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TECHTRONIK

ESME Sudria!Ecole d’ingénieurs

SEVERIN Guillaume!Année scolaire 2013 - 2014

RAPPORT! DE !STAGE

Dossier suivi par :!!Paul SALMON

!!!!!!!!!!!!!!!!!Je tiens à remercier Paul SALMON, ami et gérant de la société TECHTRONIK d’avoir accepté ma candidature et assuré le suivi de mon travail. Grâce à la confiance qui m’a été témoignée, j’ai pu librement porter notre projet technique à maturité.

Remerciements

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Sommaire

Présentation de l’entreprise

Organisation économique de l’entreprise

Activités menées dans l’entreprise

Remerciements p. 1

Introduction p. 3

La société p. 5

Philosophie p. 6

Analyse du marché technologique à la Réunion p. 9

Etude des partenaires économiques p. 9

Les clients p. 9

Les fournisseurs p. 10

Politique de communication p. 11

Présentation du projet technique p. 13

Cahier des charges fonctionnelles p. 13

Prototypage p. 14

Finition et packaging p. 18

Conclusion p. 20

Lexique p. 21

Annexes p. 22

Bibliographie p. 29

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!!!!!!!!!Dans le cadre de la formation à l’ESME Sudria, école d’ingénieurs spécialisée dans les technologies avancées, un stage doit être réalisé en fin de seconde année. !Ce stage de découverte a pour objectif principal de permettre aux jeunes étudiants d’avoir une approche globale du monde professionnel. C’est aussi l’occasion d’acquérir des connaissances sur l’entreprise et son organisation. Ces connaissances viennent illustrer, voire renforcer les notions enseignées tout au long de l’année. Une entreprise est un acteur économique primordial pour un pays. Créatrice de richesses, elle fait appel au savoir-faire d’un groupement humain afin de proposer des services et des produits toujours plus innovants à d’autres entreprises qu’aux particuliers. !Ayant déjà quelques expériences professionnelles, j’ai décidé de consacrer ce stage à la réalisation d’un projet technique. !Ce rapport a pour objet de présenter les nombreux aspects économiques et techniques que j’ai pu analyser durant mon stage.

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Introduction

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Présentation de l’entreprise

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La société!!Implantée à Saint-Pierre de la Réunion, l’entreprise est spécialisée, depuis sa création en 2006, dans le commerce de composants et d’équipements électroniques et de télécommunication. Elle a vu le jour suite à un pari osé : installer un magasin d’électronique sur une île tropicale. Malgré des débuts incertains, la société Techtronik a su se développer et tirer parti d’un marché technologique en développement, dans les contextes d’une économie insulaire. Elle regroupe 3 activités principales : !

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! Vente :!!❍ composants électroniques et

électrotechniques ❍ matériel de sonorisation ❍ instruments de mesure et équipements

de laboratoire

! Dépannage :!!❍ matériel commercialisé par la société ❍ appareillages divers (hors multimédia,

automobile, informatique)

! Conception de systèmes techniques : (offre exclusivement réservée! aux professionnels)!!❍ amplificateurs audio!!❍ armoires électriques !❍ systèmes de câblages

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La fiche d’identité suivante regroupe les informations principales sur la société Techtronik : !

!!Philosophie! !

L’économie réunionnaise n’est pas aussi développée qu’en France métropolitaine, ceci est notamment dû aux distances qui séparent l’île du marché européen. Aucune grosse industrie n’est implantée et les entreprises locales ne suffisent pas à assurer une autonomie complète de l’île en matières premières. Les importations de marchandises et d’énergie sont donc incontournables. !

La société Techtronik est une petite structure qui a développé et adapté son activité aux besoins du marché local. C’est à travers un tissu économique fragile que la société a développé une philosophie bien particulière, non basée sur la productivité et la rentabilité. Ses objectifs ne sont pas de concurrencer mais de proposer des services et des produits qui n’existent pas. C’est ainsi que l’entreprise est devenu le partenaire privilégié des quelques professionnels du secteur de la technologie. !

