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Conception et réalisation d'un déphasemètre numérique doublé d'un fréquencemètre numérique( Télécharger le fichier original )par Marie Stella Soumahoro Institut national polytechnique Félix Houphouët- Boigny - Diplôme universitaire de technologie électronique 2012 |
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I. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D'ACCUEIL
Le personnel du DFR-GEE est très diversifié. Ainsi nous comptons : > 44 Enseignants- Chercheurs, > 5 Professeurs de lycée, > 22 Assistants, > 7 Maitres Assistants, > 10 Maitres de Conférences, > 6 Agents techniques, > 2 Secrétaires.
L'organigramme ci-après décrit l'organisation du DFR-GEE CONSEIL DU DEPARTEMENT ASSISTANT Mr. Koffi Yao SECRETARIAT
Figure1 : l'organisation du DFR-GEE II. PRESENTATION DU THEME ET CAHIER DES CHARGES1. Enoncé du thèmeLe thème qui a été soumis à notre étude s'intitule : CONCEPTION ET REALISATION D'UN DEPHASEMETRE NUMERIQUE DOUBLE' D'UN FREQUENCEMETRE NUMERIQUE SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 4
Pour satisfaire aux exigences du cahier des charges, nous procéderons de la manière suivante : > La recherche de documentation > Etude technique > Proposition d'un schéma électrique > Dimensionnement et choix des composants du montage > Simulation du montage sur circuit maker professionnel 2000 > Réalisation du montage simulé sur la plaquette SK10 > Réalisation du montage sur typon SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 5 É MEMOIRE DE FIN DE CYCLE CH/&LITLJE II s ETUDE TECHINVUE LU ilM@RAIE SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 6
I. ETUDE TECHNIQUE DU DEPHASEMETRENUMERIQUE DOUBLE' DU FREQUENCEMETRE NUMERIQUE1. Définition et rôleLe déphasemètre numérique doublé du fréquencemètre numérique est un appareil qui permet de mesurer et d'afficher le déphasage entre deux signaux de même fréquence ainsi que leur fréquence. Dans notre cas il s'agit non seulement de mesurer et d'afficher le déphasage entre la tension et le courant mais aussi de mesurer et d'afficher leur fréquence. Notons que la tension et le courant ont la même fréquence. En effet, ce déphasage mesuré est dû à une charge (fer à repasser, plaque chauffante, ventilateur, frigo, etc.) alimentée au secteur. 2. Schéma synoptiqueCe synoptique met en relief les différents modules qui interviennent dans la conception du déphasemètre numérique doublé du fréquencemètre numérique( voir figure 2). SECTEUR+
CHARGE CAPTEUR DE COURANT CAPTEUR DE TENSION DETECTEUR DE DEPHASAGE DETECTEUR DE FREQUENCE COMMUTATEUR AFFICHEUR CARTE D'AFFICHAGE Figure 2 : schéma synoptique Ces modules peuvent être regroupés en deux blocs. ? Le bloc d'acquisition : il comprend le secteur (220V/50Hz), la charge, le capteur de courant, le capteur de tension, le détecteur de déphasage, le détecteur de fréquence et le commutateur. ? Le bloc d'affichage : il regroupe la carte d'affichage et les afficheurs. 3. Schéma de principes Nous allons étudier chaque module du schéma synoptique en allant de la gauche vers la droite. SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 7 SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 8
a) La Charge Elle peut être un réfrigérateur, un ventilateur, une plaque chauffante, un circuit RL formé d'une bobine et d'une résistance, etc. Cette charge entraine soit une phase, soit un déphase entre le courant et la tension du secteur (voir figure 2).
Il s'agit d'alimenter la charge au secteur (voir figure2) c'est-à-dire à 220V/50Hz (or les 220V du secteur représente sa tension efficace ainsi sa valeur maximale est 220v2V qui est égale à environ 311.13V). c) Le Capteur de la tension Le capteur de la tension permet d'avoir une image de la tension (voir le schéma structurel figure 3). Il permet de passer du signal sinusoïdal de 311V à un signal rectangulaire allant de 0 à 5V en conservant sa fréquence, ce signal rectangulaire permettra de mieux déterminer le déphasage entre le courant et la tension lorsqu'il est pris pour référence.
