Cahier de laboratoire GPA667 R. Macdonald, Jean-Sébastien Lussier. Projet 2. Accordeur 440 Hz (Première période) DEVIS

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1 1 OBJECTIFS Prjet 2 Accrdeur 440 Hz (Première péride) DEVIS Devis du prduit Cncevir un circuit qui, lrsque l n appuie une première fis sur un butn à actin mmentanée «DÉPART», s alimente et émet un signal snre de référence à une fréquence de 440 Hz (LA) pendant 3 secndes suivies d une pause de 5 secndes. Pendant le mde «émissin», le signal sinusïdal est généré, amplifié pur être ensuite émis au myen d un petit haut-parleur. Il sert alrs au musicien cmme référence snre pur accrder sn instrument. Durant la pause, le circuit tmbe en mde «écute» et cesse d émettre le signal de référence pur recueillir au myen d un micrphne, le sn prduit par l instrument et cmparer sa fréquence au signal de référence. Cette cmparaisn prduit une srtie visuelle, linéaire (ampèremètre à aiguille) u discrète (au mins 3 niveaux indiqué au myen de D.E.L. de culeurs différentes), laquelle permet au musicien de vérifier jusqu à quel pint l instrument est accrdé sur le signal de référence et d ajuster en cnséquence sn actin sur l instrument. Les tris niveaux signifient que la fréquence mesurée est : < 300 Hz, 440 Hz u > 600 Hz Les deux mdes : «émissin» et «écute» snt mutuellement exclusifs et des vyants divent indiquer à l utilisateur dans quel mde se truve l accrdeur. En mde «écute», vtre circuit dit réagir assez rapidement pur permettre au musicien d effectuer plusieurs ajustements avant de retmber dans le mde «émissin». Le cycle «émissin» - «écute» s enchaîne tant que l utilisateur n appuie pas de nuveau sur le butn «DÉPART» indiquant qu il est satisfait. À ce mment, le cycle s interrmpt et l appareil se met hrs circuit. L utilisateur peut mettre fin au cycle n imprte quand en appuyant dur le butn «DÉPART». Une caractéristique intéressante permet d interrmpre le cycle «émissin» - «écute» si aucun sn près de la fréquence de référence n est détecté pendant au mins une minute. Au but de cette péride, l appareil se met hrs circuit autmatiquement. Cet accrdeur est cnçu pur accrder un instrument acustique i, e qui prduit un sn audible. Si vus avez le temps, vus puvez ajuter une autre caractéristique à vtre cncept pur le rendre plus attrayant à l utilisateur. Il s agit de permettre à l utilisateur d accrder un instrument avec une srtie électrnique de faible niveau cmme une guitare électrique. Pur ajuter cette caractéristique : Installer un réceptacle «phn» avec interrupteurs intégrés qui permettra de raccrder le câble de l instrument électrique. Lrsque l instrument est raccrdé, les interrupteurs mécaniques sur le réceptacle désactivent le micrphne, aiguillent le signal de l instrument vers un amplificateur pur le rendre audible au musicien en se servant du haut-parleur de l accrdeur. Le reste du fnctinnement demeure le même et l appareil returne dans sn mde nrmal Prjet 2 GPA-667 1

