Classe Prparatoire CPE Lyon Anne 2007/2008Institution des Chartreux Groupe : 4

Pierrick Ausseresse Sp A Professeur :Paul de Fromont Sp A Mr TarazonaDamien Jaillard Sp DCdric Deveraux Sp A

Travaux d'Initiative Personnelle Encadrs Variabilit, limite, stabilit

Ralisation d'un Gnrateur Basses Frquences

(G.B.F)

module oscillateur du GBF

A travers la ralisation de notre TIPE et guids par le thme propos, nous avons souhaits allier une recherche thorique une ralisation pratique. Aussi, avons nous dcid de nous lancer dans la conception d'un Gnrateur Basses Frquences. En effet, ce systme rejoint parfaitement le thme de l'anne: variabilit par sa nature, limite, impose par les composants, stabilit, pour la qualit des signaux obtenus. Durant ce projet, nous avons suivis une dmarche scientifique et industrielle. Nous avons dcids de ne recourir qu' la seule lectronique analogique afin de mettre en pratique nos connaissances thoriques acquises en classes prparatoires.De plus la conception de ce GBF, du choix des composants la ralisation des plaques de circuits imprims nous a permit de mieux apprhender les exigences d'une ralisation industrielle.

LE PROJET

Nous avions pour ide de concevoir un GBF, crant nous mmes les modules qui le composeraient.

Il nous fallait ainsi dfinir les diffrentes fonctions qu'assumeraient notre montage.Nous nous sommes donc arrts sur le systme suivant :

1- Rcupration du signal secteur. 2- Construction des diffrents signaux de sortie (sinus,

crneaux, triangles, continu). 3- Amplification en puissance des diffrentes sorties.

Nous pensions, au dpart, faciliter l'utilisation de notre appareil en optimisant l'interface utilisateur, avec la cration d'un afficheur graphique (Ohm-mtre, Ampre-mtre, Volt-mtre). Cependant, la conception d'un tel systme fut juge trop gourmande en temps et investissement, d'o notre dcision de nous limiter la ralisation du GBF proprement dit, ce qui nous permettait, entre autres, de consacrer plus de temps la rflexion, et donc une optimisation du rsultat.

Finalement, notre GBF permet donc d'obtenir, directement partir du secteur, un signal alternatif sinus, crneau ou triangle, rglable en frquence et en amplitude et/ou une alimentation continue stabilise.

LA REALISATION TECHNIQUE

Une fois la conception thorique termine, nous sommes passs la ralisation pratique : la conception du GBF.

Le principal dfi fut de traduire nos concepts thoriques en ralit industrielle. partir des schmas de base des modules (intgrateur, drivateur ...) nous avons raliss les montages sur des logiciels professionnels de CAO (Conception Assist par Ordinateur), ceci nous a permis, d'une part de vrifier le fonctionnement de nos montages, et d'autre part de raliser des schmas industriels lisibles et adapts aux normes internationales.

Pour la ralisation des typons, nous nous sommes donc rendus l'cole CPE o nous avons fait imprimer nos schmas et raliser nos circuits.

Une fois les typons raliss, il ne nous restait plus qu'a souder les composants sur les circuits imprims, puis raccorder les diffrents modules entre eux. Nous sommes donc, actuellement, dans cette phase de construction du GBF, dans l'attente de pouvoir finaliser le rsultat avec la mise en place du botier.

LES MODULES

Afin de faciliter la conception de notre GBF, nous avons prfr dcomposer l'ensemble du systme endiffrents modules prsents ci dessous:

Module de stabilisationCette partie du systme a pour but de convertir le signal fourni par le rseau EDF, sinusodal de frquence 50 Hz avec une tension de 230 V en un signal continu de 24 V.

Sous-modules: transformateur

abaissement de la tension. redresseur

redressement de la tension en un signal continu.

stabilisateurstabilisation de la tension, la sortie est indpendante de la charge impose.

Ce module comporte deux sorties, l'une de puissance afin d'alimenter tous nos composants actifs, l'autre correspond au signal continue, variable en tensionqui sera propos en sortie.

Module oscillateurCe module est le coeur du gnrateur, il ne reoit que l'alimentation pour les amplificateurs oprationnels et renvoi en sortie les signaux sinusodaux, crneaux et triangles.