Figure3 : le capteur de tension ? Les résistances R1 (22K?/3W) et R2 (22K?/3W) sont des résistances de protection ainsi elles permettent de limiter le courant qui traverse l'optocoupleur (voir annexe I). SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 9
? La diode D2 (1N4007) fait le redressement à l'alternance positive (voir annexe II). ? L'optocoupleur permet donc d'avoir l'image de la tension à l'alternance positive en conservant la fréquence. Ainsi il transforme le signal sinusoïdal après le redressement positif en signal rectangulaire d'amplitude allant de 0V à 5V. R3 (1K?/0.25W) est une résistance de rappel car l'optocoupleur est à collecteur ouvert (voir annexe V). d) Le Capteur du courant Il permet d'avoir l'image du courant c'est-à-dire de conserver sa fréquence et son déphasage par rapport à la tension (voir le schéma structurel a la figure 4). Il permet de transformer le courant de 3A qui traverse la charge en une tension rectangulaire allant de 0 à 5V pour en déduire le déphasage dû à la charge.
Figure 4 : Le capteur de courant ? La résistance R4 (0.01?/3W) de faible capacité permet de convertir le courant en tension grâce à la loi d'ohm tout en gardant la fréquence et le déphasage du courant (voir annexe I). ? Le circuit formé par la diode D1 (1N4007), la résistance R44 (22K?/10W), le condensateur C8 (330uF/25V) et la diode zener D3 (BZX84C12L) constitue le circuit de l'alimentation du comparateur LM339 (voir annexe I). ? Le LM339 permet de transformer le signal sinusoïdal en un signal rectangulaire allant de 0V à 12V.Il est un comparateur à collecteur d'où la nécessité d'utiliser la résistance de rappel R6 (1K?/0.5W). SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 10
? La résistance R7 (1.2K?/0.25W) limite le courant dans la branche et la diode D4 permet de protéger l'optocoupleur en écrêtant l'alternance négative de la tension de sortie du comparateur (voir annexe I). ? A la sortie de l'optocoupleur nous avons un signal rectangulaire allant de 0V à 5V. L'optocoupleur étant à collecteur ouvert, la résistance R8 (10K?/0.25W) est la résistance de rappel à la source (voir annexe I). e) Le Détecteur de fréquence Il permet de mesurer la fréquence de la tension. En effet il permet de mesurer la fréquence de la tension obtenue à la sortie du capteur de tension (voir figure 5). Il permet d'avoir une tension proportionnelle à sa fréquence en sortie, dans notre cas en sortie nous avons une tension égale au centième de la fréquence du signal en entrée.
Figure 5 : le détecteur de fréquence ? La tension obtenue à la sortie du capteur de tension entre dans le circuit dérivateur. Ce circuit dérivateur est formé de R10 (100k?/0.25W), C3 (47nF/15V) et D5 (1N4007), il permet d'augmenter la largeur d'impulsion de la tension (voir annexe I). ? Le NE555, R12 (18k?/0.25W), R13 (0.22k?/0.25W) et C5 (0.1uF/15V) constituent le monostable. En effet le NE555 reçoit le signal dont la largeur d'impulsion a été augmentée par le circuit dérivateur (sa commande) il transforme à son tour la largeur d'impulsion de la commande grâce au R12, SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 11
R13 et C5 qui déterminent sa nouvelle largeur d'impulsion (voir annexe I). Notons que le monostable conserve la fréquence du signal de commande. Ainsi, grâce à la valeur moyenne du signal à la sortie du monostable nous pouvons déterminer la fréquence du signal de commande. Le signal à la sortie du monostable étant rectangulaire nous avons : Um=Fr*Tm*Ucc donc Fr= or tn et Ucc sont définis (voir annexe VI). ? Le circuit de filtrage R11 (1.8k /0.25W) et C4 (220uF/15V) est un filtre passe bas dont la fréquence de coupure égale à 0.5Hz, son rôle est de donner la valeur moyenne du signal à la sortie du NE555 (voir annexe I). Test de linéarité du détecteur de fréquence Dans le but de vérifier le bon fonctionnement du détecteur de fréquence nous allons faire varier la fréquence du signal à l'entrée du détecteur de fréquence et recueillir la valeur moyenne à sa sortie. Le tableau ci- dessous montrera les fréquences et les valeurs moyennes obtenues à la sortie du détecteur :(voir le tableau 1) Tableau1 : Tableau des fréquences et de leurs valeurs moyennes
A l'aide de matlab nous tracerons la courbe fonction de la fréquence et la valeur moyenne (voir figure 6). SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 12
Figure 6 : linéarité du détecteur de fréquence La courbe obtenue étant linéaire, nous pouvons affirmer que le détecteur est fiable. f) Le Détecteur de déphasage La sortie du capteur de courant et du capteur de tension entre dans la porte XOR («porte ou exclusive») à deux entrées. En effet, cette porte est réalisée à l'aide de quatre portes «NAND» (voir figure 7). Il permet de déterminer le déphasage entre la tension et le courant. Ainsi en sortie nous obtenons une tension proportionnelle au déphasage (voir annexe VII).
