pas encore µLab, le bandeau propose Installer µLab pour : ESP32 | Arduino → choisis d'après ce qui est écrit sur la carte. Ensuite µLab s'en souvient.
3. Plusieurs cartes branchées : le sélecteur en haut à gauche (micro:bit | ESP32 | Arduino) choisit la carte active.
4. Les broches portent leur nom Arduino : A0 à A5 (analogiques), D2 à D13 (numériques). Leurs préréglages sont mémorisés à part (pas mélangés avec P0 du micro:bit).

Capteurs 0-5 V (Jeulin, Pierron) : branchement direct

L'Arduino mesure de 0 à 5 V : la sortie d'un capteur de labo 0-5 V se branche directement sur A0…A5 (masse du capteur sur GND, masses reliées). Dans la voie, choisis « Jeulin / Pierron » avec l'adaptateur Aucun : branchement direct. Le module capteur de tension 0-25 V reste utile au-delà de 5 V.

Sondes DS18B20 et capteurs DHT11 / DHT22

• DS18B20 : données (jaune) sur une broche D2…D13, rouge sur 5 V, noir sur GND, et une résistance de 4,7 kΩ entre données et 5 V (indispensable sur l'Arduino). Détectée en ~3 s.
• DHT11 / DHT22 : sur une broche D2…D13, VCC sur 5 V, GND. Température et humidité.

9. Exploitation avancée (résumé)

Mesures longues (refroidissement, cinétique lente)

Exemple : loi de refroidissement de Newton sur 40 minutes avec la sonde DS18B20 de l'ESP32.

1. Mode Temporel. Durée : 40 min (ou 2400 ; « 1 h 30 » fonctionne aussi). Points : le nombre de mesures voulu, par exemple 240 — la période s'adapte toute seule (ici 10 s). Le dernier réglage touché (Points ou Période) reste fixe si tu changes la durée.
2. ▶ Lancer. Dès qu'un essai dure au moins 1 minute (période ≥ 0,2 s), il est sécurisé : c'est le serveur qui enregistre, chaque point est la moyenne d'environ 8 mesures. Tu peux recharger ou fermer la page, changer d'ordinateur : l'essai continue et reprend à l'écran quand tu rouvres µLab. La pastille « ⏺ Essai sécurisé 37/240 · reste 34 min » suit l'avancement.
3. Pendant l'essai, le PC relié à la carte ne se met pas en veille tout seul. Ne ferme pas son capot et laisse-le sur secteur.
4. À la fin : onglet 📈 Modélisation → exponentielle y = A·exp(−t/τ) + B (B = température ambiante, τ = constante de temps, avec incertitudes).

Pour une mesure sans fin (serre, station météo) : menu 💾 → Enregistrement longue durée (période libre, arrêt manuel ou automatique), puis « Ouvrir comme essai ».

10. Méthode des incertitudes (onglet 📊)

11. Tableau récapitulatif

12. Dépannage

13. Pointage vidéo

La vue 🎬 Vidéo (à côté de Direct / Essais / Spectre) transforme un film en tableau de mesures : on repère l'objet image par image (à la main ou en suivi automatique) et µLab produit un essai t, x_A, y_A… utilisable partout (tableur, modélisation, dérivées, incertitudes, export). Aucune carte n'est nécessaire.

Filmer correctement

Méthode en 5 étapes

1. Ouvrir la vidéo : bouton « Ouvrir une vidéo… », ou glisser-déposer sur la fenêtre. Pour filmer directement : Webcam → ● Enregistrer → ■ Arrêter (la vidéo enregistrée devient la source ; une webcam tient rarement une cadence fixe : µLab lit l'instant réel de chaque image dans l'enregistrement) ; image toute noire = cache de confidentialité de la webcam fermé (petit volet au-dessus de l'écran) : µLab le signale). µLab lit dans le fichier (MP4, MOV, WebM) l'instant réel de chaque image : t reste exact même quand la cadence varie (webcam, smartphone en faible lumière, images perdues) ; c'est indiqué sous « Images/s ». Si le fichier ne les donne pas, µLab mesure la cadence en lisant quelques images ; corrige-la dans « Images/s » si besoin (une cadence saisie à la main remplace les instants lus).
2. Étalonner (outil 📐) : clique sur un bout de la règle puis sur l'autre bout, ou fais glisser de l'un à l'autre (les poignées se déplacent ensuite), puis saisis sa longueur (« 1 m », « 20 cm »). Sans étalonnage, les coordonnées restent en pixels.
3. Repère (outil ✛) : glisse l'origine, choisis le sens des axes (x → ou ←, y ↑ ou ↓) ; la poignée de l'axe x permet d'incliner le repère (plan incliné : x le long du plan).
4. Pointer (outil ◎) : clic = position de l'objet courant sur l'image courante, puis la vidéo avance (réglage « 1 image sur N » pour les mouvements lents ; 🔎 Auto : pointe l'objet 2 fois (l'image avance d'1) ; µLab mesure son déplacement et fixe N pour qu'il parcoure ≈ 3 % de l'image entre deux points, puis N reste constant (Δt identique) ; le 2ᵉ clic, qui ne servait qu'à mesurer, est retiré si N > 1. Avec l'outil Suivi auto, « Auto » analyse le mouvement de l'objet cliqué et cale l'étude dessus). La loupe ×4 (coin haut-gauche, ou haut-droit quand le curseur s'en approche) aide à viser le centre ; la croix blanche est le curseur. Erreur de clic : clic droit, ↶ Annuler le point ou ⌫ Retour arrière retire le dernier point posé et revient à son image. Re-cliquer sur une image déjà pointée corrige aussi le point ; Suppr efface celui de l'image affichée. L'essai est créé au 1ᵉʳ point et se met à jour en direct.
5. Exploiter : « Voir x(t) » ouvre l'essai ; modélise y(t) par une parabole (le coefficient de t² vaut −g/2), ou ajoute les vitesses et accélérations (« ＋ vitesses / accélérations »).

Suivi automatique

Va à la première image, choisis l'outil 🤖 Suivi auto et clique sur l'objet : le suivi démarre aussitôt et pointe les images suivantes tout seul (bouton ▶ Suivre / ■ Stop dans la barre, ⚙ pour les réglages). Gabarit et rayon de recherche sont réglés d'après la taille de la vidéo ; le rayon s'agrandit avec la vitesse de l'objet, et le gabarit se met à jour quand l'objet tourne ou que l'éclairage change. Deux méthodes :

• Forme (corrélation) : µLab mémorise un gabarit autour du point de départ et le retrouve sur chaque image, dans un rayon réglable autour de la position prédite (vitesse constante). Réglages : taille du gabarit, rayon de recherche (au moins la distance parcourue entre deux images), seuil de confiance.
• Couleur : suit le centre des pixels proches d'une couleur (clic sur l'objet en mode Suivi auto pour la choisir) ; tolérance réglable.
• LED (mobile autoporteur Jeulin à LED rouge/verte, tout marqueur lumineux) : suit le centre de la tache lumineuse de la couleur de la LED, au dixième de pixel. Le cœur d'une LED filmée est blanc (capteur saturé) : µLab lit sa couleur sur le halo, et ignore une feuille blanche ou un reflet plus faible. 💡 Trouver les LED repère toutes les LED colorées de l'image affichée, crée un objet par LED (« LED rouge », « LED verte ») et les suit toutes : deux mobiles pour un choc, ou deux LED sur un même mobile (centre et bord) pour translation + rotation. Filme dans une salle un peu assombrie : la LED ressort mieux et reste nette.

Le suivi s'arrête si la confiance tombe sous le seuil (objet masqué, flou, sorti du champ) : re-clique sur l'objet à l'image affichée, il repart de là. Un point faux ? clic droit (ou ⌫) l'annule. Échap ou « ■ Stop » arrête. Clique au centre d'un objet contrasté : sur un fond uni, µLab refuse (rien à reconnaître).