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Raison sociale :! TECHTRONIK!!Activités principales :!Commerce de gros de composants et d’équipements électroniques et de télécommunication !Effectif total :! ! 1 salarié (gérant) !Chiffres d’affaires :! 100 000 € en 2013 !Forme juridique :! Société Anonyme à Responsabilités Limitées Unipersonnelle !Implantation :! Siège Social ! 70 rue Augustin Archambaud 97410 SAINT-PIERRE, La Réunion !

La production de masse d’équipements électroniques, qualifiés d’obsolescence programmée a apporté certes des progrès majeurs, mais aussi une très grande précarité de l’emploi. Le taux de chômage avoisine les 40% à la Réunion, bon nombre d’activités ont été réduites voire supprimées à cause des appareils aux circuits non réparables, faute d’équipements adaptés ou de normes de sécurité trop rigoureuses. !La miniaturisation des composants ainsi que les techniques de fabrication ne permettent quasiment plus l’intervention humaine. Les coûts de l’intervention et des pièces détachées, si ces dernières sont approvisionables, sont parfois plus élevés que l’appareil neuf. Les réparations sont effectuées sur le matériel vendu par la société, donc bien connu par le technicien (amplificateurs audios, instruments de mesure…). !L’entreprise a rejoint depuis peu un organisme local, réunissant les professionnels du secteur technologique, qui contribue à la valorisation des appareils et composants en fin de vie. Les déchets d’équipements électriques et électroniques (D.E.E.E.) constituent un problème majeur pour une île.

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Organisation économique de l’entreprise

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Analyse du marché réunionnais!!Les marchés étant assez restreints à la Réunion, les activités de la société Techtronik dépendent notamment des secteurs en cours de développement et ceux déjà à maturité. Les entreprises spécialisées dans la pose d’équipements solaires, la production d’énergie et la maintenance industrielle ont souvent besoin d’un fournisseur local ayant accès à un éventail de fabricants. !

!La liste des produits proposés par Techtronik n’est pas exhaustive, il est souvent impossible de stocker toutes les références/variantes pour un composant électronique ou industriel. Dans l’objectif de continuer à valoriser son savoir-faire et d’améliorer ses offres, la société tient à répondre aux demandes spécifiques des professionnels : créer de nouvelles gammes de produits, travailler avec de nouveaux fournisseurs (quand les conditions tarifaires le permettent). !!Etude des partenaires économiques!!Les clients : !A la Réunion, les services et produits proposés par la société Techtronik sont destinés à 3 grandes catégories de clients : !

Production d’Energie (solaire…)

Réseaux et télécommunications Maintenance industrielle

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Les Particuliers❍ Enseignants!!❍ Novices et passionnés de technique

Les Professionnels

❍ PME, PMI!!❍ Sociétés d’installation et de maintenance

d’équipements industriels!!❍ Fournisseurs d’énergies (secteurs du

renouvelables, EDF…)

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!!Les fournisseurs : !La plupart des produits commercialisés viennent d’Europe, Techtronik étant le représentant local de quelques grandes enseignes du secteur scientifique et technique. L’objectif de la société a toujours été de proposer des produits fiables à ses clients, pour cela des partenariats solides ont été créés. Le tableau ci-dessous regroupe les principaux fournisseurs : !

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Les établissements d’enseignements ❍ Collèges et lycées (enseignement technologique)!!❍ Enseignement supérieur et recherche

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!Relais industriels, commutation de puissance, capteurs, systèmes automatiques…. !!Instruments de mesure et de diagnostic, accessoires de câblage !!!!Aérosols à usage industriel (lubrification, nettoyage, vernis…) !!!Kits électroniques, composants, jeux de lumières, équipements de sonorisation…

!Matériel audio (tables de mixage, Haut-Parleurs, micros, jeux de lumières…) !

Politique de communication!!La société Techtronik ne fait quasiment pas appel à la publicité. En effet, elle mise plutôt sur le bouche à oreilles, les échanges entre les professionnels et les clients assidus font prospérer la notoriété du magasin. Depuis 2012, un site internet à l’interface simple a été créé, mettant en avant les grandes catégories de produits proposés. L’objectif a été de fournir un support technique aux internautes, ces derniers peuvent désormais venir en magasin avec des références. Ils peuvent également faire préparer une liste de composants, évitant ainsi une longue attente au comptoir.

www.techtronik.fr !!!!!!!!!!

