RAPPORT MINI-PROJET ELECTRONIQUE

Réalisation d’une télécommande Infrarouge

Encadré par   :

Elaboré par   :

1 A Telecom 1

ENIT 2012-2013

REMERCIEMENTS

Ce travail a été effectué sous l’encadrement du ……………..nous

tenons de le

remercier très sincèrement pour son excellence supervision, à nos apprentissage,

ainsi que sa

Patience et son expérience qui nous avons été d’une aide inestimable dans la

réalisation et

L’accomplissement de ce travail.

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SOMMAIRE

Introduction …………………………………………………………………………….

Etude théorique du mini-projet…………………………………………………

Présentation du l’émetteur………………………………………………………………

Principe ………………………………………………………………………..

Description………………………………………………………………………….

Présentation du récepteur…………………………………………………………

Principe ……………………………………………………………………………….

Description des différents étages …………………………………………………………….

Etude théorique du mini-projet…………………………………………………………………

Conception…………………………………………………………………………………..

Schéma électrique …………………………………………………..

Schéma du l’émetteur…………………………

Schéma du récepteur………………………………………..

Routage………………………………………………….

Routage du récepteur ………………………………………………………

Routage d’émetteur ………………………………………………………………….

Visualisation 3D …………………………………………………………………………

Conclusion………………………………………………………………….

Bibliographie…………………………………………………………………………….

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LISTE DE FIGURES

FIGURE1 : Etapes de l’émetteur……………………………………………………………………………………

FIGURE 2: circuit d’alimentation de l’émetteur……………………………………………………………

FIGURE 3 : oscillateur astable a rapport cyclique 50%……………………………………………………

FIGURE 4 : oscillateur monostable non redéclenchable……………………………………………………

FIGURE 5 : oscillateur monostable redéclenchable……………………………………………………

FIGURE 5 :NE555…………………………………………………………………………………………………………

FIGURE 6  : oscillateur astable de rapport cyclique 50%……………………………………………………

FIGURE 7 : montage de l’émission d infrarouge……………………………………………………

FIGURE 8 :montage du circuit anti -rebond……………………………………………………………………

FIGURE 9 : description du fonctionnement de la plaque réceptrice…………………………

FIGURE 10 : TSOP1736…………………………………………………………………………………………………

FIGURE 11 : 74LS132. ……………………………………………………………………………………………………

FIGURE 12: principe de la trigger de schmidtt……………………………………………………

FIGURE 13: schéma explicatif du principe………………………………………………………………………

FIGURE 14 : Chronogramme de la transformation……………………………………………………

FIGURE 15: le monostable redéclenchable………………………………………………………………………………

FIGURE 16: monostable non redéclenchable -monostable redéclenchable…………………………

FIGURE 17: montage de mémorisation……………………………………………………

FIGURE : partie 2 du schéma électrique du récepteur…………………………

FIGURE : schéma électrique d’ émetteur…………………………………………………………………………

FIGURE 20: routage de la partie 1……………………………………………………

FIGURE 21: routage de la partie 2………………………………………………………………………………

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INTRODUCTION

La première télécommande inventé est de type ultrasons dans le monde, l’idée été qu’une

vingtaine d'ingénieurs ont voulu de développer un moyen de changer à distance les

chaînes de télévision, sans avoir à se déplacer jusqu'au poste de télévision.

Les télécommandes sont des dispositifs, généralement de taille réduite, servant à en manipuler

un autre à distance, via un câble, par infrarouge ou ondes radio. Les télécommandes

servent à interagir avec des jouets, des appareils audiovisuels comme une télévision ou

une chaîne Hi-fi, un moteur de porte de garage ou de portail, un éclairage, etc

Il existe plusieurs types de télécommande, celle à laquelle nous allons nous intéresser est la

télécommande infrarouge qui est la plus habituel et la plus simple.

Dans le cadre de mini projet , nous allons faire une étude complète sur le fonctionnement de ce

type de télécommandes, ainsi que nous allons détaillé en plus la réception du signal IR.une

cellule infrarouge est constituée de deux éléments : l’émetteur et le récepteur.

