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REPUBLIQUE DU SENEGAL Un peuple-Un but-Une foi MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPE

REPUBLIQUE DU SENEGAL Un peuple-Un but-Une foi MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE ET DE L’INNOVATION DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR INSTITUT SUPERIEUR DE TECHNOLOGIE INDUSTRIELLE I.S.T.I SICAP SACRE-CŒUR II B.P : 10.155 Dakar SENEGAL Tel: (+221) 77-655-79-12 / 33-825-41-66 Fax: 33-824-80-32 Site Web: http: // www.ipg-isti.com Email: information@ipg-isti.com MEMOIRE DE FIN DE CYCLE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE Option : ELECTROTECHNIQUE-ELECTROMECANIQUE-FROID ET CLIMATISATION Présenté et soutenu par : BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci THEME Président M. Mouhamadou NDIAYE Maitre de conférences Examinateurs M. Mouhamadou secoura THIOYE Master en ERSE/Doctorant Mme. Khady Diop NDIAYE Formatrice en électrotechnique-Froid et climatisation Encadreur Dr. Mouhamadou THIAM Système Energétiques et environnement Année académique : 2018-2019 BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI I BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI I RESUME Lorsque l’on veut réaliser une sirène d'alarme ou un générateur sonore, imitant des sons habituellement produits mécaniquement, il est possible d’utiliser un oscillateur tel celui contenu dans le NE 555. Ce dispositif de l’électronique de puissance monté en astable générant un courant maximum de 0,2 A, cela signifie que la sortie du circuit peut être couplée à de petits haut-parleurs haute impédance sans avoir besoin d'un étage pilote supplémentaire pour diffuser un signal audio. Dans le cadre de notre travail, le premier chapitre portait sur l’étude des interrupteurs à semi-conducteurs de puissance, ensuite le second chapitre, le dimensionnement de quelques composants. Puis au troisième chapitre, la simulation et le broutage du circuit imprimé et enfin, la réalisation complète du circuit imprimé d’une sirène. La sirène est appliquée dans plusieurs domaines comme l'alerte aux populations civiles en cas de catastrophe, dans le domaine routier il est utilisé comme signal de véhicules prioritaires. Mots clés : Alarme, alerte, générateur sonore, NE 555, astable, PCB. BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI II ABSTRACT When one wishes to realize an alarm siren or a sound generator, imitating sounds usually produced mechanically, one can use from an oscillator such as that contained in the NE 555. This astable-mounted power electronics device generating a maximum current of 0.2 A means that the output of the circuit can be coupled to small high impedance loudspeakers without the need for an additional driver stage to broadcast a signal audio. As part of our work, we studied power semiconductor switches, then we did the sizing of some components. Then we did the simulation and creation of the PCB circuit and finally we realized the siren on a circuit board. The siren is applied in several areas such as the alert to civilian populations in the event of a disaster, in the road domain it is used as a signal for priority vehicles. Keywords: Alarm, alert, sound generator, NE 555, astable, PCB. BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI III DEDICACES Je dédie ce mémoire à tous ceux qui m’ont soutenu de près ou de loin notamment : Au créateur du Monde notre DIEU ; A ma grande sœur : BACHOMBI Nadège A ma mère : MABIKA KIBOUEYE Augustine, pour son affection et précieux conseils ; A mes frères : BOULINGUI Messie, KABINAMBELE Ben-philone, LEMBAKA Franklin, LAMOU BOUASSA, PAIGZOT Freddy, NDAMBA Anaclet, BANA Maigos. BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI IV REMERCIEMENTS Je tiens tout d’abord à remercier grandement Monsieur Mouhamadou Thiam pour sa disponibilité et ses précieux conseils. Je voudrais remercier aussi le corps professoral et les membres de l‘administration de l’école IPG/ISTI et toutes les personnes qui de près ou de loin ont participé à mes recherches et à l’élaboration de ce mémoire. BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI V TABLE DE MATIERES RESUME ...................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................ II DEDICACES ............................................................................................................. III REMERCIEMENTS .................................................................................................. IV LISTE DE FIGURES ................................................................................................. IX LISTE DES TABLEAUX .......................................................................................... XI SIGLES ET ABREVIATIONS ................................................................................. XII AVANT PROPOS ................................................................................................... XIII INTRODUCTION GENERALE ................................................................................. 1 CHAPITRE 1 : INTERRUPTEURS A SEMI-CONDUCTEURS DE PUISSANCE ET COMPOSANTS ELECTRONIQUES .................................................................. 2 1.1 Introduction ...................................................................................................... 3 1.2 Interrupteurs à semi-conducteurs de puissance ................................................ 3 1.2.1. Définition d’un semi-conducteur ................................................................. 3 1.2.2. Familles des semi-conducteurs de puissance ............................................... 3 1.2.2.1 Diode .................................................................................................................. 4 1.2.2.1.1 Symbole ......................................................................................................... 