CENTRAL MEDIAPROJET
Réf.KCM 494
ÉMETTEUR F.M.
Version 2.00
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Prénom :
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Le : / /
A4 2
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AVANT PROPOS
Ce projet est étudié en tenant compte de son aspect ludique et éducatif pour
les ateliers de technologie.
Chaque élève apprend à réaliser un projet dans les conditions réelles
d'une entreprise.
Central Media fabrique tous ses projets dans un seul souci :
vous donner une entière satisfaction par des contrôles stricts et rigoureux.
Nous sommes toujours à votre disposition
En cas de doute, d'hésitation ou d'explication supplémentaire
n'hésitez pas à contacter nos services technique et assistance.
Par téléphone : 01 48 65 45 59
Par fax : 01 48 65 45 65
Par E-mail : [email protected]
- SOMMAIRE -
I : OBJECTIF
I-1 Étude de base
I-2 Définition du besoin
I-3 Désignation du produit
II : ÉTUDE DE LA FAISABILITÉ
II-1 : Fonctionnalité
II-2 : Critères d'appréciation
II-3 : Facteurs de succès
III : DOSSIER TECHNIQUE
III-1 : Diagramme structurel
III-2 : Schéma électronique
III-3 : Principe de fonctionnement
III-4 : Liste des composants
IV : DÉFINITION
IV-1 : La modulation de fréquence
IV-2 : L'oscillateur en haute fréquence
IV-3 : Calcul de la self
IV-4 : Le micro électret omnidirectionnel
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V : RÉALISATION PRATIQUE
V-1 : Opération de brasure
V-2 : Opération d'implantation des composants
V-3 : Opération de perçage du circuit imprimé
V-4 : Opération de perçage du coffret
VI : FABRICATION
VI-1 : Typon
VI-2 : Synoptique d'implantation des composants
VI-3 : Instruction de montage
VII : TEST TECHNIQUE
VII-1 : Norme électrique
VIII : UTILISATION
VIII-1 : Notice de réglage
ANNEXES
Code des résistancesCode des condensateurs céramiques et polyesters EuropéensCode des condensateurs céramiques et polyesters non EuropéensKits disponibles
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Émetteur FM
I : OBJECTIF
Toute fabrication ou création répond à un besoin. Unindustriel ne construit pas n'importe quoi et n'importe comment, sanscibler avant tout les besoins de ses clients.
La fabrication d'un objet sans étude préalable, risque deconduire financièrement l'entreprise vers un échec : aucune garantie devente du produit et de production n'est assurée.
I - 1 : Étude de base
Les liaisons radiophoniques répondent aujourd'hui à un besoin économique. Le téléphoneportable est l'exemple qui illustre le mieux ce besoin.Une entreprise décide de produire un émetteur en modulation de fréquence. Le projet consiste àréaliser une liaison radiophonique en modulation de fréquence reçue en bande FM sur un simple posteradio du commerce.
I - 2 : Définition du besoin
Le bureau d'étude analyse l'idée pour répondre aux attentes du client.La transmission radiophonique utilise les propriétés physiques des ondes électromagnétiques.L'onde électromagnétique est l'association d'un champ électrique et celui d'un champ magnétiquevibrant à une fréquence déterminée et se déplaçant à la vitesse de la lumière.
Le projet consiste à réaliser un émetteur qui permettra, sur une petite distance dequelques dizaines de mètre, de transmettre une information sonore sur un poste récepteur enbande FM.
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I - 3 : Désignation du produit
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II : ÉTUDE DE LA FAISABILITÉ
Une fois le besoin ciblé, il reste à l'entreprise à définir lescaractéristiques du produit et ses éventuelles contraintes techniques.
Une entreprise est limitée par sa structure. Elle ne peut pasconstruire n'importe quoi et n'importe comment. À partir d'un cahier descharges, elle réalise un prototype pour garantir la faisabilité du produit.
II - 1 : Fonctionnalité
La fonctionnalité définit les diverses applications prévues par le produit :
- Générer une onde électromagnétique
- Moduler une onde électromagnétique
- Transcrire une onde sonore en une tension électrique
- Transmettre une onde électromagnétique sur la bande FM
II - 2 : Critères d'appréciation
Les critères d'appréciation doivent répondre aux besoins du client face au produit.Ce projet est conçu spécialement pour des essais expérimentaux.Sa grande autonomie électrique lui assure de nombreuses heures de service.L'utilisation d'un micro électret omnidirectionnel (suivi d'un étage haute amplification) garantit unconfort audiométrique maximum.
