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Conception et réalisation d'un déphasemètre numérique doublé d'un fréquencemètre numérique

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par Marie Stella Soumahoro
Institut national polytechnique Félix Houphouët- Boigny  - Diplôme universitaire de technologie électronique 2012
  

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III. EVALUATION DU COUT DU PROJET

1. Listes des composants utilisés

Le tableau suivant récapitule l'ensemble des composants nécessaire pour la réalisation du montage ainsi que leur prix.

Tableau4 : Listes des composants utiles

composants

quantités

Valeur

Prix

1

Régulateur

1

MC7805LACK

1*500F=500F

2

Transistor

1

Q2N2222

1*300F=300F

3

Porte NAND

2

CD4011

2*600F=1200F

4

Compteur

1

CD4518

1*1000F=1000F

5

Décodeur

2

CD4511

2*600F=1200F

6

Commutateur

1

SPDT

1*800F=800F

7

AOP

3

LM331

3*700F=2100F

1

NE555

3*600F=1800F

8

Diodes

3

1N4007

3*200F=600F

1

BZX85C12

1*400F=400F

9

Condensateurs

1

330uF/25V

1*300F=300F

1

100nF/15V

1*300F=300F

2

47nF /15V

2*300F=600F

SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 33

SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 34

 

MEMOIRE DE FIN DE CYCLE

 

Condensateurs

2

220uF /15V

2*300F=600F

1

470uF /35V

1*300F=300F

1

10nF/15V

1*300F=300F

10

Optocoupleur

2

OP4N25

2*800F=1600F

11

Afficheurs

2

Afficheurs cathode commune

2*2000F=4000F

12

Résistances

2

22KQ/5W

2*800F=1600F

3

10KQ/0.25W

3*50F=150F

1

22KQ/10W

1*1000F=1000F

1

1.2KQ/0.25W

1*50F=50F

1

1KQ/0.5W

1*50F=50F

4

100KQ/0.25W

4*50F=200F

2

1.8KQ/0.25W

2*50F=100F

1

18KQ/0.25W

1*50F=50F

1

82KQ/0.25W

1*50F=50F

1

22KQ/0.25W

1*50F=50F

1

39KQ/0.25W

1*50F=50F

1

8.2KQ/0.25W

1*50F=50F

4

3.9KQ/0.25W

4*50F=200F

1

0.68KQ/0.25W

1*50F=50F

3

1KQ/0.25W

3*50F=150F

1

1.5kQ/0.25W

1*50F=50F

1

0.1KQ/0.25W

1*50F=50F

1

47KQ/0.25W

1*50F=50F

15

220Q/0.25W

15*50F=750F

13

Fil de cuivre de 5cm

1

0.5Q

10F

14

Potentiomètre linéaire

1

10KQ

1*800F=800F

15

Support (broches)

6 (2, 2, 2)

14, 4, 16

6*300F=1800F

Ainsi la réalisation de ce circuit revient à : 25.260F

2. Evaluation total du coût du projet

Plaque 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
Le coût total de la réalisation s'élève à : 86.260F

 

MEMOIRE DE FIN DE CYCLE

3. Fiche technique du phasemètre numérique doublé du fréquencemètre numérique

PHASEMETRE 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
220V

La charge

Les afficheurs

Alimentation
externe

Ö Fr

Brochage

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MEMOIRE DE FIN DE CYCLE

Notre travail au cours de ce stage au DFR-GEE a consisté à faire la conception et la réalisation d'un phasemètre numérique doublé d'un fréquencemètre numérique.

Au terme de cette étude technique nous remarquons que nous avons acquis une connaissance plus ou moins larges sur les différents composants analogiques et numériques qui nous ont servis dans la conception et la réalisation de cet appareil : une charge d'impédance très faible entraine l'échauffement des résistances R1 et R2 du capteur de tension. Nous pouvons dire que le cahier des charges a été satisfait, le travail s'est terminé par une réalisation pratique.

Cependant, l'absence des résistances de puissance au niveau du capteur de tension et du capteur de courant a limité l'utilisation de cet appareil sur un long moment. Ceci étant notons de passage qu'il a fonctionné normalement sur un bref instant.

Nous pensons que la mise en place de cet appareil sera bénéfique pour les compagnies d'électricité dans la mesure où elle va permettre de mesurer la fréquence du secteur ainsi que le déphasage entre le courant et la tension dû à une charge.

Enfin, en plus de mesurer le déphasage et la fréquence nous pouvons améliorer cet appareil de telle sorte qu'il mesure d'autres grandeurs physiques comme le courant et la tension du secteur.

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MEMOIRE DE FIN DE CYCLE

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>

SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 38

 

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.

SOUMAHORO MONNET MARIE ANGE DUT-ELN3 Page 39

 

MEMOIRE DE FIN DE CYCLE

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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MEMOIRE DE FIN DE CYCLE

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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"Ceux qui rêvent de jour ont conscience de bien des choses qui échappent à ceux qui rêvent de nuit"   Edgar Allan Poe