4 1.2.2.1.2 Constitution d’une diode à jonction ............................................................... 5 1.2.2.1.3 Caractéristique d’une diode à jonction .......................................................... 6 1.2.2.1.4 Grandeurs fondamentales............................................................................... 6 1.2.2.2 Transistor bipolaire ............................................................................................ 7 1.2.2.2.1 Symboles des transistors bipolaires ............................................................... 7 1.2.2.2.2 Constitution du transistor ............................................................................... 7 1.2.2.2.3 Caractéristiques .............................................................................................. 9 BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI VI 1.2.2.2.4 Grandeurs fondamentales............................................................................... 9 1.3 Autres composants électroniques ................................................................... 10 1.3.1 Condensateur .................................................................................................. 10 1.3.1.1. Symbole d’un condensateur ............................................................................. 10 1.3.1.2. Caractéristique .................................................................................................. 10 1.3.2 Résistance ....................................................................................................... 11 1.3.2.1. Définition ......................................................................................................... 11 1.3.2.2. Symbole d’une résistance électrique ................................................................ 11 1.3.2.3. Caractéristiques ................................................................................................ 12 1.3.2.4. Repérage ........................................................................................................... 12 1.3.3 Haut-parleur ................................................................................................... 13 1.3.3.1. Définition ......................................................................................................... 13 1.3.3.2. Principe de fonctionnement .............................................................................. 14 1.3.4 Circuit intégré NE 555 ................................................................................... 14 1.3.4.1. Définition ......................................................................................................... 14 1.3.4.2. Brochage du circuit intégré NE 555 ................................................................. 14 1.3.4.3. Structure interne du NE 555 ............................................................................. 15 1.4 Conclusion ..................................................................................................... 16 CHAPITRE 2 : DIMENSIONEMENT ...................................................................... 17 2.1 Introduction .................................................................................................... 18 2.2 Cahier de charge ............................................................................................. 18 2.3 Présentation du circuit astable de câblage de la sirène de police ................... 19 2.4 Détermination de la période et fréquence ...................................................... 20 2.5 Détermination du temps de charge et de décharge du condensateur ............. 22 2.5.1 Temps de charge ................................................................................................... 22 2.5.2 Temps de décharge ............................................................................................... 22 BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI VII 2.6 Rapport cyclique du montage ........................................................................ 23 2.7 Calculs des grandeurs électriques .................................................................. 23 2.7.1 Valeur moyenne de la tension .............................................................................. 23 2.7.2 Détermination du courant entre 0 et αT ................................................................ 24 2.7.3 Détermination des contraintes de courant............................................................. 24 2.8 Détermination de la résistance série du haut-parleur ..................................... 26 2.9 Conclusion ..................................................................................................... 27 CHAPITRE 3 : SIMULATION ET REALISATION DU SYSTEME ...................... 28 3.1 Introduction .................................................................................................... 29 3.2 Elaboration de la commande .......................................................................... 29 3.2.1 Présentation de la commande ............................................................................... 29 3.2.2 ISIS ....................................................................................................................... 30 3.2.3 ARES .................................................................................................................... 30 3.3 Différentes étapes de la simulation sur ISIS .................................................. 31 3.3.1 Etape 1 .................................................................................................................. 31 3.3.2 Etape 2 .................................................................................................................. 31 3.3.3 Etape 3 .................................................................................................................. 