Plusieurs objets, référentiel mobile

Bouton ＋ : objets A, B, C… (couleurs distinctes). « Pointage cyclique » enchaîne A → B → image suivante. « Référentiel : lié à B » exprime les autres objets dans le référentiel de B (collision vue depuis un mobile, mouvement relatif) : leurs coordonnées dans l'essai, et leurs trajectoires redessinées sur la vidéo autour de B, qui reste immobile (vélo : la valve décrit un cercle autour de l'axe de la roue).

Affichage et exports

• Trajectoire et chronophotographie (tous les points ; images fantômes : quelques images pointées superposées en transparence) ; export PNG de la chronophotographie.
• Vecteurs vitesse (vert) et accélération (violet), échelles réglables (échelle 1 : la flèche de vitesse a la longueur du déplacement parcouru en 0,1 s à cette vitesse ; celle d'accélération, le déplacement qu'on aurait en 0,02 s² × a). Les valeurs viennent d'une parabole locale sur ±3 points, comme les colonnes ajoutées à l'essai.
• Lecture continue : ⏵ / ⏸ sous la vidéo (touche K), vitesse 1×, ½×, ¼× ou 0,1× ; lit l'étude de la première à la dernière image et s'arrête sur une image exacte, prête à pointer (un clic sur la vidéo met en pause).
• Tableur : une cellule corrigée à la main ou un point écarté de la modélisation reste attaché à son image quand on continue de pointer. Re-pointer ou effacer le point de cette image remplace la correction ; supprimer une ligne retire l'image du pointage.
• Première / dernière image de l'étude et origine des dates (« t = 0 ici ») : réglées dans l'onglet 🎬 Vidéo.
• Le pointage (étalonnage, repère, points) est mémorisé dans l'essai : en rouvrant une vidéo de même nom, µLab propose de le reprendre. Ctrl-Z annule un point ou un suivi complet.

14. Calculs et grandeurs (façon Regressi)

L'onglet 🧮 Grandeurs rassemble les grandeurs de l'essai affiché : mesurées (t, x, pH…), calculées (une formule) et paramètres (constantes de l'essai : masse, g, volume initial…). Une grandeur calculée est recalculée toute seule quand on corrige une valeur, supprime une ligne ou continue un pointage vidéo, dans l'ordre des dépendances (Ec peut utiliser v, qui utilise vx et vy). Une nouvelle acquisition reprend les grandeurs calculées (et les paramètres utiles) de l'essai affiché quand elle a les mêmes voies : elles se calculent pendant l'enregistrement.

Écrire une formule

Une ligne nom = formule, validée par Entrée (champ de l'onglet 🧮, ou champ « Nouvelle grandeur » du tableur) :

Séparateur des arguments : point-virgule ;. Fonctions : sqrt exp ln log sin cos tan asin acos atan atan2 abs sign round floor ceil deg rad, pi, i (n° de ligne), n (nombre de lignes), decale(y;k) (valeur k lignes plus loin)… La liste complète est sous le bouton Fonctions (clic = insérer) ; en tapant, µLab propose les symboles et fonctions (Tab pour compléter).

Pendant la frappe, l'aperçu sous le champ affiche l'unité trouvée et les premières valeurs, ou l'erreur soulignée à l'endroit exact (parenthèse oubliée, symbole inconnu…). Clic sur une formule de la liste (ou double-clic sur l'en-tête ƒ d'une colonne du tableur) : la modifier ; changer le symbole renomme aussi les formules qui l'utilisent. ✕ supprime (Ctrl+Z pour annuler). Case « aussi dans les autres essais » : la même grandeur est créée dans tous les essais qui ont les symboles nécessaires (comme les pages de Regressi).

Unités

Les unités sont déduites des grandeurs utilisées : x en m et t en s → diff(x;t) en m/s ; 0,5*m*v^2 avec m en kg → J. µLab prévient si une formule ajoute des grandeurs d'unités différentes (x + vx : erreur de raisonnement probable). On peut imposer une unité (champ « unité », ou [km/h] à la fin de la ligne).

Dérivée : deux méthodes

• Points encadrants (méthode du programme de lycée) : v_i = (x_i+1 − x_i−1) / (t_i+1 − t_i−1). Pas de valeur au premier ni au dernier point. Sensible au bruit de pointage.
• Parabole sur N points (méthode de Regressi, par défaut sur 5 points) : une parabole passe au mieux par les N points qui entourent chaque point ; sa pente donne la dérivée. Plus N est grand, plus le bruit est gommé… mais plus les variations rapides (un choc, le saut de pH) sont émoussées.

La méthode se choisit par essai (liste « Dérivées » de l'onglet 🧮) ; diff(x;t;7) force 7 points pour une seule formule. Les formules des anciens essais (deriv(x), derivl(x;7)) sont gardées telles quelles et donnent exactement les mêmes valeurs qu'avant (deriv : points encadrants, extrémités calculées avec le point voisin), quelle que soit la méthode choisie.

Assistants en un clic

• Vitesses & accélérations : trouve x, y (ou x_A, y_A, x_B… d'un pointage à plusieurs objets) et crée vx, vy, v, ax, ay, a (vx_A… pour chaque objet).
• Énergies : demande m (en g ou kg) et g → paramètres m, g et grandeurs Ec, Epp, Em (en joules ; positions en cm converties). L'axe y doit être vertical vers le haut (sinon choisis « vers le bas »).
• Quantité de mouvement (px, py, p), Dérivée dy/dx, Intégrale, Lissage : choix des grandeurs dans un petit formulaire.

Après un assistant, µLab propose le graphe utile (« Et maintenant ? » : Ec, Epp et Em en fonction de t, trajectoire avec vecteurs…) sans rien changer tant qu'on n'a pas cliqué.

Vecteurs sur la trajectoire

Graphe y en fonction de x (Abscisse : x ou x_A) : la barre du graphe propose → v (vert) et → a (violet) dès que vx, vy (ou ax, ay) existent ; sinon « Vecteurs vitesse… » les calcule. Curseur = longueur des flèches, liste = une flèche tous les k points. La flèche vitesse est toujours tangente à la trajectoire tracée ; coche même échelle (repère orthonormé) pour que les angles et les longueurs du graphe soient ceux de la réalité.

Deux exemples

1. Chute ou lancer filmé : pointage vidéo (chapitre 13) → onglet 🧮 → Vitesses & accélérations → vérifie que ay ≈ −9,8 m/s² → Énergies (m = 58 g) → « Ec, Epp et Em en fonction de t » : Em reste à peu près constante (frottements négligeables), Ec et Epp s'échangent.
2. Dosage pH-métrique en Pas à pas (abscisse V en mL) → Dérivée dy/dx avec y = pH, x = V → dpH_dV ; le pic donne V_E. Avec beaucoup de points bruités, prends « parabole sur 5 points » ; avec peu de points, « points encadrants ». (🔧 Outils → Dosage le fait aussi, avec la demi-équivalence.)

15. Assistant

Le bouton Assistant (en haut à droite, touche A) ouvre un panneau à droite du graphe. On y écrit en français ce qu'on veut faire ou trouver : « trouve la constante de temps », « calcule les vitesses de la balle », « où est la dérivée ? », « fais une mesure de 10 s ». L'assistant lit l'état de µLab (essais, grandeurs, réglages), utilise les mêmes boutons que toi, vérifie le résultat de chaque action et répond en quelques phrases. Il n'apparaît que si le serveur dispose d'une clé d'accès au service d'IA (voir le README).

Deux modes

• Faire (par défaut) : il agit à ta place. Chaque contrôle qu'il utilise est entouré un instant et légendé : tu vois où se trouve la fonction pour la prochaine fois. Ctrl+Z annule ses modifications d'essais comme les tiennes.
• Guider : il ne modifie rien ; il ouvre le bon onglet et montre où cliquer, avec une bulle qui reste affichée jusqu'à ce que tu cliques sur le contrôle (ou sur ✕).