Ce rapport se décompose en 2 parties ; partie théorique et pratique du mini projet.

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ETUDE THEORIQUE DU MINI PROJET

PRESENTATION D’EMETTEUR

1. Principe :

Lorsque nous appuyons sur l’un des boutons poussoir de la télécommande, un code va être

émis par la LED, ce code est une suite de 1 et de 0 ;pour cela la LED va s'allumer et s'éteindre

en fonction du message à envoyer.

L'ordre de grandeur du temps de transmission est de quelques milli secondes, ce qui nous

parait pratiquement instantané de notre coté, vu que l'œil humain perçoit 25 images par

seconde, donc pour que l'on puisse remarquer qu'un événement n'est pas instantané, il faut

que celui-ci dure plus de 40ms.

L'avantage d'avoir un message transmis rapidement est aussi que le risque que la

télécommande ne soit plus orientée correctement vers le téléviseur entre le début et la fin de

la transmission (un geste brusque au moment où l'on pousse sur le bouton) est très petit.

La carte émettrice est composée essentiellement de trois étages :

FIGURE1 : Etapes de l’émetteur

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1. Description

L’alimentation

Les circuits TTL nécessitent une tension d’alimentation (Vcc) de 5v. Or sur le marché les

tensions d’alimentation les plus proches qu’on peut avoir sont celles des piles de 9v ou

4.5v.

Donc on peut soit élever la tension de 4.5 en 5v en utilisant une pompe de charge soit

amener la tension de 9v en 5v.

Pour la raison de simplicité et facilité du montage, on a choisi la deuxième solution : le

régulateur dont le montage est le suivant :

FIGURE 2: circuit d’alimentation de l’émetteur

La diode Zener :

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Une diode Zener est une diode conçue de façon à laisser également passer le courant

inverse, mais ceci uniquement si la tension à ses bornes est plus élevée que le seuil de

l'effet d'avalanche. Ce seuil en tension inverse (tension Zener) est de valeur déterminée

pouvant aller de 1,2 V à plusieurs centaines de volt. Certaines diodes Zener comportent une

troisième broche qui permet de régler cet effet d'avalanche.

Le transistor :

Un transistor bipolaire est un dispositif électronique à base de semi-conducteur de la famille

des transistors. Son principe de fonctionnement est basé sur deux jonctions PN, l'une en di-

rect et l'autre en inverse.

Les trois étages   :

a. Première étage :

Cet étage est composé de trois parties ; Un oscillateur astable pour générer un signal carré de fréquence 500 HZ et de rapport cyclique 50% :

Pour faciliter le calcul on utilise le LE555 pour déterminerR1 :

Pour une capacité C1=470nf et fréquence=500 HZ et un rapport cyclique=50 % on obtient R1=3070 Ohms.

FIGURE 3 : oscillateur astable a rapport cyclique 50%

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Oscillateur monostable non redéclenchable génère un signal rectangulaire de fréquence500 Hz .

Pour une capacité C1=100µf et fréquence=500 HZ on obtient R1=4545444 Ohms

FIGURE 4 : oscillateur monostable non redéclenchable

Oscillateur monostable redeclénchable génère un signal rectangulaire de fréquence500 Hz.

Pour une capacité C1=100µf et fréquence=500 HZ on obtient R1=4545444 Ohms

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FIGURE 5 : oscillateur monostable redéclenchable

L'oscillateur astable et monostable est un oscillateur qui génère de manière régulière un signal

alternatif, de forme rectangulaire ou carré.

Dans notre cas on a utilisé le circuit intégré NE555 en mode monostable vu que en fait on a

utilisé trois NE555 reliés à des interrupteurs, alimenté avec une source de 5v.

Ces circuits peuvent générer 3 signaux différent rapport cyclique différent mais tous à la même

fréquence (500Hz).