Figure 7: Le détecteur de déphasage SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 13
? Cette porte «ou exclusif» est formée de quatre portes «NAND» du boitier CD4011. En effet à la sortie de la porte U9B nous avons : S1= Vcrt.Vten A la sortie de U9C nous avons S2=S1.Vten= [(Vcrt.Vten).Vten] A la sortie de U9D nous avons S3=S1.Vcrt = [(Vcrt.Vten).Vcrt] A la sortie de U4A nous avons S=S2.S3=S2+S3 S=(Vcrt.Vten).Vten + (Vcrt.Vten).Vcrt S= (Vcrt + Vten).Vten + (Vcrt + Vten).Vcrt S=Vcrt.Vten+ Vten.Vten+ Vcrt.Vcrt+ Vten.Vcrt or A.A=0 donc S= Vcrt.Vten+ Vcrt. Vten ainsi S est égal à la sortie d'une Porte «ou exclusif». Sa table de vérité se présente comme suit. Notons que «1» logique est 5V et «0» logique est 0V Tableau2 : Table de vérité d'une «porte ou exclusif»
Nous déduisons de la table de vérité que lorsque Vcrt et Vten sont à 5V ou à 0V nous avons en sortie 0V, mais lorsque l'un est 5V ou 0V nous avons 5V en sortie. Ainsi cette porte nous permet de mesurer le déphasage entre Vcrt et Vten. ? R9 (1.8k /0.25W) et (220uF/15V) forment un filtre passe bas de fréquence de coupure 0.5Hz qui est le dixième de 50Hz, son rôle est de donner la valeur moyenne du signal à la sortie de la porte «ou exclusif». Test de linéarité du détecteur de déphasage Dans le souci de vérifier la fiabilité de ce détecteur nous ferons varier le déphasage et nous recueillerons la valeur moyenne. En effet, la variation de la charge entrainera plusieurs valeurs du déphasage. Le tableau ci-dessous nous donnera quelques valeurs moyennes de tension suite à la variation du déphasage. SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 14
Tableau3 : Tableau du déphasage et de sa valeur moyenne
A l'aide de matlab nous tracerons la courbe fonction du déphasage et la valeur moyenne obtenue à la sortie (voir figure 8).
Figure8 : linéarité du détecteur de déphasage La fiabilité du détecteur de phase est vérifiée par la linéarité de cette courbe fonction du déphasage et de la valeur moyenne obtenue à la sortie. SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 15
e) Le Commutateur Les deux signaux issus respectivement du détecteur de déphasage et du détecteur de fréquence entrent dans le commutateur. Ainsi manuellement nous pouvons choisir le signal à avoir à la sortie du commutateur (voir figure 9).
Figure 9 : Le schéma du commutateur g) La Carte d'affichage Il s'agit du Convertisseur Analogique Numérique à rampe numérique (voir figure 10). Il permet de trouver la valeur de la tension à afficher, Ainsi lorsque nous avons une tension à son entrée de 0.1V il affiche 10.