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II - 3 : Facteurs de succès
Les facteurs de succès sont l'ensemble des remarques d'appréciation du client faceau produit :
- la possibilité de régler la sensibilité du micro électret omnidirectionnel
- une réalisation rapide et fiable
- un ensemble compact et simple
- un réglage d'émission simple et agréable
- une consommation électrique très faible
- facilement transportable
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III : DOSSIER TECHNIQUE
Le cahier des charges et celui du besoin définis, reste àl'entreprise à élaborer le dossier technique.
Ce dossier permet de comprendre les diverses fonctions dumodule proposé : dans son usage, dans son fonctionnement global etdans son principe.
Le dossier technique coordonne les divers services internesde l'entreprise.
III - 1 : Diagramme structurel
DEBUT
Mise en oscillation et création d' uneonde radio d'où émission
Transcription électrique d'un son parle micro électret omnidirectionnel
Codage du son sur l'onde radio,d'où émission du message sonore
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III - 2 : Schéma électronique
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III - 3 : Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement est la description littérale du schéma électronique.
Un premier transistor génère une onde électromagnétique qui est définie par son amplitude etsa fréquence d'oscillation.
Le transistor, la self et le condensateur forment l'oscillateur. Ici la boucle de contre-réaction estréalisée par le condensateur et la self.
Un second transistor module la fréquence de l'étage oscillateur. Toute variation de tension surla base de ce transistor influence directement la valeur de la fréquence de l'oscillateur. Ainsi il estpossible de transmettre un message par variation de fréquence.
Le module électronique utilise un micro électret omnidirectionnel, pour transcoder un messagephonique en courant électrique. Le signal électrique est directement amplifié par un amplificateuropérationnel.
Ce signal amplifié est directement appliqué à la base du transistor qui commande lesvariations de l'oscillateur.
L'oscillateur est construit autour d'un transistor bipolaire de type NPN et de deux autreséléments : une self et un condensateur. La self et le condensateur forment le circuit d'accord. Dès lamise sous tension, la self et le condensateur ne réagissent pas tous les deux de la même façon. Eneffet, la tension aux bornes du condensateur varie graduellement tandis que la self à l'inverse laissepasser directement la tension. Ce qui bloque et débloque le transistor. Le transistor oscille et safréquence d'oscillation est déterminée par les valeurs de la self et du condensateur.
Le second transistor commande directement le courant de collecteur du premier transistor quioscille. Ainsi une variation de celui-ci entraîne une variation de tension, qui à son tour influencel'oscillateur proprement dit.
L'étage préamplificateur micro électret est assuré par un amplificateur opérationnel uA 741, dontle gain est supérieur à 100.
Le micro électret omnidirectionnel est alimenté par une résistance de charge de 2.2 KΩ.
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III - 4 : Liste des composants
DessinRep. Nb. Désignation Symbole
R1 1 résistance de 1 Kilo ohms
R2 1 résistance de 220 Kilo ohms
R3 1 résistance de 2.2 Kilo ohms
R4 1 résistance de 1 Méga ohms
R5 1 résistance de 1 Méga ohms
R6 1 résistance de 56 Kilo ohms
R7 1 résistance de 220 Kilo ohms
C1 1 condensateur radial électrochimique 10µF/25V
C2 1 condensateur radial électrochimique 1µF/63V
RV 1 résistance variable verticale 2 Méga ohms
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Rep. Nb. Désignation Symbole Dessin
C4 1 condensateur polyester de 470 Nano farad
C5 1 condensateur céramique de 10 Pico farad
C6 1 condensateur céramique de 10 Pico farad
TR1 1 transistor 2N 2222 (boîtier métallique)
TR2 1 transistor 2N 2222 (boîtier métallique)
IC1 1 Circuit intégré µa 741
CV 1 condensateur variable de 4 à 30 Pico farad
LED 1 Diode électroluminescente rouge Φ 5 mm
MIC 1 Micro électret omnidirectionnel
INT 1 interrupteur miniature à glissière
CP 1 coupleur à pression pour pile 9V type 6F22
C3 1 condensateur radial électrochimique 10µF/25V
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SA123 1 Coffret dim = 65 x 100 x 23
ANT 1 Fil d'antenne long = 70 cm
Rep. Nb. Désignation Symbole Dessin
SU08 1 Support de C.I à 8 broches
FIL1 1 Fil rigide monobrin (pour réaliser la self) long = 11 cm
CI 1 Circuit imprimé dim = 64 x 54 mm
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IV : DÉFINITION
Le prototype utilise des éléments dans sa conception et sa mise au point.Ceci nécessite une définition pour chaque phase successive de fabrication. Ellesserviront de base pour la fabrication de l'objet par l'entreprise.