Ces signaux représentent les trois chaines ainsi à chaque interrupteur d'entrée correspond un seul

circuit intégré NE555.

Le NE555

Le NE555 (plus couramment nommé 555) est un circuit intégré utilisé pour la temporisa-tion ou en mode multivibrateur.

Il contient 23 transistors, 2 diodes et 16 résistances qui forment 4 éléments :

Deux amplificateurs opérationnels de type comparateur ; une porte logique de type inverseur  une bascule SET-RESET.

FIGURE 5 :NE555

Le NE555 peut fonctionner selon trois modes : monostable, astable ou bistable :

L’oscillateur astable génère de manière régulière un signal alternatif de forme rec-tangulaire ou carrée. Le rapport cyclique et la période est réglable, cet oscillateur n’a pas d’état stable, il se met à basculer d’un état à l’autre au rythme du temps dés le moment ou celle-ci est alimentée.

L’oscillateur monostable possède un état stable (l’autre état est instable), comme son nom le laisse entendre, ne produit qu’une impulsion, le déclenchement de l’état instable du monostable se fait à partir d’un signal de commande .Il existe deux types monostables :

Monostable redéclenchable : C’est une structure qui peut être redéclenché à n’importe quel moment.

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Monostable non redéclenchable : C’est une structure qui doit être revenue à son état stable pour pouvoir être redéclenché.

b. Deuxième étage :

Les trois circuits sont liés au circuit collecteur fonctionne à une fréquence de 36 kHz qui

représente la fréquence porteuse qui va transporter le signal au récepteur ou il va être interprété.

Ce circuit est essentiellement composé d’un astable à 50% appelée collecteur.

Figure 6 : oscillateur astable de rapport cyclique 50%

C.Troisième étage :

Dans cet étage on utilise une diode a émission infrarouge (c’est un des LED qui éclair dans

une gamme d’onde non visible (infrarouge 950 nm)) précédé par un montage amplificateur

formé essentiellement par le transistor 2N2222.

FIGURE 7 : montage de l’émission d infrarouge

Ce montage est formé de deux résistances, un transistor, un diode LED à émission

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On a =100β

VBE + IB RB=0

RC = (VCC-VCesat-VD)/ICesat

Rb = (VCC-Vbesat-VD)/Ibesat

infrarouge.

Diode LED :

Une diode électroluminescente (DEL), (en anglais : Light-Emitting Diode, LED), est un composant optoélectronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique.

Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens (le sens passant, comme une diode classique, l'inverse étant le sens bloquant) et produit un rayonnement monochromatique ou poly chromatique non cohérent à partir de la conversion d’énergie électrique lorsqu'un courant la traverse.

 CIRCUIT ANTI-REBOND

Dans le montage présenté à la figure, il s'agit de délivrer une impulsion de tension sans que se manifeste un phénomène de rebond à la fermeture du contact.

A la fermeture de l'interrupteur, il y a rebondissement des contacts, mais le condensa-teur C limite les variations de potentiel au point Vc et l'hystérésis du trigger permet de conserver le niveau logique H en sortie

FIGURE 8 : montage du circuit anti -rebond

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PRESENTATION DU RECEPTEUR

1. Principe :

Le circuit de réception reste en attente aussi longtemps qu’il reçoit de l’émetteur le signal

émis. Le signal émis possède les caractéristiques qu’il est synchronisé sur 500 Hz, Le récepteur

possède une électronique qui va capter cette fréquence par un capteur infrarouge

(TSOP1736) puis la démoduler.

Les différentes étapes de fonctionnement de la carte réceptrice est résumé dans la figure ci-

dessous.

FIGURE 9 : description du fonctionnement de la plaque réceptrice

2. Description des différents étages :

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Chaque étage de la carte est généré par un composant ou un ensemble de composant

électronique :

i. Le capteur TSOP1736 :

C’est  détecteur permet la réception, l'amplification, la démodulation et la mise en forme

des signaux infrarouges  issus de télécommande infrarouge, pour la réalisation de récepteur de

télécommande infrarouge.