Utilisation

• Entrée envoie, Maj+Entrée passe à la ligne ; ■ Arrêter (ou Échap) interrompt une demande en cours ; Échap ferme ensuite le panneau.
• Sous chaque réponse, la ligne « 3 actions · détail » déroule ce qu'il a fait (✓ réussi, ✗ échec) et en combien de temps.
• Avant une action irréversible (supprimer un essai ou une mesure, installer le programme sur la carte), il demande ton accord dans le fil : Autoriser ou Refuser.
• Menu ⋯ : nouvelle conversation, fiches de séance (professeur), choix du modèle d'IA. La conversation est oubliée à la fermeture de l'onglet du navigateur (rien n'est gardé sur un poste partagé).
• Le bord gauche du panneau se glisse pour l'élargir. Sur un écran étroit, le panneau passe par-dessus le graphe.

Un TP complet, étape par étape

On peut lui confier tout un parcours : « je veux suivre le refroidissement d'un bécher avec ma thermistance, guide-moi du branchement à la mesure ». Il travaille alors comme un agent :

• Plan : la liste des étapes s'affiche en haut du panneau et se coche au fur et à mesure (○ à faire, ◐ en cours, ✓ fait).
• Questions : quand il lui manque une information ou une décision (quel capteur, quelle durée, quel modèle…), une fenêtre de questions à choix s'ouvre par-dessus µLab. Un clic (ou la touche 1, 2…) répond ; « Autre réponse » permet d'écrire ; Passer ferme sans répondre. La question et la réponse restent dans le fil.
• Manipulations : quand c'est à toi d'agir (brancher la carte, le module sur P0, plonger la sonde, verser 1 mL…), une carte « ⟳ Branche la thermistance sur P0 » attend. µLab détecte souvent seul que c'est fait (carte prête, module détecté, valeur stable) ; sinon clique C'est fait. Laisser tomber annule l'attente.
• Matériel : il lit l'état de la carte (programme absent, plusieurs cartes, modules détectés broche par broche, tension sur chaque broche, modules I2C), relance la détection, propose d'installer le programme µLab (avec ton accord).
• Branchements : il donne le câblage d'après la notice (module G-V-S, I2C, capteur de labo 0-5 V par le module 0-25 V, appareil Jeulin en USB), montre une broche libre dans l'onglet Branchements, puis règle la voie (capteur, unité, correspondance tension ↔ grandeur) et vérifie que la valeur lue est plausible. Il peut aussi étalonner sur 2 points : il attend que la valeur se stabilise dans chaque étalon.
• Pas à pas (dosage, A = f(λ)) : il règle l'abscisse, attend chaque ajout, mesure le point, propose des pas plus petits près de l'équivalence.
• Incertitudes : mêmes calculs que l'onglet 📊 Incertitudes : répétitions (Student), bilan de type A + B avec la part de chaque source, Monte-Carlo, écart normalisé à une référence que tu donnes, vérification des résidus d'un modèle.

En mode Guider, il fait tout cela sauf modifier µLab : plan, questions, attentes et diagnostics restent possibles, et il montre où cliquer.

Commandes et mentions

• La réponse s'écrit au fil de l'eau ; quand l'assistant agit, la ligne d'état dit ce qu'il fait (« agit : modélise U_C… »).
• Tape / en début de ligne pour les commandes : /nouveau (nouvelle conversation), /guider, /faire, /annuler (comme Ctrl+Z), /modele, /consignes, /etat (ce que l'assistant voit de µLab), /aide.
• Tape @ pour citer un essai (@essai2), une grandeur (@U_C), une voie de la carte (@P0) ou un onglet (@Modélisation) : « modélise @U_C de @essai2 ». La liste se parcourt avec ↑ ↓, Entrée ou Tab choisit.

Fiches de séance (professeur)

Menu Fichier → Fiches de séance… (ou /consignes dans l'assistant) : le professeur choisit une fiche par TP et l'active pour toute la classe. Les fiches sont rangées dans le dossier de cours, à côté du TP (TP/ulab/ du chapitre), ou en local ; elles se créent depuis un gabarit (pH-métrie, conductimétrie, charge RC, chute filmée…), se dupliquent, se mettent à la corbeille (restaurable), et l'aperçu élève ouvre l'écran exact d'un élève dans un nouvel onglet.

Une fiche active :

• réduit l'interface à ce qui sert dans ce TP, selon le niveau : ce qui ne sert à rien est masqué, ce qui servira plus tard est grisé (cadenas, « disponible à l'étape 3 ») ;
• découpe le TP en étapes (bandeau en haut) : l'élève passe à la suivante quand la condition est remplie (« 15 points mesurés », « mesure stable », « un modèle ajusté »…) et peut revenir à une étape faite pour refaire une mesure ; chaque binôme avance à son rythme ;
• règle l'aide de l'assistant étape par étape : libre (il peut le faire), après blocage (l'élève essaie d'abord ; après deux essais l'assistant propose « Je peux le faire à ta place », et l'aide est notée dans l'essai et le compte-rendu), élève seul (il montre et questionne, jamais à sa place) ; le champ Consignes pour l'assistant (invisible des élèves) précise ce qu'il ne doit pas donner ; la case Guider imposé interdit le mode Faire.

Les fiches se modifient depuis l'ordinateur qui fait tourner µLab ou son réseau local. Depuis Internet (adresse publique), il faut le code professeur, s'il a été défini sur le serveur (fichier ~/.config/ulab/prof.code). Sur son propre écran, le professeur peut quitter la fiche (clic sur la pastille de la fiche) ou ouvrir µLab avec ?vanilla ; un élève ne le peut pas.

16. Atelier image 🔭 SalsaJ

La vue 🔭 SalsaJ (barre des vues, à droite de 🎬 Vidéo) reprend le logiciel SalsaJ / ImageJ : on y ouvre une photo (franges d'interférence, figure de diffraction, spectre…) ou une image d'astronomie FITS, on l'étalonne et on y mesure des longueurs, des intensités, des angles, des flux d'étoiles. Aucune carte n'est nécessaire.

Que veux-tu mesurer ? Les parcours

Le bouton du parcours (barre du haut, à droite de Traitement) ouvre la galerie « Que veux-tu mesurer ? », rangée par thème (Optique, Mécanique, Chimie, Astronomie, Mesures libres). Un parcours affiche son pas à pas (bandeau sous la barre : chaque étape se coche toute seule), met en avant les outils utiles, ajoute ses réglages (sous le profil, ou dans un onglet à son nom à côté de Profil, Image, Stats, Mesures) et ses colonnes au tableau de mesures. Le parcours choisi est retenu pour chaque image : une photo de franges et une photo de spectre ouvertes ensemble gardent chacune le leur. Les exemples proposés sous un parcours ouvrent l'image (ou toute une série d'images) et le parcours d'un coup.

• Optique : interférences et diffraction (interfrange i, tache centrale) · spectres (longueur d'onde des raies, Doppler, Wien) · réfraction (Snell-Descartes) · lentille mince (grandissement, conjugaison)
• Mécanique : chronophotographie (positions → t, x, y, vitesses, énergies)
• Chimie : colorimétrie au smartphone (dosage par étalonnage) · compter des particules (nombre, tailles)
• Astronomie : courbe de lumière (transit d'exoplanète, étoile variable) · relief lunaire · rotation du Soleil · satellites de Jupiter (Kepler)
• Mesures libres : ci-dessous.

Mesures libres (sans analyse particulière) : trace une forme et enregistre-la (M, ou onglet Stats → Ajouter aux mesures) : longueur et inclinaison d'un segment ou d'une ligne brisée, angle, aire et périmètre d'un rectangle, d'un ovale, d'un polygone ou d'une zone à main levée (en mm² dès que l'image est étalonnée), nombre de points comptés, intensité moyenne (± écart-type) d'une zone, flux d'une étoile. Le profil d'une ligne reste disponible : longueur, minimum, maximum, moyenne, et la case extrema repère les maxima ▼ et minima ▲.

