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Élève 1 : Élève 2 : Élève 3 : Baccalauréat technologique- série STI Spécialité : génie électronique Epreuve d’électronique / construction Session : juin 2006

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Élève 1 : Élève 2 : Élève 3 :

Baccalauréat technologique- série STI Spécialité : génie électronique

Epreuve d’électronique / construction Session : juin 2006

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Sommaire

Partie électronique

Répartition des travaux page 3 Présentations

1. Mise en situation et expression du besoin page 4 2. Principe de fonctionnement du positionneur page 5

Etudes et réalisation de la partie communiquer

Etudes page 6 à 9 Réalisation page 10 à 11

Etudes et réalisation des parties distribuer et convertir Etudes page 12 à 15 Réalisation page16 à 18

Documents annexes page 19 à 24

Partie construction page 24 à 28

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Répartition des travaux

Pour la réalisation du projet 2006, nous étions 3 élèves pour étudier et le réaliser, chaque élève avait en charge une ou plusieurs partie du projet. Ceci a été réparti de la manière suivante : - Elève 2, partie traiter

- Elève 1, partie communiquer - Eleve3, partie acquérir et alimenter

En plus, de ces parties là chaque élèves avait en charge la réalisation des parties distribuer et convertir.

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Présentation

I. Mise en situation et expression du besoin :

La couverture du territoire par les différentes chaînes de télévision soulève de nombreux problèmes d’ordre technique et financier. En effet, les réseaux UHF et VHF utilisés dans ce cas sont associés à une multitude de faisceaux hertziens et de réémetteurs disséminés sur l’ensemble de l’hexagone, de façon à assurer une diffusion sur tout le territoire. Il ne faut pas oublier que la portée des signaux hertziens est limitée du fait de la rotondité de la terre et des nombreux obstacles géologiques venant s’interposer sur le chemin des ondes. La liaison optimale est une liaison dite "à vue directe". Les régions montagneuses créent des ¨ zones d’ombre ¨ qui privent des téléspectateurs de leur droit aux images T.V.. Pour toutes ces raisons, la télévision par satellite apparaît aujourd’hui comme une solution, puisqu’elle permet à l’aide d’un seul satellite de télévision: de couvrir la totalité du territoire et de remplacer les dispositifs de retransmission, de supprimer les zones d’ombre, d’étendre le nombre de chaînes T.V., d’éliminer les brouillages, mais aussi et surtout d’améliorer les images reçues et d’étendre les possibilités et la qualité. PRINCIPES DU SATELLITE :

Toutes les installations de réception de satellites sont bâties sur le même modèle. Elles se composent notamment d’une antenne parabolique comportant une tête de réception intégrant un convertisseur à faible bruit, associé à un sélecteur de polarisation (horizontal ou vertical, circulaire droite ou circulaire gauche, selon les satellites et la bande de réception). Cet ensemble, appelé habituellement ¨ unité externe ¨ est relié par un câble coaxial à faibles pertes à ¨ l’unité interne ¨ qui est en fait le tuner démodulateur permettant l’accord sur les divers canaux de réception. Celui-ci fournit en sortie, soit un signal UHF destiné à être acheminé vers un téléviseur, soit des signaux audio/vidéo pouvant être appliqués directement sur l’entrée péritélévision.

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II. Principe de fonctionnement du positionneur : Diagramme sagittal :

Le diagramme sagittal permet de voir le principe de fonctionnement du positionneur d’antenne, vice a vice, de l’antenne, mais aussi des autres éléments qui lui sont connectés. Le principe est simple l’utilisateur sélectionne la chaîne souhaitée sur le positionneur, qui va décodé la sélection pour envoyer le courant nécessaire a la parabole pour se positionner.

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Etudes et réalisation de la partie communiquer

Etude :

La partie communiquer est destinée à informer l’utilisateur de la chaîne sélectionner, cette fonction est réalisé par une carte afficheur,qui est composé d’une fonction principale et de plusieurs sous fonctions. FP6: VISUALISATION Son rôle est de visualiser les informations destinées à l'utilisateur.

Fonction sélection mémoire (FS61) :

La sélection se fait à l’aide du mode binaire 0 ou 1, sur deux bits. Une fois, le mode déterminé et transcodé, il sera apparent sur la fonction affichage, en étant passé au préalable par le multiplexage et l’amplification. Cette fonction permet de sélectionner une des trois mémoires pour stocker les données du bus Seg à mémoriser. Fonction mémorisation des caractères (FS62a, FS62b, FS62c) :

Cette fonction a pour but de mémoriser le signal provenant du bus Seg du caractère 1, 2 ou 3 choisi par la fonction secondaire 61. Cette mémorisation sera maintenue en sortie tant qu’un nouveau signal ne sera pas présent en entrée.

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Fonction multiplexage, FS63 :

La fonction multiplexage permet de transmettre les données des bus Car 1, Car 2 et Car 3 sur le bus seg. Les informations fournies en sortie, sur le bus Seg, sont en binaire en mots de 8 bits.