32 3.3.4 Etape 4 .................................................................................................................. 32 3.3.5 Etape 5 .................................................................................................................. 33 3.3.6 Etape 6 .................................................................................................................. 33 3.3.7 Etape 7 .................................................................................................................. 33 3.3.8 Simulation sur ISIS du circuit de commande et visualisation sur oscilloscope du signal. 34 3.4 Différentes étapes de routage ......................................................................... 36 3.3.9 Zones interdites au routage ................................................................................... 37 3.3.10 Lancement du routage automatique ................................................................. 37 3.3.11 Lancement du routage manuel ......................................................................... 38 BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI VIII 3.5 Routage du circuit de commande ................................................................... 38 3.6 Estimation financière du dispositif................................................................. 40 3.7 Conclusion ..................................................................................................... 41 CONCLUSION GENERALE .................................................................................... 42 Bibliographie .............................................................................................................. 43 Webographie .............................................................................................................. 43 Annexes ...................................................................................................................... 44 BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI IX LISTE DE FIGURES Figure 1. 1 : Symbole d'une diode à jonction ............................................................... 4 Figure 1. 2 : Diode en sens direct et inverse ................................................................ 5 Figure 1. 3 : Constitution d'une diode à jonction ......................................................... 5 Figure 1. 4 : Caractéristique d'une diode ...................................................................... 6 Figure 1. 5 : Symbole d'un transistor bipolaire ............................................................ 7 Figure 1. 6 : Constitution du transistor de type NPN ................................................... 8 Figure 1. 7 : Constitution du transistor de type PNP ................................................... 8 Figure 1. 8 : Caractéristique d'entrée et sortie .............................................................. 9 Figure 1. 9 : Symbole d'un condensateur ................................................................... 10 Figure 1. 10 : Caractéristique d'un condensateur ....................................................... 11 Figure 1. 11 : Symbole d'une résistance électrique .................................................... 12 Figure 1. 12 : Caractéristique d'une résistance ........................................................... 12 Figure 1. 13 : Symbole d'un haut-parleur ................................................................... 14 Figure 1. 14 : Brochage du circuit intégré NE 555 à 8 bornes ................................... 15 Figure 1. 15 : Montage électrique contenue à l'intérieur du NE 555 ......................... 15 Figure 2. 1: Montage astable de la partie commande ................................................. 19 Figure 2.2 : Evolution temporelle de Vc et Vs .......................................................... 20 Figure 2.3 : Circuit NE 555 en astable ....................................................................... 20 Figure 2.4 : Circuit de charge du condensateur.......................................................... 25 Figure 2.5 : Circuit de décharge du condensateur ...................................................... 25 Figure 2.6 : Circuit du courant de HP1 ...................................................................... 26 Figure 3.1 : Ecran Proteus 8.1 .................................................................................... 29 Figure 3.2 : Ecran du logiciel ISIS ............................................................................. 30 BOULINGUI NGOT Aubriel Dieu merci ISTI X Figure 3.3 : Ecran du logiciel ARES .......................................................................... 31 Figure 3. 4 : Réalisation du circuit de commande sous ISIS .................................... 34 Figure 3. 5 : circuit de commande de sirène avec oscilloscope ................................. 35 Figure 3. 6 : Tension Uc et Vs en fonction du temps de notre commande ................ 35 Figure 3. 7 : Visualisation des signaux générés par la commande de la sirène ......... 36 Figure 3. 8 : Ecran ARES avec des composants importés [5] ................................... 36 Figure 3. 9 : Zones interdites au routage .................................................................... 37 Figure 3. 10 : Procédure de lancement du routage automatique ................................ 37 Figure 3. 11 : Présentation du routage manuel ........................................................... 38 Figure 3. 12 : Routage en 2D de la commande du système ....................................... 38 Figure 3. 13 : Vue avant en 3D du circuit imprimé ................................................... 39 Figure uploads/Geographie/ memoire-de-fin-de-cycle-licence-etude-et-realisation-d-x27-une-sirene-de-police.pdf