Mesurer l'interfrange i (parcours « Interférences et diffraction »)

1. Ouvrir : menu Ouvrir (fichier, Prendre une photo sur tablette ou smartphone, exemples), glisser-déposer, ou Ctrl+V d'une image copiée. Photographie l'écran de face, avec une règle graduée posée dans le plan des franges, sans flash, et sans surexposer (le laser sature vite le capteur).
2. Étalonner : outil Étalonner (E), tire un segment sur la règle entre deux graduations éloignées (zoome à la molette pour viser chaque extrémité), puis saisis la longueur et son incertitude de lecture. Plus simple : 📏 Détecter la règle. L'échelle est gardée avec l'image ; on peut aussi la saisir (onglet Image : px par mm).
3. Tracer le profil : outil Ligne de profil (L), tire un segment qui traverse toutes les franges, perpendiculairement. ⟂ Aligner sur les franges corrige l'angle tout seul. Règle la largeur de la bande (≈ la hauteur des franges : le bruit diminue en 1/√largeur) et le canal : rouge pour un laser rouge (la luminance sature plus vite).
4. Vérifier les extrema : le profil (onglet Profil) marque chaque maximum ▼ et minimum ▲ ; les mêmes repères sont dessinés sur la photo. S'il en manque ou s'il y en a de trop, règle la sensibilité. Glisse les curseurs A et B (aimantés sur les extrema) sur deux franges éloignées : µLab compte les N interfranges entre elles et donne i = AB / N, avec son incertitude (pointé à ½ pixel, étalonnage). L'ajustement d'un modèle (cos², Young cos²·sinc², diffraction sinc²) et la période de Fourier sont proposés en comparaison : coche la valeur à retenir.
5. Enregistrer la mesure (M) : elle va dans l'onglet Mesures. Saisis-y le paramètre qui change d'une photo à l'autre (largeur de fente a, distance D, longueur d'onde λ), puis → essai µLab : un essai i = f(a) est créé, à modéliser dans 📈 Modélisation (i = k/a, ou i = f(1/a) avec 🧮 Grandeurs).

Spectres : étalonner en longueur d'onde, identifier les raies (parcours « Spectres »)

On photographie un spectre avec un spectroscope à réseau posé devant l'objectif d'un smartphone (lampe à vapeur de mercure, de sodium, tube à hydrogène, néon, LED, Soleil sur une feuille blanche…) ou on ouvre un spectre d'astronomie (image ou fichier FITS 1D/2D, comme « Ouvrir un spectre » de SalsaJ). Le parcours trace le profil d'intensité le long du spectre, le gradue en longueur d'onde λ (nm) grâce à des raies connues, puis donne la λ de chaque raie avec son incertitude et l'élément chimique le plus probable. Exemples : galerie « Que veux-tu mesurer ? » → Spectres (lampe Hg photographiée, galaxie avec spectre de comparaison, étoile en FITS).

1. Ouvrir la photo (ou le FITS). Photo réussie : spectre net (mise au point à l'infini), pièce sombre, raies non saturées si possible, téléphone tenu fixe.
2. Repérer le spectre (bouton du pas à pas) : la ligne de profil se pose le long du spectre, inclinaison comprise, avec une bande aussi haute que les raies (le profil est la moyenne sur la bande : moins de bruit). À la main : outil Ligne (L) du violet vers le rouge, largeur réglée sous le graphe. Canal : Max (R,V,B) par défaut sur une photo en couleurs (chaque raie dans sa couleur).
3. Étalonner en λ : mode « étalonner », clique sur le profil une raie dont tu connais la longueur d'onde et choisis-la dans la liste (Hg 435,83 bleue, 546,07 verte, 578 jaune ; Na 589,29 ; H 656,28 rouge, 486,13 bleu-vert…), ou saisis-la. 2 raies : droite ; 3 raies ou plus : polynôme d'ordre 2 (corrige la non-linéarité du réseau et de l'objectif) ; avec 4 raies ou plus, les résidus vérifient l'étalonnage (une raie mal attribuée apparaît en rouge). Plus rapide : choisis la lampe et clique 🔍 Reconnaître la lampe. Un FITS dont l'en-tête contient CRVAL1/CDELT1 est étalonné tout seul. Une autre photo prise avec le même cadrage : ↺ Étalonnage de « … » reprend l'étalonnage.
4. Identifier : le tableau donne chaque raie détectée λ ± u et la raie tabulée la plus proche (élément, écart). Mode « identifier » : clique une raie pour voir les candidats et choisir le bon. Une bande aux couleurs du spectre est dessinée sous l'axe. Absorption (Soleil, étoile, galaxie) : choisis le type « Absorption (creux) » : les raies sont cherchées sous le continuum.
5. Enregistrer la raie choisie (M) ou toutes les raies. → essai µLab : I(λ) envoie le profil (un repère par raie identifiée) ; l'onglet Mesures → essai µLab envoie λ mesurée en fonction de λ tabulée : modèle linéaire de pente 1 (ou 1 + z pour un objet en mouvement).

Décalage Doppler (vitesse radiale) : étalonne sur le spectre de comparaison (lampe photographiée au-dessus ou au-dessous de l'objet), puis glisse la ligne sur le spectre de l'objet : l'étalonnage suit, il est attaché aux positions sur la photo. Choisis une raie, sa longueur d'onde au repos λ₀ (Hα, Hβ, [O III], Ca II K/H…), + Ajouter à la moyenne pour 2-3 raies : z = Δλ/λ₀ et v = c·z (formule relativiste affichée si z > 0,05, distance de Hubble d ≈ v/H₀). « Identifier au repos » divise les λ par 1 + z pour reconnaître les autres raies.

Loi de Wien (spectre continu) : λmax·T = 2,898 × 10⁶ nm·K, λmax pris sur le continuum (les raies d'absorption ne le déplacent pas). Sur une photo de smartphone, le résultat est faux : le capteur est bien plus sensible au vert qu'au violet et au rouge, un filtre coupe l'infrarouge et l'appareil retouche les couleurs ; seul un spectre corrigé de la réponse de l'instrument (FITS de spectrographe, par exemple) donne une température fiable.

Incertitude u(λ) : pointé de la raie (½ pixel et largeur de la raie selon le bruit) × dispersion, plus l'incertitude de l'étalonnage (dispersion des résidus, ou pointé des raies de référence quand il n'y a pas de contrôle). Hors des raies d'étalonnage (extrapolation), u inclut l'écart entre droite et polynôme : étalonne avec des raies qui encadrent celles à mesurer.

Chronophotographie : positions, vitesses, accélération (parcours « Chronophotographie »)

Une chronophotographie montre les positions successives d'un objet à intervalles de temps égaux Δt : photo à pose longue éclairée par un stroboscope, mode rafale d'un smartphone superposé, ou images d'une vidéo empilées. µLab en tire le tableau t, x, y et l'envoie vers un essai, exactement comme le pointage vidéo : modélisation, assistants Vitesses et Énergies. Exemple : galerie « Que veux-tu mesurer ? » → Chronophotographie → Lancer d'une balle.

1. La photo : l'appareil fixe (pied), l'objectif face au plan du mouvement, une règle (ou un objet de taille connue) dans ce plan. Ouvre-la (menu Ouvrir, glisser-déposer, Ctrl-V, « Prendre une photo »).
2. Étalonner : outil Étalonner (E), un segment entre deux graduations éloignées de la règle, puis sa longueur. Sans étalonnage, x et y restent en pixels.
3. Le repère : l'origine O se pose toute seule sur la 1^re position, axe x horizontal vers la droite, y vers le haut. Glisse O, ou la flèche x pour incliner l'axe ; onglet Chrono : « ✛ Poser l'origine », « x horizontal », « ⇄ sens de x ».
4. Pointer : outil Points (K), un clic par position, dans l'ordre du mouvement (les points sont numérotés ; la loupe en haut aide à viser). Avec « aimanter sur la tache », le point se met au centre de la tache. Glisser un point pour le déplacer, clic droit pour le retirer, Ctrl-Z pour annuler. 🔎 Pointage auto trouve toutes les taches de même taille (claires ou sombres) et les numérote le long de la trajectoire ; s'il en prend trop (texte, reflets), entoure la trajectoire avec l'outil Rectangle (R) et recommence. « ⇅ Inverser l'ordre » si la numérotation part du mauvais côté.
5. Δt : la durée entre deux positions (souvent écrite sur la photo), en ms ou en s, ou la fréquence du stroboscope (Δt = 1/f).
6. Résultat : tableau t, x, y ; a_y ± u par ajustement d'une parabole sur y(t) (≈ −g = −9,81 m/s² pour une chute libre), v_x par une droite sur x(t). « Dessiner les vecteurs vitesse » trace v⃗ sur la photo (différences centrées : v_n ≈ (M_n+1 − M_n−1)/2Δt). → essai µLab (t, x, y) : dans 📈 Modélisation, parabole sur y(t) (a = −g/2) et droite sur x(t) ; dans 🧮 Grandeurs, assistants Vitesses puis Énergies. « Enregistrer le bilan » (M) garde v_x, v_y(0) et a_y de chaque photo dans l'onglet Mesures.

