Étude du stockage analogique et numérique

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En 2012, nous devions former une équipe de trois personnes pour un projet de plusieurs mois. Les enseignants avaient plusieurs sujets parmi lesquels nous pouvions choisir. Avec mon équipe, nous avons choisi l’étude du stockage des données analogiques et numériques. Nous avons pensé que c'était un très bon sujet car il avait beaucoup de potentiel. Nous pourrions parler de tant de choses, nous pourrions même faire une petite expérience, ce que nous avons fait.

Dans le rapport que nous avons remis à la fin à nos enseignants, nous avons principalement retracé l'historique des signaux et des dispositifs analogiques, et expliqué comment et pourquoi l'analogique a été lentement remplacé par les technologies numériques. Nous avons également parlé du fonctionnement des signaux analogiques, en prenant comme exemple une cassette audio. En ce qui concerne l'explication sur les signaux numériques, nous avons pris un CD audio à titre d'exemple. Nous avons également parlé de la notation et des calcus binaires, de la transformée de Joseph Fourier et du théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon.

La motivation que nosu avions nous avait permis de terminer le rapport avant la date d'échéance. Par conséquent, nos enseignants nous ont proposé de faire une expérience liée à nos recherches. La problématique était la suivante: "Comment pouvons-nous essayer de convertir l'analogique en numérique avec ce que nous avions à l'école?" Nous y avons réfléchi un moment avant de trouver ce que nous pouvions faire.


L'expérience

Afin de répondre à la problématique, nous avons d'abord dû créer quelque chose qui fonctionnerait comme un signal analogique. Nous avons d’abord étudié les notes et leur fréquence. Ainsi, nous pourrions reproduire la mélodie d’une vraie chanson.
Avec Excel, nous avons réussi à convertir les fréquences en "zéros" et en "uns" comme ceci:

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Grâce à la formule ci-dessus, nous pouvions écrire n’importe quelle fréquence sur la colonne B et la convertir en bandes noires ou laisser la cellule vide. Les bandes noires étaient le 1 et la cellule blanche vide était le 0.
Après cela, nous avons utilisé des capteurs qui voyaient le noir ou le blanc et faisaient une différence entre les deux. Les capteurs étaient ceux-ci:

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Comme nous avions deux capteurs, les six colonnes du fichier Excel contenant les cellules noires et blanches seraient lues. Maintenant, il nous restait deux choses à faire: trouver un moyen de faire lire notre feuille de papier sans à-coups par les capteurs, et convertir ce qui était lu en son réel
Nous avons résolu le premier problème en utilisant une vieille imprimante dont nous avons enlevé les parties inutiles:

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Ici, nous pourrions placer notre feuille de papier et les capteurs. Nous avons pris les câbles du petit moteur et les avons soudés sur un régulateur de tension afin de pouvoir contrôler la vitesse. Nous avons également ajouté un morceau de bois pour pouvoir placer les capteurs. Il ne restait plus maintenant qu'à convertir ce qui était lu par les capteurs en son réel.
Cette opération a été réalisée à l'aide d'un logiciel appelé "LabView", qui fonctionne avec des cartes d'acquisition de données:

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Il ne nous restait plus qu'à connecter les haut-parleurs à l'ordinateur, mettre la feuille dans l'imprimante et les fréquences que nous avions choisies pour le fichier Excel étaient lues. On pouvait le modifier pour faire d'autres mélodies.

En voyant à quel point cela fonctionnait bien et cpmpte tenu de la façon dont mon équipe et moi étions impliqués dans le projet, nos professeurs nous ont proposé de le présenter à un événement appelé "olympiades des sciences de l'ingénieur" qui se déroulait dans une école d'ingénieurs. Nous présenterions notre projet à deux jurys différents, rencontrerions des candidats, et leur échangerions à propos de notre projet et du leur. Nous n’avons pas gagné à la fin, mais nous étions très heureux et reconnaissants de l’opportunité offerte par nos professeurs de participer à cet évènement.