IV - 1 : La modulation de fréquence
La modulation de fréquence consiste à moduler une fréquence d'émission pour transmettre unmessage. Un oscillateur oscille sur une fréquence F, le codage du signal à transmettre se fait de manière àce que l'écart entre la fréquence modulée et la fréquence de référence F soit proportionnel au signal àtransmettre. Le récepteur décode ainsi le message en restituant l'écart entre la fréquence reçue et celle deréférence F.
IV - 2 : L'oscillateur en haute fréquence
Le principe de base d'un oscillateur est de générer des signaux périodiques, de forme connue etstable.
La structure de l'oscillateur est simple, il s'agit d'une boucle de réaction, qui utilise un transistorbipolaire type NPN, avec une cellule de réaction réalisée par un condensateur et une self.
IV - 3 : Calcul de la self
Le calcul de la self S est une difficulté pour tous les projets radio-transmission. Il n'existe pas de règleprécise, mais un calcul moyen.
Ainsi dans le cas d'une bobine cylindrique à air de longueur L (en cm), de diamètre D (en cm), et denombre de spire N, la valeur de la self est :S (en micro-henry) = (D x D x N x N) / (45 x D + 102 x L)
IV - 4 : Le micro électret omnidirectionnel
Le micro électret omnidirectionnel est constitué de deux parties :- un transducteur qui convertit le signal audio en courant électrique- et un transistor FET qui amplifie ce courant électrique
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V : RÉALISATION PRATIQUE
V - 1 : Opération de brasure
Pour réaliser une brasure, il suffit de chauffer l'ensemble des parties métalliques des éléments àassembler. Puis de faire fondre du fil dit à "souder" sur les conducteurs. Une bonne brasure se reconnaît àson aspect clair et brillant. Procédure qui ne doit pas dépasser plus de 4 secondes de temps de chauffe.
- maintenir le fer à souder comme un stylo
- chauffer à l'aide de la pointe du fer à souder en la plaquant sur la pastille cuivrée et lapatte du composant simultanément
- approcher le fil d'étain jusqu'au contact avec la pointe du fer à souder et la patte ducomposant
- l'étain se répand par fusion
- retirer le fil d'étain lorsque le dépôt est suffisant
- ôter le fer à souder
- vérifier la brasure
- dans le cas d'une mauvaise brasure : chauffer la brasure en question puis à l'aide de la tresseou de la pompe à dessouder retirer la brasure. Attendre quelques instants, et recommencer l'opération debrasure.
V - 2 : Opération d'implantation
L'insertion des résistances et des capacités est assez aisée : à l'aide d'une pince plate oncintre les divers éléments. Avec une pince coupante plate on coupe les pattes des composantsdébordantes, de façon qu' elles ne dépassent pas plus de 1mm par rapport à la surface cuivrée.
Pour l'implantation de la LED, un gabarit est préférable.