Ce type de capteur possède une excellente sensibilité, une grande fiabilité et immunité

aux perturbations.

Son rôle est de capter la fréquence 500 Hz et de décoder ce signal.

FIGURE 10 : TSOP1736

Fréquence de détection: 36KHz +/- 3KHz

Alimentation : 5V

Consommation en courant: 5mA

Distance de détection max 10 m en ligne droite

Angle d'ouverture: 70° horizontal, 40° vertical

ii. Filtre passe bande :

Le signal de sortie du capteur est un signal carré donc nécessaire d’introduire un filtre

passe bande qui a pour rôle de transformer ce signal carré à un signal sinusoïdal de même

fréquence 500Hz ; La fréquence 36KHz n’est que la fréquence de l’onde porteuse, sert à la

transmission du signal. en effet le filtre actif est équivalent à un filtrage avec une

amplification.

A l’aide du logiciel FilterPro Desktop : 14

Le filtre actif utilisé dans la carte réceptrice admet la structure dite de Sallen et Kay ; c’est un filtre actif du second ordre, les impédances sont des résistances ou des condensateurs. L’amplification est supposé idéal négative, l’amplificateur fonctionne en régime linéaire et V+ = V–.

Différence entre les amplificateurs opérationnels TL082 & TL 072 :

Les amplificateurs opérationnels JFET-entrée dans la série TL07x sont conçus comme une version à faible bruit des amplificateurs de la série TL08x ayant un faible polari-sation d'entrée et les courants de compensation et de la vitesse de balayage rapide.

Ce filtre a comme fonction de transfert :

H (w)= kRjC1w ¿¿

iii. Convertisseur Sinus-carré :

Dans cette étape on va transformer un signal sinusoïdal filtré de fréquence adéquate en un signal carré en utilisant une porte NAND A TRIGGER DE SCHMITT universel, On utilise le 74LS132.

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FIGURE 11 : 74LS132.

LE TRIGGER DE SCHMITT   :

C'est une bascule à trois entrées et une sortie. Contrairement aux autres bascules, qui sont commandées en appliquant des signaux logiques à leurs entrées, la bascule de Schmitt est conçue pour être pilotée par une tension analogique, c'est-à-dire qui peut prendre n'im-porte quelle valeur (dans l'intervalle 0 - Vcc afin de ne pas dégrader le circuit).

FIGURE 12: principe de la trigger de schmidtt

TRANSFORMATION D'UNE SINUSOÏDE EN UN SIGNAL RECTANGULAIRE   :

FIGURE 13: schéma explicatif du principe

A l'entrée est appliqué un signal sinusoïdal de fréquence 500Hz, à la sortie on obtient un signal rectangulaire de même fréquence.

Les deus résistance R1 & R2 constituent un pont diviseur de tension et le condensateur C sert à découpler le signal d’entrée par rapport à l’entrée du trigger de schmidtt.

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FIGURE 14 : Chronogramme de la transformation

iv. Le Retard :

Pour effectuer le retard pour transformer un signal carré en signal continu.

On utilise le monostable redéclenchable 4538.

Les monostables ont un seul état stable. Dès que leur entrée est "perturbée" (par un front montant ou descendant selon les cas) la sortie des monostables passe alors à l'état non stable. Comme cet état n'est pas stable, la sortie revient, au bout d'un certain temps t (que l'on peut choisir par des composants externes), à l'état stable.

Les monostables peuvent donc servir de temporisateur.

Le temps t pendant lequel le monostable reste à l'état non stable se calcule tout simplement avec la formule :

T = R.C

Où t est en seconde pour R en ohms et C en farads.

FIGURE 15: le monostable redéclenchable

Différence entre monostable redéclenchable et monostable non redéclenchable.