Figure10 : schéma de la carte d'affichage SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 16
> L'astable formé par R33 (3.9K /0.25W), R32 (47k /0.25W), R31 (3.9k /0.25W), R30 (3.9k /0.25W), R29 (1 /0.25W), LM339 et
C1 > Le compteur CD4518 reçoit les impulsions de l'astable et commence à compter de 0 à 99. La broche CPoA reçoit les impulsions délivrées par l'astable et la partie A(les broches QOA, Q1A, Q2A, Q3A) commence à compter de 0 à 9 et reprend. La broche MRB et la broche MRA sont reliées à la masse pour qu'il n'ait pas de remise à zéro. Ainsi les broches CP1B et CP1A sont reliées à«1» logique (5V) pour éviter des perturbations. La broche CPoB quant à elle reliée à une porte NAND. En effet, cette porte est connectée à l'entrée aux broches OOA et O3A ainsi lorsqu'elles sont à «1» logique (5V) la broche CPoB est à «0» logique (0) donc la partie B (les broches QOB, Q1B, Q2B, Q3B) peut commencer à compter (voir annexe VIII). > La partie A constitue la partie des unités et la partie B, celle des dizaines car lorsque OOA et O3A sont à «1» logique la partie A est à 9 (QOB=1, Q1B=0, Q2B=0, Q3B=1) la partie B se met à compter. > Les différentes parties sont reliées à deux décodeurs 7 segments (aux broches D0, D1, D2, D3). Les broches LT et BL sont mises à «1» logique pour le bon fonctionnement des décodeurs. La broche EL est reliée à la sortie du circuit dérivateur. En effet, lorsqu'elle est «1» logique le décodeur enregistre la valeur. Les résistances R36 (39K /0.25W), R35 (82K /0.25W), R34 (8.2K /0.25W), R38 (2.2K /0.25W), R37 (3.9K /0.25W), R39 (1K /0.25W), R41 (22K /0.25W), R40 (10K /0.25W) et le potentiomètre R43 permettent de transformer les«1» logique et les «0» logique en des tensions analogiques (voir annexe IX). En effet, cette transformation a lieu ( ) grâce à la loi de Millman qui est: U= > La sortie du commutateur est reliée à la broche plus (U+) du comparateur et le potentiomètre à sa broche moins (U-). Ainsi lorsque U+ sera plus grand que U- le comparateur délivrera une impulsion. Le comparateur est formé de du LM339 et de sa résistance de rappel R28 (1k /0.25W). > Lorsque U+ est inférieur à U- le comparateur délivre un «0»logique or EL est une porte inverse c'est-à-dire elle transforme le «0»logique en «1» logique donc Le EL ne reçoit pas le «0» logique mais reçoit «1»logique. > Ainsi, pour remédier à ce problème nous placerons un inverseur après le comparateur qui permettra de transformer «0»logique en «1» logique qui sera SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 17
reçu par le EL comme «0»logique. Cet inverseur est formé d'un transistor bipolaire 2N2222 (voir annexe VIII) qui fonctionne en commutation et des résistances R45 (0.1k /0.25W) et R46 (1k /0.25W). ? Le circuit dérivateur formé de R42 (100k?/0.25W), C7 (47nF/15V) permet d'augmenter la largeur d'impulsion de la tension à la sortie de l'inverseur donc de maintenir EL à «1» logique c'est-à-dire de permettre aux décodeurs d'enregistrer les valeurs à l'entrée (voir annexe I). h) L'Afficheur Nous utilisons deux afficheurs 7 segments pour afficher les valeurs transmises par la carte d'affichage (voir figure 13).
Figure 11 : les afficheurs ? Les résistances R20, R19, R18, R17, R16, R15, R14, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R21 (ils ont la même valeur 220 /0.25W) reçoivent les 5V du décodeur DC4511. Ainsi ces résistances permettent de limiter le courant pour les afficheurs (voir annexe XI). SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 18
? Apres avoir reçu le courant les afficheurs 7 segments se mettent à afficher la valeur correspondante (voir annexe XI). g) L'alimentation des composants Dans le souci de respecter le cahier des charges les composants seront alimentés à 5V, mais à l'aide d'un régulateur MC7805LACK et des condensateurs C10 (470uF/35V) et C9 (10uF/10V). En effet, le circuit reçoit les 15V à 9V qui sont fournis par l'alimentation externe et la ramène à 5V (voir figure12).