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*
*
*
***
**
V - 3 Opération de perçage du circuit imprimé
* percer au Φ = 1.2 mm percer au Φ = 2 mmpercer le reste au Φ = 0.8 mm
Vue face cuivrée
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Φ 5
100
23
31.5
54,5
55
66.5
V - 4 Opération de perçage du coffret
Φ 5.5
12
fond
couvercle
65
Perçage du couvercle
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Perçage du fond
10
19 Φ 2
Vue de dessus
Vue intétieure du fond du boîtier
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VI : FABRICATION
VI - 1 : Typon
Vue face cuivrée
Vue côté composants
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VI - 2 : Synoptique d 'implantation
IC1
R1
R5
R4
R6
R2
R7
LED
C1
C3
C2
Self
C5 C6
C4
RV
- 9V
+ 9V
MIC
R3
-
+
++
antenne
CV TR1TR2e
eb
bc
c
INT
-
-
--+
Vue côté composants
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VI.3.1
- Braser les résistances R1 à R7
R1
R5
R4
R6
R2
R7
R3
Vue côté composants
VI - 3 : Instruction de montage
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VI.3.2
- Braser le support du circuit intégré
SU 08
Vue côté composants
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VI.3.3
- Braser les condensateurs :- céramique C5 - C6- polyester C4- électrochimique C1 à C3 en respectant leur polarité (voir le schéma)- ajustable CV
C1
C3
C2
C5 C6
C4
-
+
++
CV
-
-
Vue côté composants
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VI.3.4
- Braser les transistors TR1 et TR2 en respectant leur polarisation, comme indiqué sur le schéma
TR1 TR2
ee
bb
cc
Vue côté composants
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VI.3.5
- Braser :- la résistance variable RV- le micro électret omnidirectionnel MIC en respectant son sens de montage (la masse côté -), commeindiqué sur le schéma ci dessous- et l'interrupteur à glissière INT
RV
MICINT
-
Vue côté composants
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A4 27
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123456789012341234567890123412345678901234
VI.3.6
- Braser la LED, à une hauteur de 10 mm entre le C.I. et le dessous la LED, en plaçant la plus grande pattedu côté (+)
Astuce pour positionner la LED à une hauteur de 10 mm par rapport à la surface du circuit imprimé :- réaliser un gabarit à partir d'un morceau de carton fin (hauteur 10 mm, longueur 30 mm)- intercaler celui-ci entre les pattes de la LED et le circuit imprimé- braser la LED
10
C.I.
LED-+
Vue côté composants
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VI.3.7
- Braser le coupleur à pression pour pile : le fil rouge au point (+ 9V) et le fil noir au point (- 9V)
- Braser le fil d' antenne au point "ant"- Braser la self- Enficher le C.I µa 741 dans son support 8 broches
Astuce pour réaliser la self :prendre le fil monobrin et effectuer 5 tours sur un mandrin (ou foret) de diamètre 3 mm.Dans cette position couper les 2 extrémités du fil (longueur environ 10 mm) et dénuder les.Oter la self ainsi réalisée du mandrin (délicatement sans la déformer) et braser la aux points "L1" et "L2"
L1 L2 ant
fil noir
fil rouge
µa 741
Self
- 9V
+ 9V
antenne
Vue côté composants
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Positionnement du C.I. dans le boîtier
Passer le fil d'antenne dans le trou prévu à cet effetPlacer le circuit imprimé au fond du boîtier (côté antenne)
- option 1 : fixer le C.I. par un point de colle thermofusible au fond du coffret- option 2 : le C.I. peut ne pas être collé, car compte tenu de son encombrement et de la placedisponible, les fils, la LED et l'interrupteur plaquent le C.I. au fond du coffret, évitant ainsi qu'il nebouge
PILE
antenne
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A4 30
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VII : TEST TECHNIQUE
Le produit sera mis en vente, il devra au préalable subir destests techniques, qui assureront son mode d'emploi et la rédaction de sanotice d'utilisation, ainsi que la notice technique pour d'éventuellesréparations.
VII - 1 : Norme électrique
Les fils de couleur noire sont reliés au potentiel négatif. Les fils de couleur rouge sontreliés au potentiel positif. Les autres couleurs sont utilisées pour les autres connexions dumontage.
VIII : UTILISATION
- L'émetteur est réalisé à titre expérimental dans un but pédagogique uniquement, suivant lalégislation française la possession et l'usage d'émetteur sur la bande dite "FM" est interdite.
VIII - 1 : Notice de réglage
La notice de réglage accompagne le produit. Elle explique comment utiliser l'émetteur et informe dela réglementation du produit suivant la législation en vigueur.
La mise en service est simple. Allumer le poste radio et placer vous sur une fréquence libre.Approcher l'émetteur et mettez le en marche. A l'aide d'un tournevis isolant, tourner doucement lecondensateur variable de l'émetteur jusqu' à obtenir un sifflement par effet Larsen dans le poste radio. Ace moment vous êtes "calé", vous pouvez parler et transmettre.