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Activités menées dans l’entreprise

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Présentation du projet technique!!Passionnés d’électronique et dotés d’un certain goût pour la musique, mon ami Paul SALMON et moi-même avons décidé de mettre en commun nos connaissances afin de créer un projet technique. L’objectif est de réaliser un Amplificateur Audio de qualité qui pourra dans un futur proche, faire partie de la propre gamme de la société. Cette partie regroupe l’ensemble des réflexions menées. Ce projet n’étant pas

achevé, les travaux déjà réalisés ont été présentés ci-dessous. !!Cahier des charges fonctionnelles!!La réalisation d’un projet technique nécessite une réflexion préalable pendant laquelle toutes les caractéristiques du futur produit sont énumérées, les éventuels problèmes à résoudre ainsi que les évolutions possibles. Les caractéristiques retenues sont énumérées ci-dessous : !❍ Amplificateur simple, robuste, dont la fiabilité et la dynamique sonore permettent de

satisfaire la clientèle réunionnaise (soirées, fêtes de famille…). !❍ Utiliser des alimentations conventionnelles (les alimentations à découpage ne sont pas

réparables). !❍ Ne pas dépasser les 200 Watts de puissance RMS pour éviter les problèmes de mise

au point et de réglages. !❍ Utilisation d’un filtre actif permettant de booster les composantes du signal. !❍ Etre modulable, conception à bases d’éléments interchangeables (alimentation, bloc de puissance, réglage de la tonalité) pour assurer un dépannage optimal de l’appareil.! ❍ Posséder une protection assurant des utilisations à niveau élevé (5 heures d’écoute). !❍ Utiliser des composants récents pour éviter les problèmes d’approvisionnement et d’obsolescence.!!!!!!!

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Prototypage!!1ère étape : l’amplification du signal audio. !L’étape préliminaire a été de rechercher et de sélectionner les composants dont les caractéristiques répondent le mieux aux contraintes du cahier des charges. En électronique, l’amplification des signaux est souvent confiée aux transistors* ou aux tubes électroniques*. Les transistors sont fragiles et l’électronique permettant leur mise en oeuvre assez rigoureuse. Les tubes électroniques nécessitent de hauts voltages pour fonctionner (minimum 300 Volts), solution non sans danger. Notre attention s’est portée sur les circuits intégrés conçus pour l’amplification de puissance, type TDAxxxx de ST Microelectronics :

La notice du composant fournit le schéma de câblage de base (les fonctions mute et stand-by n’ont pas été utilisées dans un premier temps) :

TDA7294 Amplificateur audio de 100W avec fonctions mute et stand-by (cf. annexes 1/2)!!Alimentation : +/- 40V 10A max. !Protection contre les courts-circuits et les échauffements thermiques. !Faible distorsion et immunité aux bruits. !Boitier multiwatt 15V

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La maquette a été réalisée sur une carte en résine époxy pastillée de cuivre. !

!La carte réalise l’amplification d’une seule composante du signal (mode MONO*). Pour obtenir la puissance maximale en sortie, les 2 sorties du circuit TDA7294 ont été couplées (bridge); limitant à 1 le nombre d’enceinte utilisée pour les tests. Le circuit a été monté sur un support facilitant son remplacement, les erreurs de branchements sont fréquentes en cours de développement. Il a été muni d’un dissipateur thermique assurant un refroidissement correct. !2ème étape : Alimentation de puissance pour le module amplification. !Pour obtenir une dynamique de sortie élevée, il est nécessaire de disposer d’une alimentation fiable et capable de fournir tout le courant nécessaire. La consommation s’élève à moins d’une dizaine d’ampères, l’utilisation d’un transformateur toroïdal est inévitable.