Réfraction : loi de Snell-Descartes (parcours « Réfraction »)

Photo d'un rayon laser qui passe de l'air dans un demi-cylindre (ou une cuve) posé sur un disque gradué, le point d'incidence I au centre. µLab mesure les angles par rapport à la normale : i₁ (incidence), i₂ (réfraction) et r (réflexion), puis n₂ = n₁·sin i₁ / sin i₂. Exemples : galerie → Réfraction (trois photos, i₁ = 20°, 40° et 60°).

1. Poser (outil Points, K), dans l'ordre : le point d'incidence I, un point de la normale (la ligne 0° du disque, le plus loin possible de I), un point du rayon incident, un point du rayon réfracté (loin de I). « + rayon réfléchi » ajoute le contrôle r = i₁. Coche « je pose la surface » si tu préfères poser la face plane : la normale est alors perpendiculaire.
2. Aimanter sur les faisceaux (coché) : chaque rayon se recale sur le milieu du faisceau, et I sur le croisement des faisceaux (plus sûr avec le rayon réfléchi). Glisse une poignée pour corriger ; « ⟲ Recaler » recommence.
3. Les angles s'affichent sur la photo et dans l'onglet Réfraction, avec leur incertitude (pointé ± 1 px sur la distance à I). Enregistrer (M), puis refaire avec d'autres angles d'incidence (une photo chacun).
4. → essai µLab (onglet Mesures) : colonnes sin_i2, sin_i1, i1, i2… ; dans 📈, courbe sin_i1, abscisse sin_i2, modèle Linéaire : la pente vaut n₂/n₁.

Lentille mince : grandissement et conjugaison (parcours « Grandissement »)

Photo de l'image A'B' d'un objet lumineux (lettre « F ») sur l'écran, avec une règle collée à l'écran. µLab mesure A'B' et calcule le grandissement γ = A'B'/AB (négatif si l'image est renversée). Exemple : galerie → Grandissement → Image d'un « F » sur l'écran.

1. Étalonner (E) sur la règle de l'écran.
2. Mesurer : outil Points (K), clique A' (sur l'axe optique) puis B' (le sommet). La taille de l'objet AB se saisit (onglet Grandissement), ou se mesure sur une photo de l'objet (« Photo de : l'objet AB »).
3. Saisis OA et OA' en cm, en valeurs algébriques (OA < 0 pour un objet réel placé avant la lentille), puis Enregistrer (M). Une photo par position de l'objet.
4. → essai µLab : colonnes inv_OA = 1/OA et inv_OAp = 1/OA' (en m⁻¹), OAp_OA = OA'/OA, gamma… Dans 📈, inv_OAp en fonction de inv_OA, modèle Affine : pente 1, ordonnée à l'origine 1/f' (la vergence, en dioptries) ; gamma en fonction de OAp_OA : droite de pente 1.

Colorimétrie au smartphone : dosage par étalonnage (parcours « Colorimétrie »)

Une solution colorée absorbe une partie de la lumière qui la traverse. Sur une photo, chaque pixel donne trois intensités : rouge (R), vert (V), bleu (B). Pour chaque canal, l'absorbance d'un tube est A = −log₁₀(I/I₀), avec I l'intensité moyenne dans le tube et I₀ celle du blanc (tube d'eau, ou fond éclairé). La loi de Beer-Lambert A = k·c permet de tracer une droite d'étalonnage avec des solutions de concentrations connues (la gamme), puis de lire la concentration de l'inconnue. Exemple : galerie « Que veux-tu mesurer ? » → Colorimétrie → Gamme de sulfate de cuivre.

1. La photo : tous les tubes (blanc, étalons, inconnue) sur une seule photo, alignés devant un fond blanc éclairé par derrière (écran d'ordinateur ou de tablette tout blanc, table lumineuse), sans reflet ni lumière parasite. Même épaisseur de solution partout (tubes ou cuves identiques). Des gouttes sur un papier blanc éclairé peuvent aussi servir. Ouvre-la : menu Ouvrir, glisser-déposer, Ctrl-V ou « Prendre une photo ».
2. Les zones : 🔍 Détecter les tubes cherche la rangée de tubes (ou les tubes dans un rectangle tracé autour) et pose une zone au milieu du liquide de chacun ; le plus à gauche devient le blanc, le plus à droite l'inconnue. À la main : outil Points (K), un clic au milieu de chaque tube, le premier = blanc ; clic droit sur un point pour le retirer. Règle la taille et la forme (ronde ou carrée) des zones : le plus grand possible sans toucher les bords du tube, le ménisque, une bulle ou un reflet.
3. Rôles et concentrations (onglet Colorimétrie) : rôle de chaque zone (blanc, étalon, inconnue, ignorée) et concentration de chaque étalon ; c₁ + pas → Remplir pour une gamme régulière. Unité au choix (mol/L, mmol/L, g/L…). Survole une ligne du tableau pour lire les moyennes R̄, V̄, B̄ ± écart-type des pixels de la zone.
4. Le canal : µLab choisit le canal où l'absorbance varie le plus d'un étalon à l'autre, c'est celui de la couleur complémentaire de la solution : une solution bleue (ions cuivre Cu²⁺) absorbe le rouge, une solution jaune-orangée absorbe le bleu, une solution rose-violette absorbe le vert.
5. La droite A = k·c (par l'origine, loi de Beer-Lambert) ou A = k·c + b (si le blanc n'est pas parfait) est tracée sous le tableau ; la concentration de l'inconnue est lue sur la droite : c = (A − b)/k ± u(c). u(c) vient de la dispersion des points autour de la droite (écart-type des résidus) : des points bien alignés donnent une petite incertitude.
6. Enregistrer c(X) (M) : la concentration de l'inconnue va dans l'onglet Mesures. → essai µLab (gamme) crée un essai c, A, u(A), A_R, A_V, A_B (blanc et étalons) : dans 📈 Modélisation, choisis la courbe A et le modèle Linéaire (y = a·x) pour retrouver k, puis c = A/k.

Compter des particules, mesurer leurs surfaces (parcours « Compter des particules »)

Reprise de « Analyser les particules » de SalsaJ : cristaux, colonies de bactéries, grains de pollen, gouttes, bulles… µLab sépare les objets du fond par un seuil d'intensité, compte les objets et mesure chacun : aire, périmètre, diamètre équivalent (diamètre du disque de même aire), circularité 4πA/P² (1 pour un disque, plus petite pour un objet allongé ou deux objets collés) et position du centre. Exemple : galerie → Compter des particules → Cristaux sur fond clair.

1. La photo : objets bien contrastés sur un fond uniforme, photo prise de face, avec une règle ou une barre d'échelle dans le plan des objets. Étalonne (outil Étalonner, E, sur la barre d'échelle) pour avoir des aires en mm².
2. Le seuil (onglet Particules) : l'histogramme montre deux bosses, le fond et les objets ; le trait orange est le seuil, la zone teintée le côté « objets ». Auto (méthode d'Otsu) convient en général ; clique ou glisse sur l'histogramme pour l'ajuster. Fond : clair (objets sombres) ou sombre (objets clairs), deviné tout seul. Canal : la luminance, ou le canal où les objets ressortent le mieux.
3. Les filtres : aire minimale (poussières, bruit), aire maximale, circularité minimale (écarte la barre d'échelle, les fibres, les rayures), exclure les objets coupés par le bord (leur taille est fausse), séparer les objets collés (ligne de partage à l'étranglement entre deux objets qui se touchent), boucher les trous (reflet au centre d'un objet), lisser (le bruit ne crée pas de faux objets). Une sélection (rectangle, ovale, polygone) limite l'analyse à une zone d'étude.
4. Vérifier en zoomant : chaque objet compté a un contour coloré et un numéro (le même que dans le tableau) ; les objets écartés ont un contour gris pointillé.
5. Résultats : nombre N, aire moyenne ± u (u = écart-type/√N), dispersion des tailles (écart-type), diamètre équivalent moyen, fraction surfacique (aire couverte / aire étudiée), histogramme des diamètres, tableau des objets. Enregistrer le comptage (M) : une ligne par image (par exemple N en fonction du temps pour une croissance de colonies, avec une colonne paramètre t). → essai µLab (objets) : une ligne par objet (n°, A, d, P, circularité, x, y) pour étudier la distribution des tailles dans µLab.