Sous modules: montage comparateur-intgrateur

rtro-bouclage d'un montage comparateur sur un montage intgrateur => apparition d'oscillations==> obtention des signaux triangles et crneaux.

conformateur diodesapproximation d'un signal sinusodal partir du signal triangle(mise au point d'une modlisation mathmatique pour dterminer la meilleure configuration de composants utiliser)

On obtient ainsi la sortie de ce module, les diffrents signaux que doit fournir le GBF.

Conformateur diodes

Module d'amplificationCe sous-systme rceptionne le signal choisi par l'utilisateur, l'amplifie en puissance et module sa tension.

Sous modules: montage amplificateur

amplification de la tension de sortie grce la tension de puissance dlivre par le module de stabilisation.

montage multiplicateurmultiplication du signal de sortie par un coefficient (0<

Conclusion :

Raliser ce Gnrateur nous a donc permis de mener a bien une vritable dmarche scientifique, partant de la rflexion purement thorique la mise en oeuvre et la conception du GBF.

Nous nous sommes confronts de multiples problmes que nous avons soit rsolus, soit contourns de manire optimiser le plus possible notre systme.Le rsultat ne restera bien entendu qu' l'tat de prototype, nanmoins il s'agit d'un projet aboutit et fonctionnel pouvant servir des amateurs clairs

L'exprience que nous avons pt en tirer est tout autant humaine que scientifique, il nous a fallut tout au long du projet, travailler en quipe, garder un groupe synchroniser sur l'avancement gnral et bien entendu ne pas baisser les bras devant l'chec.

BIBLIOGRAPHIE

Ouvrages :

Introduction la godsie de Jean-Philippe Dufour Guide pratique du GPS-dition 2007 de Paul Correia Les techniques de l'ingnieur

Sites internet :

Articles Wikpdia :

Amplificateur oprationnel [http://fr.wikipedia.org/wiki/Amplificateur_op%C3%A9rationnel] Transistor [http://fr.wikipedia.org/wiki/Transistor] GBF [ http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9rateur_de_basses_fr%C3%A9quences ]

Sites Internet :

Cours transistors [ http://www.bricotronique.com/courselec/transist.php ] Transistor bipolaire[http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/bonnet/transistorbipolaire.htm] Oscillateur sinusodale [ http://www.sonelecmusique.com/electronique_bases_osc_sinus.html ] Le Site du Zro [http://siteduzero.com] Onduleur autonome

[ http://missiontice.ac- besancon.fr/sciences_physiques/physique_appliquee/simulation/onduleur_autonome/schema.htm ]

Vu-mtre [http://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_ajout_vumetre.html] Conformateur diode [ http://legwww.epfl.ch/~decurnex/Circuits+Systemes_Electroniques/Ampli%20diff

%20conv%20triangle-sinus.pdf ] Forum futura-science [www. futura - sciences .com/ ]

Autres : Logiciel de CAO, DXP PROTEL Altium Designer 6.7

http://fr.wikipedia.org/wiki/Synchronisation_GPShttp://agirard.free.fr/gps.htmlhttp://membres.lycos.fr/smeys/gpsmain.htmhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Galileo_(syst%C3%A8me_de_positionnement)http://fr.wikipedia.org/wiki/GPS

Remerciements :

Nous remercions Mr Tarazona pour nous avoir suivi et conseill tout au long de notre T.I.P.E.Nous remercions Mr Brenders pour avoir rpondu patiemment nos question.Nous remercions galement Mr Abouchi, directeur de la filire ETI CPE Lyon pour avoir donn accs au matriel de l'cole. Nous remercions enfin Mr Thomas, technicien CPE pour nous avoir conseill et aid dans la conception de nos typons.

Nous remercions galement la Wikimedia Foundation pour la mise disposition de son encyclopdie libre en ligne et les communauts du Site du Zro et de Futura-Science pour leurs rponses polies et pertinentes nos questions.

Nous remercions Mr Bois pour la cration du Centre de Documentation et d'Information la prpa.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wikimedia_Foundationhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Wikimedia_Foundationhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Wikimedia_Foundationhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Wikimedia_Foundation