Fonction amplification, FS64 :

La fonction amplification est réalisée par l’ULN2803. Cette fonction permet

d’amplifie le courant dans le bus Seg. L’ULN2803 est composé de 8 broches entrées et sorties. Celles-ci sont reliées par des transistors de puissance, nommé Darlington. Fonction affichage, FS65 :

Cette fonction a pour but d’afficher les canaux par le biais de 3 afficheurs à 7

segments. L’affichage est multiplexé cela signifie que les afficheurs fonctionne, chacun leur tour, ceci est produit par l’isplsi1016. Pour permettre à l’œil humain de visualiser les trois afficheurs en même temps et une consommation moindre, la fréquence doit être obligatoirement supérieure à la persistance rétinienne. C’est pour cela que l’on a choisit une fréquence supérieure, qui est de 100Hz. Les afficheurs sont à anodes communes, il nous faut donc un niveau logique 0 pour activer un segment. Calcul des résistances R9 à R16 :

Les résistances seront calculées à l’aide de la loi des mailles et à partir d’une résistance qui servira de témoin. Données : - Vout correspond au Vce sat des Darlington = 0,6V, pour ic= 40*10^-3(cf. doc uln2803).

- Vseg correspond à Vf, Vseg= 1,6V - Vecsat correspond à la tension de saturation

de Q1, Vcesat= 0,8V donc Vecsat= -0,8V Vout+R16Ic+Vseg+Vecsat-Vcc=0 R9= (-Vout-Vseg-Vecsat+Vcc) ÷Ic = (-0,6-1,6-0,8+5) ÷40*10^-3 = 50?

Les résistances doivent être d’une valeur de 47? car la valeur de 50? n’est pas une valeur normalisée. Mais pour une résistance il n’y pas que la valeur de la résistance qui importe, mais la puissance est aussi importe : Pr9= U²÷R= 2²÷47= 0,085W

Donc nous avons choisit une résistance de 47? / 1/4W / en couche de carbone car nous n’avons pas besoins de faire passer de puissance dedans.

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Fonction Initialisation (FS66) :

La cellule R2C2 permet à la fonction initialisation de créer une temporisation afin que l’isplsi1016 soit initialisé. En sortie de cette fonction, nous obtenons un signal analogique appelé Init (cf. chrono. ci-dessous). Ce signal est relevé à la broche 10, in/out put 31 de l’isplsi1016.

Fonction sélection afficheur (FS67) :

Cette fonction permet de créer trois signaux de référence pour relier les sous fonctions 65 et 63. Sur les sorties aff1, aff2, aff3 nous obtenons trois signaux qui permettent de saturer ou de bloquer les transistors Q1, Q2, Q3, ce qui permet de sélectionner l’afficheur souhaité. Les chronogrammes suivants montre comment les afficheurs sont sélectionnés.

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Fonction Génération d’horloge (FS68) :

Cette fonction a pour but de créer une horloge de signal carré 0-5V et de fréquence supérieure à 100Hz pour que l’œil de l’utilisateur puisse les informations en continue.

Fonction Conversion tension/lumière (FS69) : Cette fonction permet d’avertir l’utilisateur que le positionneur est en mode programmation lorsque la LED est allumé.

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Réalisation :

La carte ayant était préparé, par la réalisation du schéma structurel et le typon, nous ne pouvons que procédé à l’implantation des composants. Avant l’implantation de chacun des composant nous avons réalisé une méthode de test afin de pouvoir remédier aux problèmes que nous aurions put rencontrer au cour du montage.

Méthode de test

1. test de chaque piste à l’ohmmètre :

Aucune connexion non voulut observées.

2. test des 3 afficheurs : - câblage des afficheurs. - test de chaque segment (fig.1).

Segment vérifié A B C D E F G

- câblage des résistances R9 à R16. R=47? (cf. FS65) - test de chaque segment+résistance. (fig.2)

Seg+R vérifié

A+R9 B+R10 C+R11 D+R12 E+R13 F+R14 G+R15 3. montage de l’uln2803 :

- test de chaque segment Pour le test de chaque segment nous devons entrer un niveau logique ?1? Segment vérifié A B C D E F G

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Câblage de l’isplsi1016 : Le test de cette fonction peut se faire de plusieurs façon, mais celle choisit est de brancher directement la carte sur le prototype fournit. Le temps fournit m’ayant était hélas insuffisant, je n’est donc put suivre cette méthode de test qui est pourtant la meilleure méthode pour pouvoir éviter les désagréments d’un câblage trop rapide. La carte afficheur étant finit nous pouvons passer à l’étude, la conception des parties

manque et la réalisation du schéma structurel ainsi que les typons, de la carte puissance.

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Carte puissance

Étude de la carte puissance:

La carte puissance réalise la fonction principale (FP7) commande moteur. Ceci commande la rotation du moteur en assurant son alimentation en énergie électrique et sa protection par un fusible. Cette fonction est composé de sous fonctions.