Figure 12 : le circuit d'alimentation des composants 4) Proposition de schéma a) Schéma des blocs ? Le schéma du bloc d'acquisition se présente comme suit (voir figure 13) :
Figure 13 : Le bloc d'acquisition
? Le schéma ci-dessous présente le schéma du bloc d'affichage (voir figure 14):
Figure 14 : Le bloc d'affichage b) Schéma global Le schéma global se présente comme suit (voir figure 15): SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 19
Figure15: schéma global du montage SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 20 SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 21
II. SIMULATION DU MONTAGE1. Simulation des blocsLe bloc d'acquisition et le bloc d'affichage ont été simulés sur circuit maker professionnel 2000 en prenant la fréquence du secteur égale à 50Hz, l'alimentation à 220v2v et une charge RL. a) Le bloc d'acquisition? Le chronogramme ci-dessous présente le signal à l'entrée du capteur de tension (voir figure 16):
Figure16 : Le signal à l'entrée du capteur de tension ? Le signal obtenu à la sortie du capteur de tension se présente comme suit (voir figure 17):
Figure 17: Le signal à la sortie du capteur de tension SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 22
? Le courant qui entre dans le capteur de courant est représenté par le schéma ci-dessous (voir figure 18):
Figure18 : Le signal à l'entrée du capteur de courant ? A la sortie du capteur de courant nous obtenons le signal ci-après (voir figure 19):
Figure19 : Le signal à la sortie du capteur de courant ? Le signal à la sortie du circuit de dérivation figure ci- dessous (voir figure 20):
Figure20 : Le signal à la sortie du circuit de dérivation SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 23
? Le chronogramme ci-dessous présente le signal à la sortie du monostable (voir figure 21) :
Figure21 : Le signal à la sortie du monostable ? A la sortie du circuit de filtrage du détecteur de fréquence nous avons le signal suivant (voir figure22):
Figure22: Le signal à la sortie du circuit de filtrage du détecteur de fréquence ? Le signal à la sortie de la porte XOR avant le filtrage, est le suivant (voir la figure 23) :
Figure 23 : Le signal à la sortie de la porte XOR avant le filtrage SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 24
? Ce signal, après le filtrage devient (voir figure 24) :
Figure 24 : Le signal à la sortie du filtre du détecteur de déphasage b) Le bloc d'affichage? La sortie de l'astable donne le signal suivant (voir figure 25) :
Figure 25 : Le signal à la sortie de l'astable ? Au niveau du potentiomètre nous obtenons ce signal allant de 0 à 3V (voir figure 26):
Figure26 : le signal au niveau du potentiomètre SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 25
? Lorsqu'au début U- est inférieur à U+, qu'ensuite il y a égalité entre les signaux entrant du comparateur et qu'enfin U- est supérieur à U+. Le signal obtenu à la sortie du comparateur est le suivant (voir figure 27):
Figure 27 : Le signal à la sortie du comparateur ? Le signal obtenu à la sortie du comparateur entre dans l'inverseur formé d'un transistor bipolaire et des résistances. A la sortie de l'inverseur nous obtenons le signal suivant (voir figure 28):
Figure 28 : Le signal à la sortie de l'inverseur ? Le signal obtenu entre dans un circuit dérivateur. Ainsi le signal obtenu à la sortie du circuit se présente comme suit (voir figure 29):
Figure 29 : Le signal à la sortie du circuit dérivateur SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 26
2. Les caractéristiques de l'objet technique La simulation du montage nous permet de révéler : > Que le dispositif n'affiche que les fréquences comprises entre 0 et 99Hz en gamme de mesure, > Que le dispositif prévoit une plage de déphasage allant de 0 à 99° en gamme de mesure, > Qu'il réalise une isolation galvanique pouvant protéger l'utilisateur contre les hautes tensions du secteur, > Qu'il n'affiche que la valeur entière de la grandeur mesurée, > Qu'il est alimenté à 15V ou 9V mais aussi que la tension et le courant du réseau ne doivent pas dépasser respectivement 220V et 10A, > Que la précision du comparateur est liée à la tolérance des résistances pondérées du convertisseur, > Que la stabilité du signal à la sortie du filtre du détecteur de fréquence est liée à sa fréquence de coupure. MEMOIRE DE FIN DE CYCLE E L L 5CHZ&iITLJE III RIEZJLIS/&TIcN