Courbe de lumière d'une étoile (parcours « Courbe de lumière »)

On suit l'éclat d'une étoile sur une série d'images du même champ : passage d'une exoplanète devant son étoile (transit, ex. WASP-19 b, CoRoT-2 b), étoile variable (céphéide, binaire à éclipses), supernova. Le flux de l'étoile étudiée (la cible) est divisé par celui d'étoiles voisines supposées constantes (les comparaisons) : les variations dues à l'atmosphère (brume, nuage léger, hauteur de l'étoile) touchent toutes les étoiles du champ et s'annulent dans ce rapport. C'est la photométrie différentielle. Exemple : galerie « Que veux-tu mesurer ? » → Courbe de lumière → Transit d'exoplanète (40 images FITS, une toutes les 3 min).

1. Ouvrir la pile : menu Ouvrir, sélectionne toutes les images d'un coup (FITS ou JPEG, même champ, même taille). Elles sont rangées par date : en-tête FITS DATE-OBS (+ la moitié de EXPTIME : milieu de la pose), JD, MJD-OBS, ou date dans le nom du fichier (IMG_20261012_203130.jpg). Sans date, choisis Temps → Ordre des noms + Δt et saisis l'intervalle entre deux images.
2. Cible : outil Étoile (S), clique l'étoile à étudier (cercle vert C).
3. Comparaisons : clique 1 à 3 étoiles (cercles bleus R1, R2…) d'éclat voisin de la cible, non saturées, loin des bords et des autres étoiles ; ou bouton Comparaisons auto. Dans l'onglet Courbe, chaque étoile peut changer de rôle ou être retirée (✕).
4. Mesurer la pile : chaque étoile est recentrée d'image en image (le champ dérive un peu pendant la nuit), puis son flux est mesuré dans un cercle (ouverture de rayon r = k × FWHM, k = 2 par défaut ; la FWHM est la largeur de l'étoile, elle change avec la turbulence) moins le fond de ciel lu dans l'anneau pointillé. Réglages dans Ouverture et suivi : rayon fixe, anneau, fenêtre de recherche, recalage global par corrélation si le champ dérive de plus de quelques pixels.
5. Exploiter : la courbe montre le flux relatif F (rapport cible / comparaisons, ramené à 1 hors transit) ou la magnitude différentielle Δm = −2,5 log(F_cible/F_comp), avec ses barres d'erreur (bruit de photons de l'étoile et du ciel). Clic sur un point : l'image correspondante s'affiche (point entouré) ; clic droit : écarter ou reprendre ce point. Les points aberrants (✕ rouges : rayon cosmique, satellite, nuage) et les images où une étoile est saturée (▲ orange) sont signalés et écartés des calculs. La courbe grise contrôle (R1 / autres comparaisons) doit rester plate ; sinon une comparaison varie elle-même : retire-la.
   • Transit : µLab ajuste un trapèze (pointillés rouges, traits verticaux = début et fin du transit) et donne la profondeur ΔF/F, le rapport des rayons R_p/R_* = √(ΔF/F) (la planète cache la fraction (R_p/R_*)² du disque de l'étoile), la durée T₁₄ et le milieu du transit, chacun avec son incertitude. Coche tendance linéaire si la ligne de base penche.
   • Étoile variable : ajustement d'une sinusoïde sur Δm → période P et amplitude crête à crête (il faut observer au moins une période entière).
   • Autre (supernova…) : date et Δm du maximum d'éclat, variation totale.
6. Enregistrer le résultat (M) dans l'onglet Mesures, puis → essai µLab (courbe) : un essai t (min), F, u(F), Δm, u(Δm), n° d'image est créé (points retenus seulement). Dans 📈 Modélisation, un modèle affine sur la zone hors transit puis sur le fond du transit redonne la profondeur ; Δm et les incertitudes s'affichent d'un clic sur leur pastille.

Astronomie : relief lunaire, rotation du Soleil, satellites de Jupiter

Trois parcours dans l'esprit des activités EU-HOU de SalsaJ. Dans chacun, on pointe sur la photo : choisis un mode dans l'onglet du parcours (🌓 Lune, ☀ Soleil, ♃ Jupiter) puis clique sur l'image. Glisser un point le corrige, clic droit le retire, Échap arrête le pointage. Zoome à la molette pour viser juste (la loupe montre les pixels).

Hauteur d'une montagne lunaire par son ombre (parcours « Relief lunaire »)

1. ◯ Limbe : 3 points ou plus sur le bord éclairé du disque, bien répartis. Le cercle ajusté donne le rayon R en pixels ; comme R_Lune = 1737 km, on a l'échelle (ou bien : échelle posée avec l'outil Étalonner, en km).
2. ◐ Terminateur : la limite jour/nuit. Là, le Soleil est à l'horizon. 1 point suffit si la Lune est exactement au quartier ; 2 points ou plus, éloignés, permettent n'importe quelle phase. µLab en déduit la direction du Soleil et l'élévation α du Soleil au-dessus du relief (pour une Lune au quartier, sin α ≈ d/R, d = distance au terminateur). On peut aussi saisir α.
3. ▲ Relief : clique le sommet (centre du relief éclairé) puis le bout de son ombre. Sur un sol plat, h = L·tan α. Mais un relief loin du centre du disque est vu de biais (son ombre paraît raccourcie) et, près du terminateur, le sol s'incurve sous l'ombre : µLab replace sommet et ombre sur la sphère et donne la hauteur exacte, avec la « méthode simple » à côté pour comparer.
4. ⌀ Cratère : un bord puis le bord opposé ; le diamètre est corrigé de la perspective.
5. Enregistrer (M) ou « Enregistrer tout » : h ± u(h), α, longueur de l'ombre, D ± u(D) vont dans l'onglet Mesures.

Rotation du Soleil par ses taches (parcours « Rotation du Soleil »)

1. Ouvre plusieurs images du Soleil prises à des jours différents (sélection multiple), ou la série d'exemple de la galerie (5 images, ouvertes d'un coup) ; la date et l'heure TU de chaque image sont lues dans le nom du fichier (…2026-03-02_09h30…) ou l'en-tête FITS, sinon saisis-les dans l'onglet ☀ Soleil.
2. Limbe automatique trouve le bord du disque (centre, rayon) sur toutes les images.
3. ● Pointer la tache : clique la même tache sur chaque image (le centre de la tache est affiné, puis l'image suivante s'affiche). La grille héliographique est dessinée ; saisis l'angle P de l'axe et B0 si tu les connais (éphémérides), sinon 0.
4. µLab calcule la longitude L et la latitude B de la tache sur chaque image, ajuste la droite L(t) : pente ω (°/j), période synodique T_syn = 360°/ω (vue de la Terre), puis sidérale par 1/T_sid = 1/T_syn + 1/365,25 j. → essai µLab L(t) : modèle affine dans 📈.