2 2 CONTEXTE BESOINS Prductin initiale de 1,000 unités Obtenir une durée de fnctinnement maximale en heures pur les piles chisies. Minimiser le nmbre de pièces électrniques mbiles u cmplexes : micrphne, haut-parleur et interrupteurs seulement si pssible. Affichage au myen d un ampèremètre à aiguille, D.E.L. u autre (au chix) Écrire une ntice de fnctinnement qui explique le fnctinnement de vtre circuit à un utilisateur et à un technicien. Syez cmplet, précis et cncis. Utiliser la technlgie de mntage en surface autant que pssible seln la dispnibilité en catalgue mais aussi seln les mdèles d empreintes («ftprints») qui vus snt accessibles dans les librairies de Altium. Vtre carte de circuit imprimé aura bligatirement 2 cuches max. Prduire un dssier de fabricatin cmplet (fichier.prjpcb) incluant les schémas électriques ( fichiers.schdc), librairies (fichiers.schlib u.intlib), mdèles u sus-circuits ( fichiers.mdl u.ckt), le circuit imprimé (fichiers.pcbdc) et les fichiers de fabricatin (Prjects Ouput fr ) Inclure tutes les ntices techniques des manufacturiers de tus les cmpsants électrniques incluant les dimensins, les types de bîtiers, les numérs cmplets u autres infrmatins pertinentes pur l acheteur. Les dimensins des pièces et les bîtiers que vus chisissez divent être en accrd avec les mdèles d empreintes u de simulatin que vus utilisez. CONTRAINTES Minimiser le cût unitaire en dllars canadiens (CDN$) Alimentatin avec une tensin maximale de 3V (pile frmat pastille u autre) Minimiser le pids ttal du circuit et cmpsants électrniques incluant la u les pile(s) et excluant le bîtier (u autres pièces mécaniques) Minimum de 10 heures de fnctinnement lrsque aucun sn n est capté par le micrphne u émis par le haut-parleur. Appareil laissé à «ON» mais nn utilisé. Minimum de 5 heures de fnctinnement avec sit avec le micrphne et l affichage en fnctin u avec le haut-parleur en fnctin. Dimensins minimales : indiquez les dimensins finales (lngueur, largeur et épaisseur de la carte de circuit imprimé) Chisir les pièces parmi celles dispnibles dans le catalgue Digikey. Tutes les pièces divent être interchangeables avec celles d un deuxième manufacturier (les pièces du 2ième manufacturier peuvent être nn dispnibles dans Digikey). Cncevir (calculs et suppsitins divent figurer clairement pur le chix de tus les cmpsants électrniques) et simuler tus les circuits nécessaires (furnir les frmes d ndes pertinentes). Justifier les calculs et les frmes d ndes btenus et expliquer les différences s il y a lieu. 3 PRÉPARATION Vus avez quatre pérides de TP réservées pur ce prjet et nus verrns graduellement la thérie et des circuits qui peuvent vus aider dans vtre cnceptin du prduit. Cmme nus l avns vu en classe, la cnceptin d un prduit nécessite d effectuer un certain nmbre d étapes. Utilisez cette péride pur définir mieux le prblème en dessinant le diagramme du système, le crquis du circuit, le plan du bîtier et le schéma de fnctinnement. Cmmencez à établir les dcuments nécessaires pur cncevir le prduit : Prjet 2 GPA-667 2

3 ÉTAPE I - ÉTAPE II CONCEPTION (Première péride) Devis Cette prtin du travail est déjà bien avancée puisque vus avez un texte qui décrit le fnctinnement. Il se peut que vus ayez des interrgatins sur des aspects spécifiques du fnctinnement. Cmplétez le devis si nécessaire en assumant un fnctinnement lgique qui s intègre bien avec le devis. Ntez et faites les suppsitins nécessaires pur que le fnctinnement sit clair et bien défini. Diagramme du système Il s agit de représenter le système sus frme de blcs fnctinnels sans aucun détail mais en s assurant d inclure tutes les fnctins qui cnstituent le système. Cmmencez par : l interface hmme-machine, le blc «émissin» avec l scillateur sinusïdal, l amplificateur et le haut-parleur, le blc «écute» avec le micrphne», l amplificateur et le filtre, le blc de mesure de fréquence avec ses srties, etc Crquis du circuit u des circuits Si vus avez déjà des idées cmment réaliser les différents blcs au myen de circuits, faites des crquis et les calculs préliminaires pur établir les spécificatins des cmpsants dnt vus aurez besin. Identifiez ces cmpsants dans les différentes biblithèques si vus vulez les simuler et assurez vus que les caractéristiques physiques des empreintes cncrdent avec les cmpsants chisis dans le catalgue de pièces. Dans la mesure du pssible, vus indiquerez un manufacturier «secnd surce» pur chaque cmpsant imprtant de vtre liste. Ces crquis et calculs peuvent être faits sur papier en attendant de structurer vtre prjet. Par la suite, les crquis sernt raffinés pur cnstituer les schémas électrniques. Plan smmaire du bîtier Pur le mment, il ne s agit pas de dessiner le plan du bîtier mais simplement la face principale avec l interface hmme-machine et les autres faces qui cmprtent des cmpsants. Faites des recherches dans le catalgue DigiKey pur identifier les cmpsants électr-mécaniques que vus utiliserez : ampèremètre u affichage D.E.L., butns, micrphne, haut-parleur, pile, réceptacle «phn», supprt à pile, etc. Ntez les dimensins et les crdnnées des cmpsants pur les retruver subséquemment et ne pas avir à recmmencer vtre recherche. Schéma de fnctinnement Cmmencez à structurer vtre prjet dans le lgiciel DXP de CAO/FAO. Vus puvez utiliser les fnctins de hiérarchie du lgiciel pur asscier des schémas aux différents blcs fnctinnels. L imprtant c est de répartir les blcs fnctinnels en schémas, prévir les intercnnexins physiques entre les différents schémas, répartir chaque schéma en différentes pages seln la fnctin u le nmbre de cmpsants. ÉTAPE III ÉTAPE IV CONSTRUCTION DU (PRÉ)PROTOTYPE (Deuxième et trisième pérides) Simulatin d un des deux blcs fnctinnels suivants : le blc «émissin» u le blc «écute» de l accrdeur mais sans tracé de la carte de circuit imprimé. Blc «émissin» Le blc «émissin» cmprend au mins un scillateur sinusïdal, un amplificateur de puissance (2 étages u plus). On peut simuler le haut-parleur avec une résistance en série avec une inductance. Blc «écute» Le blc «écute» cmprend au mins un amplificateur, un filtre passe-bande et un circuit simple de mesure de fréquence. On peut simuler le micrphne avec une surce de tensin et le circuit de mesure de fréquence. Prjet 2 GPA-667 3