/.1_TV.VE SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 27 MEMOIRE DE FIN DE CYCLE I. REALISATION SUR PLAQUETTE SK101. Montage sur la plaquetteSK10Le Capteur de tension et le signal à sa sortie se présentent comme suit:
Figure 30 : le schéma du capteur de Figure 31 : le signal à la sortie du
capteur Le Capteur de courant et le signal à sa sortie se présentent comme ci-dessous :
Figure 32 : le schéma du capteur de
courant Figure 33 : le signal à la sortie du
capteur Le détecteur de fréquence et son signal à la sortie sont les suivants :
Figure 34 : le schéma du détecteur
de Figure 35 : le signal à la sortie
du SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 28 SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 29
Les schémas ci-dessous montrent le détecteur de déphasage et son signal de sortie
Figure 36 : le schéma du détecteur
de
Figure 38 : le schéma de l'astable et du comparateur du CAN sur plaquetteSK10 Figure 39 : le signal fournit par l'astable Au niveau du potentiomètre nous avons le signal suivant :
Figure 40 : le schéma de la carte Figure 41 : le signal au niveau
du
2. Essai sur la plaquetteSK10Le montage global est câblé au secteur 220V/50Hz, le déphasage prévu est ?= (L*2*F*?)/R donc ?= (0.1*2*50*?)/100 =0.314rad=18° ? Nous sélectionnons la fréquence, le circuit affiche 50Hz (voir figure 42):
Figure 42 : Le schéma sur plaquette SK10 du
montage global affichant la ? Nous sélectionnons le déphasage, le circuit affiche 18° (voir figure 43):
Figure 43 : Le schéma sur plaquette SK10 du
montage global affichant le SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 30 SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 31
Après la réalisation pratique sur la plaquette SK10 nous avons remarqué une différence entre la pratique et la théorie. En effet, en théorie, l'optocoupleur n'a pas besoin de résistance 100K? entre l'émetteur et la base pour son bon fonctionnement, or cela est nécessaire en pratique. Aussi ,en pratique, dans le souci de bien faire fonctionner l'optocoupleur du capteur de tension, nous avons été obligé de remplacer la résistance de 1K? de son collecteur par une résistance de 10K?. Au niveau de la carte d'affichage nous avons été contraints de remplacer la résistance de 1K? liée à la broche Q2 de la partie dizaine par une résistance de0.68K? et la résistance de 2.2K? reliées à Q3 de la partie dizaine par une résistance de 1.5K?.Nous avons utilisé un fil de 0.5? comme shunt pour la réalisation pratique. A défaut du LM339 pour la réalisation pratique nous avons utilisé le LM311 car le LM339 comprend 4 comparateurs LM311. II. REALISATION DU CIRCUIT IMPRIME1. TyponLe typon a été réalisé à l'aide de logiciel TCI Version pack 5 conçu par BRUNO Urbani. a) Les Pistes (voir figure 44)
Figure44 : schéma des pistes SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 32
Figure46 : schéma des pistes et des composants
2. Soudure des composants sur Circuit imprimé et perforé (voirfigure 47)
Figure 47: Circuit imprimé soudé III. EVALUATION DU COUT DU PROJET1. Listes des composants utilisésLe tableau suivant récapitule l'ensemble des composants nécessaire pour la réalisation du montage ainsi que leur prix. Tableau4 : Listes des composants utiles
SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 33 SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 34
Ainsi la réalisation de ce circuit revient à : 25.260F 2. Evaluation total du coût du projetPlaque pré sensibilisée positif 1.6mm : 20.000F Réalisation du boitier : 1000F, composants et accessoires : 25.260F Main d'oeuvre : 4h/jour pendant 5 jours avec 8000F/jour
40.000F
3. Fiche technique du phasemètre numérique doublé du fréquencemètre numériquePHASEMETRE NUMERIQUE DOUBLE' DU FREQUENCEMETRE NUMERIQUE Définition Il permet de mesurer et d'afficher le déphasage entre la tension et le courant du à une charge mais aussi de mesurer et d'afficher leur fréquence. Caractéristiques électriques Courant maximal : 10 A Tension maximal : 220 V Affichage : lecture sur deux digits (il n'affiche que les valeurs entières des grandeurs mesurées) Grandeurs mesurées : Le déphasage et la fréquence Fréquences mesurées : fréquences allant de 0 à 99Hz Déphasage mesurées : déphasage allant de 0 à 99° Puissance fournie : 2000W Puissances consommées : 1960W Puissances dissipées : 40W Déphasage (cosö): 0.98
Secteur La charge Les afficheurs Alimentation Ö Fr Brochage SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 35
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1. Ouvrages :