Satellites de Jupiter et 3ᵉ loi de Kepler (parcours « Satellites de Jupiter »)

1. Ouvre la série d'images datées (même principe que pour le Soleil). Jupiter automatique trouve la planète sur chaque image : son rayon équatorial (71 492 km) donne l'échelle. Ou saisis l'échelle du télescope (″/px) et la distance Terre-Jupiter (UA).
2. Choisis un satellite et clique-le sur chaque image (s'il est derrière Jupiter, passe l'image). Après 4 images, sa position prévue est dessinée en pointillés sur les autres : utile pour ne pas confondre Io (toujours proche), Europe, Ganymède et Callisto (jusqu'à 26 rayons).
3. L'élongation x (en rayons de Jupiter) suit x = a·sin(2π(t − t₀)/T) : µLab ajuste a et T et calcule la masse de Jupiter M = 4π²a³/(G·T²), avec u(M)/M = √((3u(a)/a)² + (2u(T)/T)²). → essai µLab x(t) : modèle sinusoïdal dans 📈 ; → essai Kepler (2 satellites ou plus) : a³ en fonction de T², une droite de pente G·M/(4π²).

📏 Détecter la règle (étalonnage automatique)

Bouton 📏 Détecter la règle dans la barre d'état quand l'outil Étalonner est choisi, ou onglet Image → Échelle. µLab cherche sur la photo une série de graduations régulières (au moins 20, droites, plus fines que leur espacement : des franges ou un disque gradué ne sont pas pris pour une règle), mesure la position de chaque trait au centième de pixel en suivant la perspective, reconnaît les grands traits (tous les 10 ou 5) et propose le segment de la première à la dernière grande graduation, dessiné en bleu. Il affiche le nombre de graduations entre ses extrémités : vérifie le segment sur la photo et dis ce qu'il vaut (150 graduations = 150 mm sur une règle d'écolier, 100 cm sur un mètre gradué au centimètre). Si un segment d'étalonnage approximatif est déjà tracé le long de la règle, la recherche s'y limite (utile quand la photo contient plusieurs objets rayés). Pas de règle trouvée : un message le dit, trace alors le segment à la main.

Précision mesurée sur les photos d'exemple : 12,000 px/mm (vrai 12,000) ; 8,000 px/mm (8,000) ; 11,549 px/mm sur la photo prise de biais (11,554 en moyenne le long de la règle) ; 8,000 px/cm (8,000) ; 20,000 px/mm (20,000). L'incertitude qui reste est celle de la règle elle-même (≈ 0,2 mm sur 15 cm) et, surtout, la perspective : une règle qui n'est pas dans le plan de la figure donne une échelle fausse, quelle que soit la précision du pointé.

L'assistant dans l'atelier image

L'assistant (bouton 💬 ou touche A) connaît l'atelier : il lit l'état de l'image (échelle, parcours et étape, formes tracées, profil, résultat ± u, avertissements), fait vérifier ta photo avant de mesurer (netteté, règle, perspective, saturation lue dans les pixels), t'aide à choisir le parcours, te demande les données de l'expérience (a, D, Δt, concentrations des étalons, valeur d'une graduation) et t'explique les pièges.

• Mode Faire : il agit à ta place (règle détectée et image étalonnée, ligne de profil alignée sur les franges, tubes détectés, positions pointées, mesure enregistrée, essai envoyé) et chaque action est mise en évidence à l'écran (halo jaune sur la forme tracée, bulle sur le résultat) : regarde ce qu'il a fait, tu peux tout corriger ou annuler (Ctrl+Z).
• Mode Guider : il ne touche à rien et ne donne pas les résultats ; il te montre le bouton à utiliser et te pose des questions.
• Tu as trouvé une valeur ? Écris-la (« j'ai trouvé c = 0,12 mol/L, c'est bon ? ») : il la compare à la mesure de l'atelier, ou aux valeurs de référence de la fiche du professeur, et te dit seulement si elle est cohérente, avec un indice si elle ne l'est pas (unité, nombre d'interfranges, étalonnage…), jamais la valeur attendue.

Fiches de séance avec l'atelier image (professeur)

Fichier → Fiches de séance…, bloc 🔭 Atelier image d'une fiche (ou gabarits interférences, diffraction, spectre, colorimétrie, chronophotographie, astronomie) :

• Parcours imposé (sinon l'élève choisit), canal et largeur de bande du profil, paramètres du tableau de mesures (« a (mm) ; D (m) »).
• Photos jointes : bouton Joindre des photos… (JPEG, PNG, WebP, FITS ; rangées à côté du fichier de la fiche, ou dans les données de µLab pour une fiche locale), ou chemin relatif à la fiche. Elles s'ouvrent chez l'élève dans cet ordre ; plusieurs = une pile. Pense à Enregistrer.
• Valeurs attendues (« i(a = 0,20 mm) = 6,50 mm ; c(X) = 0,070 mol/L ») : jamais envoyées aux élèves, ni même au modèle de l'assistant. Quand un élève annonce un résultat, le serveur µLab le compare (à 5 % près, ou à 2 u si l'élève donne son incertitude ; unités converties) et l'assistant ne reçoit que « cohérent / pas cohérent » et un indice. 15 vérifications au plus par poste et par 10 minutes : on ne retrouve pas la valeur par essais successifs.
• Conditions d'étape : photo ouverte, parcours choisi, photo étalonnée, profil tracé, étape du pas à pas de l'atelier faite, nombre de mesures enregistrées, mesures envoyées vers µLab. Le bandeau de la fiche est relié au pas à pas de l'atelier (« ↳ dans l'atelier », étape attendue entourée).

Le tableau de mesures

Chaque parcours a son tableau (liste Parcours en haut de l'onglet Mesures, ou « Toutes » pour un résumé) et ses colonnes : i, L, N pour les franges ; L, θ, A, P, N, Ī pour les mesures libres… Les colonnes vides sont masquées. + paramètre ajoute une colonne à remplir (a, D, λ, date…) : nom et unité se modifient dans l'étiquette, ✕ la retire. → essai µLab crée un essai par parcours : abscisse = premier paramètre rempli (sinon le n° de mesure), puis chaque grandeur avec son incertitude u(…) en colonne. CSV exporte le tableau affiché ; Importer… relit un tel fichier.

Autres outils

• Barre d'outils (à gauche) : déplacer (H, ou Espace maintenu), zoom, ligne, ligne brisée, étalonnage, angle, sélections rectangle / ovale / polygone / main levée / baguette (zone d'intensité voisine), compteur de points, pipette, texte, photométrie d'étoile. Toutes les formes ont des poignées déplaçables ; Suppr retire la forme choisie ; Ctrl+Z annule (formes, pointés et réglages des parcours).
• Onglet Image : luminosité et contraste (poignées sous l'histogramme, ne change que l'affichage), gamma, palettes de fausses couleurs (feu, spectre, rouge/vert…), inversion, échelle et barre d'échelle, en-tête FITS.
• Onglet Stats : aire, moyenne, écart-type, min / max, barycentre de la sélection (ou de toute l'image), histogramme, vue 3D de l'intensité, résultats de la photométrie (flux, fond de ciel, FWHM, S/B).
• Menu Image : rotations (90°, angle libre, « redresser » sur le profil), miroirs, rogner, remplir / effacer / isoler la sélection, redimensionner, type (gris 8, 16, 32 bits, couleurs), balance des couleurs, dupliquer, renommer, informations, capture image + annotations, copier.
• Menu Traitement : contraste, lissage, flou gaussien, médian, netteté, soustraction du fond, contours, seuil (image binaire), négatif, bruit, opérations avec une constante, gamma, logarithme, opérations entre deux images (ex. franges − fond sans laser).
• Pile d'images : plusieurs images restent ouvertes (onglets au-dessus de l'image, Page préc. / Page suiv., ⏵ pour les animer). Elles sont gardées dans le navigateur et rouvertes au rechargement. Chaque image garde son parcours ; un exemple à plusieurs images (courbe de lumière, Soleil, Jupiter) ouvre toute la pile.
• Exporter : image annotée (PNG), image FITS, tableau de mesures et profil (CSV), impression. Envoyer vers µLab : le profil devient un essai I = f(x) modélisable (abscisse en mm, ou dans l'unité du parcours, par exemple λ pour un spectre étalonné), le tableau de mesures un essai par parcours.

17. Son : micro du PC et atelier 🔊

Le micro de l'ordinateur devient une voie de mesure, même sans carte : bouton 🎙 Micro du PC (à côté de « Détecter »). La vue 🔊 Son (barre des vues) est un petit Audacity : enregistrer, écouter, mesurer, éditer, voir le spectre.