4 ÉTAPE V ESSAI, DÉPANNAGE ET DOCUMENTATION FINALE (Dernière péride) Ntice de l utilisateur Ntice technique 4 SIMULATION - RÉSULTATS Vici ce que vus devrez remettre cmme rapprt : 1. Dssier partiel de fabricatin du système : Ce dssier cmprend les dcuments de cnceptin (Devis, diagramme du système, plan smmaire du bîtier). Vus devez inclure tus les schémas électrniques et les infrmatins suivantes : Un tableau qui ventile le cût unitaire et qui dnne le cût ttal unitaire du prduit; La cnsmmatin myenne ttale estimée en mw à 25 C La durée de vie en heures (en fnctin de la pile chisie et de la cnsmmatin myenne) Les ntices techniques des manufacturiers de tus les cmpsants électrniques. Il n est pas nécessaire de les imprimer mais vus puvez les identifier sur vtre CD-ROM par un nm crrespndant à leur n. de séquence, un lien hypertexte u tut autre système simple d utilisatin pur référence. Une liste de matériel («BOM») qui liste tutes les pièces (électrniques et mécaniques, etc). La liste de matériel dit au mins cmprter : n. de séquence, quantité, référence, descriptin, n. de pièce du manufacturier, n de pièce du furnisseur et n. de page du catalgue (Digikey), cût unitaire. Ntice de l utilisateur qui explique cmment utiliser vtre prduit. Une à deux pages (maximum) Ntice technique qui explique le fnctinnement des circuits. Ce snt ces deux dcuments qui sernt utilisés pur cmprendre le fnctinnement spécifique de vtre prduit. 2. Dssier partiel de simulatin pur UN des deux blcs fnctinnels : Blc «émissin» u Blc «écute» Les signaux à l entrée et à la srtie de vtre blc fnctinnels divent être en accrd (amplitude, fréquence, frme, etc.) avec les caractéristiques des cmpsants que vus avez chisis. Présentez vtre rapprt de telle srte que l auxiliaire puisse d abrd simuler lui-même vtre circuit et bserver que les résultats snt en accrd avec vtre chix de cmpsants (haut-parleur pur le Blc «émissin» et micrphne pur le Blc «écute»). Imprimez les résultats de simulatin et mntrez que les frmes d nde du circuit simulé snt en accrd avec le fnctinnement décrit dans vtre ntice technique. Prjet 2 GPA-667 4

5 1 2 Cnsultez le schéma blc de la Figure 1 pur amrcer vtre prjet. Il devra être cmplété parce qu il ne cmprte pas nécessairement tutes les caractéristiques et fnctins du devis. 3 4 A ACCORDEUR 440 Hz SCHÉMA BLOC MK1 AMPLIFICATEUR MULTI-ÉTAGES FILTRE PASSE-BANDE 440 Hz MESURE DE FRÉQUENCE M1 Ampèremètre Micrphne B SÉQUENCEUR DE MODE ÉMISSION - ÉCOUTE LS1 OSCILLATEUR 440 Hz AMPLIF. DE PUISSANCE Haut-Parleur BT1 C Pile 3V N O T E : C e des s in es t furni à titre d'infrmatin, il ne c ntient pas tutes les infrmatins et dit être cmplété pur être fnctinnel Figure 1 SCHÉMA BLOC ACCORDEUR 440 Hz D Prjet 2 GPA-667 5