Fonction génération de signaux de commande (FS71) :

Cette fonction sert à commander l'antenne de façon unidirectionnelle vers l'Est ou l'Ouest. La rotation se fait par les CDE_Est et CDE_Ouest, qui envoi un signal binaires actif à "1" dans un système de portes logique conçus par chaque élèves, qui commande la rotation de la parabole respectivement vers l'est ou l'ouest.

Réalisation du FS71:

La réalisation de cette partie a été faite à partir du TP2, recherche d'une structure (FS71), et du chronogramme voulut sur les sorties S1, S2, S3, S4.

Pour réaliser cette fonction nous avons déduit les équations et réduite, nécessaires à partir des tableaux de Karnaugh. Tableaux qui on était trouvé à partir des chronogrammes précédents.

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Tableaux de karnaugh : Équations :

Après avoir déduit les équations de S1, S2, S3, S4, nous procédons à la schématisation structurelle. Mais aussi au choix des composants suivant la technologie et le besoins des équations.

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Les composants choisit sont des portes inverseuses de type 74LS14, et des portes NAND de type 74LS00, se choix était fait en fonction des composants déjà implanté comme pour les portes NAND, mais aussi en fonction de la consommation et de la vitesse de transfert c'est pourquoi pour avoir une consommation moindre et une vitesse suffisante nous avons choisit la technologie TTL pour la rapidité est de type LS pour la consommation.

Fonction temporisation (FS72) :

La fonction temporisation retarde de quelques millisecondes Cmd pour protéger le pont en H, réalisé par les transistors BD677 et BD680. Cette temporisation est produite par le résultat de l'association d'une résistance et d'un condensateur, par exemple R13C1. T1) = RC ln ((Uf-Ui)/(Uf-U0)) T1= (10*10^3*100*10^-9) ln ((5-0)/(5-1,5)) T1= 10*10^-3 ln (5/3,5) T1= 3,56*10^-3 T1= 3,56 ms

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Fonction Isolation et adaptation (FS73)

L’isolation galvanique, permet d’isoler la partie électronique de la partie moteur du vérin, de toutes surtension provenant du moteur. Ceci permet la protection de la partie commande. Il n’y a pas de contact direct entre les deux parties, se sont les optocoupleurs qui relient les deux parties par un système de faisceaux lumineux.

Fonction Interface de puissance (FS74)

Cette fonction nous permet d’alimenter le moteur du vérin en +36V et –36V mais elle permet aussi de le protéger grâce à des diodes de roue libre. On retrouve deux entrées FCG et FCD qui détecte la fin de course de la parabole, gauche ou droite. Une différence de potentiel permet l’alimentation du moteur en +36V ou -36V suivant le sens de rotation désiré, tant que la parabole n’est pas arrivée en fin de course. Après avoir étudié la carte et conçut les parties manquantes, nous pouvons enfin passer à la réalisation de celle-ci. Pour la réalisation nous commençons par concevoir le schéma structurel, puis nous passons à la partie du typon. Enfin après avoir finit tous cela, nous nous attelons à l’implantation des composants, tous en suivant une méthode de test, réalisé préalablement, qui nous permet d’éviter des recherches de longues heures.

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Méthode de test

Vérification des pistes à l’ohmmètre : Aucune micro coupure observer. Câblage de la partie réalisé FS71 : Comparaison des résultats théorique et pratique.

Théorique

A B S1 S2 S3 S4 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0

Pratique

A B S1 S2 S3 S4 OK ? 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0

Câblage de l’ensemble, CNY17-4, R, C et ULN2803 : Comparaison des résultats attendus avec ceux obtenue. Théorie

Pratique

CNY 1 0 P 1 B S2 0 P 1 B S3 0 P 1 B S4 0 P 1 B

CNY S1 0 P 1 B S2 0 P 1 B S3 0 B 1 B S4 0 B 1 B

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Après comparaison, j’ai remarqué qu’il y avait un problème, venant des CNY17-4 relié respectivement à S3 et S4. Suite à cela j’ai retrouvé la cause du problème, qui était dû à un mauvais placement des portes inverseuses de l’uln2803, sur le schéma structurelle (cf. schéma). J’ai donc dû couper plusieurs pistes, puis j’ai rectifié l’erreur. Après quoi, j’ai re-tester les CNY17-4.

Schéma rectifier.

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Nouveau test des Cny17-4

Après la résolution des erreurs et d’un nouveau test, j’ai put remarquer que les cny17-4 fonctionner correctement. Câblage de la partie du pont en H : Pour cette partie j’ai choisit une méthode rapide et simple qui est de brancher la carte entière sur un moteur tournant dans deux sens.

La réalisation de ma carte puissance, ainsi que de ma carte afficheur est

maintenant finit. Nous pouvons donc mes camarades et moi, assembler toutes les cartes du module.

CNY 1 0 P 1 B S2 0 P 1 B S3 0 P 1 B S4 0 P 1 B

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