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Sortie Speakon vers l’enceinte

Entrée du signal audio

Amplificateur TDA7294 + dissipateur thermique

Bornes d’alimentation symétrique du module

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Transformateur toroïdal 100VA 2×25V!!Puissance : 100VA !Entrée : 235/120V 50/60Hz !Protection : fusible thermique intégré de 130°C

!3ème étape : Filtrage actif des composantes du signal audio. !La qualité du son dépend intégralement du traitement du signal sonore provenant de sources très variées (MP3, ordinateur, smartphones…). Par conséquent, le signal doit subir plusieurs modifications avant d’être amplifié. La carte ci-dessous utilise des composants actifs (circuits intégrés) pour séparer les signaux basses et hautes fréquences ainsi qu’assurer leur entretien.

!A titre indicatif, le schéma électronique est fourni en annexe (cf. 5). La valeur des composants a due être calculée pour s’adapter à l’enceinte* de tests. Il est important que les composants actifs utilisés n’introduisent pas de parasites sur le signal, d’où le choix du circuit intégré NE5534A, qui est un amplificateur opérationnel à faibles bruits. Les condensateurs utilisés pour les filtrages sont de type céramique, ils ont une meilleure tenue aux dérives de température et sont très stables dans le temps.

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Sortie des Basses

Sortie des Aigus

Entrée signal mono

Bornes d’alimentation du module

AOP NE5534A Faible bruit (cf. annexes 3/4)!!Alimentation : jusqu’à +/- 20V !Bande passante : 10MHz !Fabricant : Texas Instruments

4ème étape : Fabrication d’une alimentation symétrique pour la carte de filtrage. !La carte de filtrage doit être alimentée par une tension symétrique (tension symétrique positive et négative). Un transformateur point milieu (double alternances et référence de tension) est chargé d’abaisser la tension à 12V. Cette dernière est par la suite redressée en tension continue puis régulée. Une tension stable est nécessaire pour le filtrage.

!!5ème étape : Connexion de l’ensemble des modules. !

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!!!!Les premiers résultats sur le plan sonore ont été très appréciables. Des mesures techniques plus précises doivent encore être réalisées afin de vérifier le bon comportement de tout l’ensemble. Ce projet n’étant pas abouti, d’autres améliorations sont à prévoir. Notamment l’utilisation des fonctions “Mute” et “Stand-By” permettant à l’utilisateur de couper le son quand il le souhaite. !!

- - - Cette étape est la dernière à avoir été achevée - - -!

Transformateur 230/12V

Sortie de l’alimentation symétrique

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Source audio (ordinateur, MP3…)

🎵 Filtrage actif Amplification

Enceinte

🔊

Les prochaines tâches seront entamées dans les mois qui viennent, à savoir : !❍ Réalisation d’une deuxième carte de filtrage afin de pouvoir utiliser un signal à 2

composantes (mode STEREO*). !❍ Retrait du bridge en sortie de l’amplificateur TDA7294 afin de pouvoir utiliser les 2

sorties du circuit intégré. !❍ Activation des fonctionnes “MUTE” et ”STAND-BY” permettant à l’utilisateur de mettre

l’amplificateur en pause. !❍ Amélioration des cartes d’alimentation afin de supprimer d’éventuels parasites

provenant du secteur 230V. !❍ Conception de plusieurs coffrets en bois afin d’offrir une finition adéquate aux projets

(caisson des enceintes et de l’ampli). !❍ Réalisation d’un prototype fonctionnel à des fins de tests par des laboratoires de certification (étape obligatoire pour la mise sur le marché d’un nouveau produit).!!Finitions et packaging! !

Tous les produits, qu’ils soient technologiques ou non, ont besoin pour séduire, d’un emballage au design très soigné. Les objectifs sont de concevoir un produit “Fabriqué à la Réunion” et de valoriser des produits locaux dont fait parti le bois de tamarin. L’appareil ne doit pas seulement permettre d’écouter la musique, il doit également transmettre une valeur: celle du patrimoine réunionnais. Derrière chaque technologie se cachent des Hommes, des passionnés. C’est pour ces raisons que la fabrication des caissons sera confiée à une ébénisterie

locale. Les faces avant et arrière pourront même être constituée d’aluminium. !!!!!!!!!!