Brancher un micro et l'autoriser

• PC portable : la prise casque est le plus souvent combinée (4 contacts, jack TRRS, petit pictogramme casque-micro). Elle reconnaît le micro d'un casque-micro de téléphone, mais pas un micro à jack 3 contacts (TRS, deux bagues) : il n'est pas détecté, ou c'est le micro interne qui enregistre. Solutions : un adaptateur « TRRS → casque + micro » (deux prises, la rose = micro), une petite carte son USB (quelques euros, prise rose), ou un micro USB.
• PC fixe (tour) : prise rose (entrée micro), à l'arrière ou en façade.
• Au premier clic, le navigateur demande l'autorisation d'utiliser le micro : accepte. Refusé par erreur : clique le cadenas (ou le micro barré) à gauche de l'adresse et autorise le micro. Le micro ne marche que si µLab est ouvert en https:// ou par http://localhost.
• Plusieurs entrées (micro interne, casque, USB) : clic sur 🎙 → Entrée. Stéréo (deux micros sur une carte son stéréo) : voies MIC et MIC2. µLab coupe l'annulation d'écho, la réduction de bruit et le gain automatique du navigateur (s'il ne peut pas, il le signale : les niveaux sont alors faussés).
• Le micro ne donne rien (silence total) : il est sans doute coupé dans le système (sourdine), même autorisé dans le navigateur. Windows : Paramètres → Son → Entrée → propriétés du micro, désactiver « Muet » ; Linux : réglages du son → Entrée (ou pactl set-source-mute @DEFAULT_SOURCE@ 0). Le son est écrêté en permanence (forme d'onde collée à ±1) : volume d'entrée et « amplification du micro » trop forts, baisse-les (vers 50 %). Ligne presque plate : normal avec un micro intégré (−30 à −45 dBFS) ; l'atelier 🔊 Son ajuste l'échelle verticale au son (double-clic sur l'axe vertical = pleine échelle ±1).

Niveau sonore : dBFS ou dB

La voie Niveau sonore (groupe « Ordinateur » du panneau des voies) se mesure en Temporel ou en Pas à pas comme une autre voie. Sans étalonnage, elle est en dBFS : 0 dBFS = la pleine échelle du micro (au-delà le son est écrêté), les valeurs sont négatives. Ce ne sont pas des dB SPL (décibels d'un sonomètre) : le niveau dépend du micro et du volume d'entrée réglé dans le système. Étalonner : clic sur 🎙 → Étalonnage, micro contre un calibreur (94 dB) ou à côté d'un sonomètre devant un son stable, saisir le niveau lu : µLab affiche ensuite des dB (étalonnage gardé pour cette entrée ; ne plus toucher au volume d'entrée). Rappel : quand la distance à une source double, le niveau baisse d'environ 6 dB (onde sphérique, sans réflexions).

La voie Amplitude du son (à cocher à côté du niveau sonore) donne la crête du signal sur chaque période de mesure, en grandeur linéaire : 1 = pleine échelle sans étalonnage, en pascals après étalonnage (même étalonnage que les dB). Utile pour montrer qu'une amplitude divisée par 2 correspond à −6 dB, ou que l'amplitude varie en 1/d.

Oscilloscope en Direct : coche la voie Signal du son. La vue Direct montre alors la forme d'onde (temps en ms), calée sur un front montant comme un oscilloscope (« déclenché ↗ » ; sans son périodique, l'image défile). En haut à droite du graphe : base de temps (largeur de l'écran, aussi à la molette), ❄ Figer l'image, → Essai pour la garder (tableur, modélisation, spectre). Les curseurs Horizontaux donnent l'amplitude (½|Δy| entre crêtes), les Verticaux la période et 1/Δt. Tant que cette voie est cochée, elle remplace les autres courbes de la vue Direct ; elle ne s'enregistre pas en Temporel (pour un enregistrement plus long : Rafale « Micro du PC » ou la vue 🔊 Son).

Rafale du micro : le signal du son

Mode Rafale, broche Micro du PC : 8 à 48 kHz, de 20 ms à 20 s. L'essai obtenu s'analyse dans 🎵 Spectre (f₀, harmoniques), se modélise, ou s'ouvre dans l'atelier Son. Rafale en boucle = analyseur temps réel. Le seuil ⚡ du micro est un niveau relatif de −1 à +1 (pleine échelle), pas des volts : 0,2 démarre l'enregistrement au premier son net (claquement de mains).

L'atelier 🔊 Son

La barre de l'atelier se lit de gauche à droite : le son affiché (liste des sons, 🗑 Supprimer le son) · créer (Enregistrer, Ouvrir, Générer…) · écouter · modifier (Édition, Effets) · ce que montre la piste (Forme d'onde, Spectrogramme, Niveau ; zoom ; curseurs) · Analyser ▾ (spectre de Fourier, essai µLab, WAV). En bas, seuls les onglets 🔊 Son et Aide restent : les autres portent sur les essais et reviennent dès qu'on quitte la vue Son.

1. Un son : 🎙 Enregistrer (durée et seuil dans l'onglet 🔊 Son du bas), 📂 Ouvrir un fichier (WAV, MP3, OGG, M4A, ou glisser-déposer) ou un exemple (diapason, flûte, piano, battements), ou 🎛 Générer… (réglages dans l'onglet 🔊 Son du bas, puis bouton Générer : son pur, harmoniques au choix, carré, triangle, battements, bruit, chirp, impulsion).
2. Période et fréquence : zoome (molette, + −), sélectionne à la souris plusieurs périodes entières (10 ou plus), Z cale les bords sur des passages à zéro. Sous la piste : Δt, le nombre N de périodes (modifiable), T = Δt/N et f = N/Δt. Plus N est grand, plus la mesure est précise : l'erreur de pointage des bords est divisée par N. L'« estimation auto » sert de contrôle.
3. Amplitude : la souris donne l'ordonnée y du point survolé (en haut à droite de la piste) ; l'onglet du bas donne max, min et A = (max − min)/2 de la sélection (ou de la partie visible), en unités du signal (1 = pleine échelle du micro). Pour pointer soi-même une crête : curseurs horizontaux (touche C ou bouton ⫲ à côté du zoom), A et B se glissent sur la forme d'onde ; sous la piste : y_A, y_B, Δy et ½|Δy| (amplitude si A et B sont sur une crête et un creux). Glisser ailleurs sélectionne toujours, comme dans Audacity.
4. Hauteur et timbre : Analyser ▾ → 🎵 Spectre de Fourier envoie la sélection dans la vue Spectre (à ne pas confondre avec l'affichage Spectrogramme de la piste, qui montre les fréquences au cours du temps). La hauteur d'un son est la fréquence de son fondamental f₀ (son aigu = f₀ grande) ; le timbre tient aux harmoniques (fréquences n·f₀) et à leurs amplitudes : un son pur n'a qu'une raie, la flûte quelques harmoniques, le piano beaucoup. Case « raies harmoniques » : un bâton par rang.
5. Niveau au cours du temps : affichage Niveau de la piste, ou Analyser ▾ → Niveau sonore L(t) → essai µLab pour le tableur et la modélisation (amortissement d'un diapason). Spectrogramme : spectrogramme de la piste.
6. Éditer (couper, copier, coller, rogner, silence) et effets (amplifier, normaliser, fondus, filtres passe-bas / haut / bande, écho, vitesse, inverser) : sur la sélection, sinon tout le son ; Ctrl+Z annule (10 niveaux). Export WAV : Analyser ▾ → Enregistrer en WAV.

Vitesse du son

• Deux micros (entrée stéréo) alignés avec la source, séparés de d connue : un clap du côté du micro gauche, puis onglet 🔊 Son → Mesure → Stéréo : délai entre les voies (intercorrélation) : v = d/Δt. d ≥ 1 m pour un retard mesurable (≈ 3 ms).
• Un seul micro, un écho : clap face à un mur éloigné de L (≥ 15 m), Repérer les claps (étiquettes sur le clap et son écho) : v = 2L/Δt.