G. CHAGNON, 2003-2004, Essai, Cours de Génie Electrique, Université Paris VI-Jussieu, 156pages.
J. AUVRAY, 2000-2001, Essai, Systèmes électroniques, Université Pierre et Marie Curie, 10 à 18 pages.
THOMAS HEISER, 2003-2004, Essai, Cour d'électronique analogique, Laboratoire PHASE-CNRS, 183pages.
OLIVIER FRANÇAIS, 2000, Essai, Convertisseur Analogique Numérique, ESIEE ,13 pages.
2. Mémoires :
Djeha Konan Kan Jules, 2010, Conception et réalisation d'un intranet, « Mémoire de fin de cycle », ESI/INP-HB Yamoussoukro, 38 pages.
Elhassan Aboulkhair, 2009, Phasemètre numérique, « Mémoire de fin de cycle », BTS ME Lycée Technique Qualifiant Settat, 60 pages.
3. Sites web :
1. Les portes logiques, le timer 555 et le circuit intégré 4011 (Document consulté le 20/08/2012 à 19h53mn). < http://www.wikipédia.fr >,
2. Les décodeurs BCD 4511(Document consulté le 21/08/2012 à 08h06mn), < http://www.Zonetrik.com>
3. Phase mètre numérique et fréquencemètre002 (Document consulté le 21/08/2012 à 08h36mn) < http://www.sonelec-musique.com>
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MEMOIRE DE FIN DE CYCLE |
Analogique : Un signal analogique est un signal pouvant prendre une infinité continue de valeur.
Astable : Il est un circuit qui permet de générer un signal rectangulaire sans l'apport d'un autre signal à l'entrée seulement la tension d' alimentation.sa fréquence et sa largeur d'impulsion sont définies par son dimensionnement.
Broche : elle est l'une des pattes du composant.
Circuit de filtrage : IL est un montage électronique qui favorise une plage de fréquence (bande passante) et élimine les autres plages de fréquence. Nous distinguons :
> Les filtres passe-bas dont la bande passante est de 0Hz à sa fréquence de coupure basse.
> Les filtres passe-haut dont la bande passante est de sa fréquence de coupure haute à l'infini.
> Les filtres passe-bande dont la bande passante est de sa fréquence de coupure haute à sa fréquence de coupure basse.
Circuit dérivateur : Il permet d'obtenir un signal de sortie proportionnel à la dérivée du signal d'entrée.
Collecteur ouvert : Il est un type de sortie de circuit intégré logique de technique bipolaire. Le terme équivalent drain ouvert est utilisé dans le cas de technique MOS. Dans le cas d'un transistor :
> Lorsque la logique interne place un niveau haut en entrée, le transistor interne est saturé, et Vs ~ 0.
> Lorsque la logique interne place un niveau bas en entrée, le transistor est bloqué,
> Lorsque Uss = Z (haute impédance). Cela équivaut au montage sans la sortie (elle n'influence pas le reste du montage).
> Une résistance de rappel est généralement utilisée pour fixer l'état logique haute impédance Uss = Z à 1. La résistance est reliée en interne ou en externe du circuit entre l'alimentation et la sortie, et sa valeur est calculée de sorte que : le courant nécessaire lors de l'état Uss = 0 peut être fourni par la/les sortie(s), Cela donne la valeur min et que le filtre RC créé par cette résistance et la capacité parasite de la porte logique (filtre passe-bas) ne perturbe pas le signal utile, Cela donne la valeur max.