La résistance variable interne ajuste la sensibilité du micro électret omnidirectionnel que l'on peutrégler à sa convenance. En pratique positionner la à mi-course.
L'emplacement de l'émetteur détermine son bon fonctionnement. Eviter de placer l'émetteur à côtéde toute source métallique conductrice ou électrique : exemple mobilier métallique, grand miroir,canalisation cuivrée, etc.La porté de l'émetteur est fonction des matériaux que les ondes radio doivent traverser. L'atténuation estde 10% pour le bois, de 30% pour la brique et de 75% pour le béton.
L'emplacement géométrique agit sur la qualité de l'émission, en effet un émetteur placé en hauteuraura plus de porté qu'un autre placé au ras du sol.
De même il existe aussi des directions géométriques par rapport au plan horizontal où la distancede réception est plus grande. Ces directions géométriques se repèrent par rapport à l'axe central de la self.
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123123123123123123123123123123
1234123412341234123412341234123412341234123412341234
123123123123123123123123123123123123123123123123123123
1 2 M T
NoirMarronRougeOrangeJauneVertBleuVioletGrisBlancOrArgent
1 Chifffre Tolérance
Code des Résistances
2 ChiffreCouleur Multiplicateur
0123456789
0123456789
x 1 Ωx 10 Ωx 100 Ωx 1 000 Ωx 10 000 Ωx 100 000 Ωx 1 000 000 Ωx 10 000 000 Ω
x 0.1 Ωx 0.01 Ω
+/- 1 %+/- 2 %
+/- 0.5 %+/- 0.25 %+/- 0.10 %+/- 0.05 %
+/- 5 %+/- 10 %
Exemple :
Rouge - violet - orange - Or = 2 7 x 1 000 Ω Tolérance + 5 %= 27 000 Ω Tolérance + 5 %= 27 KΩ Tolérance + 5 %
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Code des Condensateurs Céramiques
et Polyesters Européens
3 Chiffre
GJKM
ToléranceLettre
+/- 2 %+/- 5 %+/- 10 %+/- 20 %
1 Chifffre 2 Chiffre Lettre
0123456789
0123456789
p = picofaradn = nanofarad
0123456789
470n K
Exemple :
470 n K = 4 7 0 x 1 nanofarad Tolérance + 10 %= 470 nanofarad Tolérance + 10 %
ou 470n K
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Prénom :
Classe :
Le : / /
A4 33
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224 K
GJKM
ToléranceLettre
+/- 2 %+/- 5 %+/- 10 %+/- 20 %
Exemple :
224 K = 2 2 x 10 000 pf Tolérance + 10 %= 220 000 pf Tolérance + 10 %= 220 nanofaradTolérance + 10 %
1 Chifffre 2 Chiffre Multiplicateur
0123456789
0123456789
x 1 pfx 10 pfx 100 pfx 1 000 pfx 10 000 pfx 100 000 pfx 1 000 000pfx 10 000 000 pfx 100 000 000 pfx 1 000 000 000 pf
ou 224 K
Code des Condensateurs Céramiques
et Polyesters NON Européens
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Prénom :
Classe :
Le : / /
A4 34
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Kits disponiblesAlarme de voyage( 2 projets différents )Alarme LDR (optoélectronique)( 2 projets différents )Alarme par contact (mécanique)( 2 projets différents )Alarme personnelle( 1 projets différent )Alarme magnétique( 2 projets différents )Alarme simple optoélectroniqueAlimentation et chargeur solaireAmplificateur téléphoniqueArbitre électroniqueAttente téléphoniqueBasket Ball électronique( 2 projets différents )Carillon musical( 2 projets différents )Carte musicaleChargeur solaireChenillardDé électroniqueEmetteur FMEnceinte amplifiée pour baladeur( 12 projets différents )Feu arrière de stop pour véloFeu arrière de stop + clignotant + positionpour véloFlash( 4 projets différents )Fontaine lumineuse simpleFontaine lumineuse « Arc-en-ciel »Golf musical électroniqueHorlogeHorloge + porte-styloHorloge + porte-stylo + bloc-noteHorloge Pyramide «Arc-en-ciel»Horloge canette
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