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FIGURE 16: monostable non redéclenchable monostable redéclenchable

v. Suiveur commandé :

C’est un bloc dont la fonction est de s’assurer que le récepteur a bien reçu le signal correspon-

dant. Il se compose d’un transistor 2N2222A qui fait la commande et deux portes NAND de trig-

ger de schmitt.

vi. LE NE555 :

Le circuit NE555 permet de diviser la période en 8 parties pour pouvoir compter le nombre de

divisions du niveau haut par l’intermédiaire du circuit 74160 (compteur modulo 8) qui donne ce

nombre à un démultiplexeur 3 vers 8 pour activer la sortie convenable.

vii. Démultiplexeur :

On utilise pour cela le 74LS138, ce composant nous permet d’avoir jusqu’à 8 choix, dans notre cas on a utilisé uniquement 3 :Y2 pour un rapport cyclique égale à 25%, Y4 pour 50% et Y6 pour 75%.

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viii. Mémorisation :

La mémorisation est réalisé par trois bascules D 74LS76 alimentées de diodes LED  ce circuit permet la mémorisation de l’activation de la chaîne après avoir été délivré par le démultiplexeur.

FIGURE 17: montage de mémorisation

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ETUDE PRATIQUE DU MINI PROJET

1 -CONCEPTION

la réalisation des cartes émettrice et réceptrice sur les logiciels de conception ISIS et ARES.

Proteus est une suite logicielle destinée à l'électronique. Développé par la société Labcen-ter Electronics, les logiciels incluent dans Proteus permettent la CAO dans le domaine élec-tronique. Deux logiciels principaux composent cette suite logicielle: ISIS, ARES, PROSPICE et VSM.

ISIS

Le logiciel ISIS de Proteus est principalement connu pour éditer des schémas électriques. Par ailleurs, le logiciel permet également de simuler ces schémas ce qui permet de déceler certaines erreurs dès l'étape de conception. Indirectement, les circuits électriques conçus grâce à ce logiciel peuvent être utilisé dans des documentations car le logiciel permet de contrôler la majorité de l'aspect graphique des circuits

ARES

Le logiciel ARES est un outil d'édition et de routage qui complètement parfaitement ISIS. Un schéma électrique réalisé sur ISIS peut alors être importé facilement sur ARES pour réali-ser le PCB de la carte électronique. Bien que l'édition d'un circuit imprimé soit plus effi-ciente lorsqu'elle est réalisée manuellement, ce logiciel permet de placer automatiquement les composants et de réaliser le routage automatiquement.

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2. schéma électrique   :

A l’aide de logiciel de conception ISIS on a réalisé le schéma électrique de l’émetteur et de ré-cepteur.

Schéma récepteur :FIGURE 18 : partie 1 du schéma électrique du récepteur

FIGURE 19 : partie 2 du schéma électrique du récepteur

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FIGURE 20 : schéma électrique d’ émetteur

2 –routage   :

A l’aide de logiciel ARES on effectue le routage de schémas électriques de l’émetteur et de récepteur.

Routage du récepteur :

Partie 1

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FIGURE 21: routage de la partie 1

Partie 2

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FIGURE 22: routage de la partie 2

Routage d’émetteur :

FIGURE 23: routage de l’émetteur

 

3–Visualisation 3D   :

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FIGURE 24: visualisation 3D de la télécommande

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Conclusion

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Dans le cadre du mini-projet électronique élaboré lors de la 1ère année télécommunications à

l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis, nous avons eu l’occasion d’utiliser ISIS, ARES et

FILTREPRO ainsi que nos connaissances en électronique et système logique afin de réaliser

une télécommande infrarouge et une carte réceptrice du signal infrarouge.

Un signal de fréquence 500 HZ transmis par l’émetteur permet de commander un récepteur

unique. Le récepteur possède une électronique qui s’occupe au traitement du signal émis

signal reçu sur la diode réceptrice. Le signal généré sur l’émetteur possède une porteuse à 36

kHz. Celle-ci est modulée en amplitude pour pouvoir transmettre un code qui permettra de

commander le récepteur.

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BIBLIOGRAPHIE

http://www.jackypc.com

http://www.premiumorange.com

http://telefab.fr/

http://etronics.free.fr

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