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Les divers composants seront reliés entre eux par des câbles haute fidélité à connectique dorée pour assurer un transport optimal des signaux. !!!!!!!!!!!!!!Conclusion technique : !Les montages réalisés au cours de ce stage ont permis la mise en évidence les difficultés de la conception ainsi que de la mise au point d’un système technique. La réussite d’un amplificateur audio est directement liée à la qualité des composants utilisés ainsi que la prise en compte de l’environnement dans lequel sera installé l’appareil. Les schémas théoriques présentent toujours des défauts qu’il faut compenser lors de la mise au point physique de la maquette. Les instruments et outils de mesures étant différents, il est toujours nécessaire de savoir s’adapter et trouver des solutions simples, rapides et néanmoins efficaces. !La rapidité de développement d’un nouveau produit dépend avant tout des connaissances techniques mais aussi des moyens mis à disposition. Aussi, l’aboutissement de ce projet nécessitera encore quelques temps de recherches et de conception. Un cahier technique complet est encore en cours de rédaction et sera disponible une fois le projet terminé et fonctionnel. !!!!!!!!!!

TECHTRONIK

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!!!!!!!!Les nombreuses manipulations réalisées ainsi que la fierté d’avoir travaillé sur un projet technique concret attestent de l’entière réussite de ce stage. En électronique, la théorie permet d’anticiper le fonctionnement d’un système et de prévoir les éventuels problèmes qui pourraient gêner sa conception. Tous les passionnés ne peuvent pas se contenter d’un schéma, une réalisation pratique doit vérifier les points et calculs théoriques mais aussi permettre à l’utilisateur de profiter des atouts d’un produit technologique. Les ébauches de réflexions et maquettes réalisées ont mis en évidence la complexité d’une réalisation. Rigueur, patience, sens critique sont les principales aptitudes nécessaires pour pratiquer l’électronique. Sans oublier de bonnes connaissances de l’usage des composants et leur intégration qui permettent souvent d’éviter l’impasse. Le projet d’amplification audio est dores et déjà sur de bonnes voies. !Les étudiants de première ou deuxième année connaissent d’énormes difficultés à trouver un stage. La plupart devant se contenter d’un emploi étudiant qui ne valorise pas forcément leurs connaissances d’élèves ingénieurs. Les grands groupes recherchent des personnes déjà compétentes pour des missions qui répondent à leurs besoins. Les jeunes étudiants en cours de formation se retrouvent donc lésés. Il serait intéressant que les écoles d’ingénieurs collaborent plus efficacement avec leurs partenaires afin que tous puissent avoir accès à un stage décent. !!!!!!!!!!!!!!!

Conclusion

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!!!!!!!!Enceinte : Caisse fabriquée en bois pouvant contenir un ou plusieurs haut-parleurs, permettant la reproduction du son à partir d’un signal électrique produit par un amplificateur audio.

MONO (mode) : mode de transmission d’un unique signal, véhiculé sur un seul câble. !STEREO (mode) : mode de transmission de deux signaux utiles, véhiculés simultanément sur deux câbles torsadés.!!Transistor : composant électronique généralement utiliser pour amplifier des signaux électriques. Ils peuvent également servir d’interrupteur commandé. !Tube électronique : le tube électronique, également appelé tube à vide est un composant électronique actif utilisé comme amplificateur de signal. Généralement utilisé dans les applications de hautes puissances. !!!!!!!!!!!!

Lexique

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Annexes

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Annexe n° 1 Annexe n° 2 Annexe n° 3

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!!Annexe n° 4

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Annexe 5

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!!!!!!!!!http://www.st.com/web/en/catalog/sense_power/FM125/CL1503/SC979/PF74359!!http://www.techtronik.fr!!http://www.farnell.com/fr!!http://www.velleman.be!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Bibliographie

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TECHTRONIK70 rue Augustin Archambaud!97410 SAINT-PIERRE!Ile de la Réunion!!www.techtronik.fr