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Commande : Elle est un signal qui permet de déclencher, arrêter et d'assurer le fonctionnement d'un appareil ou d'un de ses organes.
Courant : Un courant électrique est un déplacement d'ensemble ordonné de charges électriques dans un conducteur. On le caractérise par une grandeur, l'intensité, définie comme étant le débit de charges électriques dans le conducteur. L'unité légale dans laquelle s'exprime l'intensité du courant électrique est l'ampère (symbole A).
Décodeur : Un décodeur DCB /7 segments est appareil qui décode le signal reçu (signal en DCB) et le transforme en signal accessible au afficheur 7 segments.
Déphasage : Nous parlons de déphasage entre deux signaux lorsque l'un est pris pour référence. En effet le déphasage caractérise le retard de l'autre signal par apport au référentiel.
Double alternance : Nous parlerons de double alternance lorsque le signal croit régulièrement de la valeur zéro vers un maximum positif, puis décroît tout aussi régulièrement de ce maximum positif vers zéro, puis vers un maximum négatif avant de revenir à une valeur nulle.
Fréquence : Elle est le nombre de répétition du signal périodique dans l'unité de temps.
Horloge : Elle constitue des instants définis par un signal périodique.
Largeur d'impulsion : La largeur d'impulsion d'un signal carré est la différence
entre un front montant ( ) et un front descendant ( ).
Théorème de Millman : Il est une traduction de la loi des noeuds qui est : la somme des courants arrivant sur un noeud est égale à la somme des courants qui en sortent. Ainsi à un noeud le théorème de Millman est la suivante :
U=
( )
Loi d'Ohm : Cette loi exprime que certains matériaux ont une réponse linéaire en courant à une différence de potentiel imposé. Si l'on considère un tel dipôle, noté D aux bornes duquel on impose la différence de potentiel U, et traversé par le courant i. Ce dipôle est une résistance et Quel que soit l'instant t, U et i vérifient la relation de proportionnalité U(t) = R:i(t)
Masse : (en électronique) Elle est la référence des potentiels, c'est le «0V»
Mono alternance : Nous parlerons de mono alternance lorsque le signal est soit à l'alternance positive soit à l'alternance négative. A l'alternance positive le signal croît régulièrement de la valeur zéro vers un maximum positif, puis décroît tout aussi régulièrement de ce maximum positif vers zéro. Quant à
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l'alternance négative le signal décroît de zéro vers un maximum négatif avant de revenir à une valeur nulle
Monostable : Il est un circuit qui permet de générer un signal rectangulaire suite à l'apport d'un signal à l'entrée et de la tension d' alimentation.sa fréquence est celle du signal à l'entrée et sa largeur d'impulsion est définie par son dimensionnement.
Numérique : Un signal numérique est un signal dont l'espace de valeurs est discret, ainsi le nombre de valeurs qu'il peut prendre est limité. Celles-ci sont codées par des nombres binaires. Dans le cas le plus simple, un signal numérique ne peut prendre que deux valeurs : 1 et 0(c'est-à-dire +Ucc et -Ucc).
Redressement : Il consiste à supprimer l'une des alternances (l'alternance négative et l'alternance positive) et le plus souvent l'alternance négative.
Signal rectangulaire : Il est un signal dont la forme est rectangulaire, c'est-à-dire qu'il ne peut prendre que deux valeurs +Ucc et -Ucc.
Signal sinusoïdal : Il est un signal dont la forme est sinusoïdale et sa formule est soit Umax.sin(ùt+ö), soit Umax.cos(ùt+ö).
Table de vérité : Elle définit les relations entrées/sorties en faisant la liste de toutes les possibilités. Elle contient 2N lignes, N: nombres d'entrées.
Tension :Il est la valeur de la différence de potentiel, et son unité est le Volt (symbole V)
Valeur moyenne : La valeur moyenne d'un signal analogique f(t) entre les
temps t1 et t2 est la quantité définie par la relation suivante :
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Annexe XI: Afficheur 7 segment à cathode communeKW-802CSA
