PROGRAMME : TECHNOLOGIE DE L ÉLECTRONIQUE INDUSTRIELLE (243.C0) AUTOMNE 2013

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1 PROGRAMME : TECHNOLOGIE DE L ÉLECTRONIQUE INDUSTRIELLE (243.C0) AUTOMNE 2013 PLAN D ÉTUDES FONDEMENTS DE L ÉLECTRONIQUE ANALOGIQUE SH (2,66 UNITÉS) GROUPE: 2120 ( ) CE COURS EST PRÉALABLE RELATIF À : ENTRAÎNEMENTS DE MACHINES ÉLECTRIQUES ÉLECTRONIQUE ( SH) ( SH) PROFESSEUR : Daniel Gamache Bureau : (819) poste 4096 Courriel : daniel.gamache@cegepsherbrooke.qc.ca

2 NOTE PRÉLIMINAIRE C est un plaisir de vous accueillir à notre département de Technologies du Génie Électrique (TGÉ). Nous vous félicitons pour avoir choisi ce programme et soyez assurés que nous ferons de notre mieux pour faciliter votre réussite scolaire et votre intégration au Cégep. Le programme d Électronique industrielle est développé selon 4 axes de formation : 1. l électronique, 2. l utilisation industrielle de la puissance électrique, 3. le contrôle des procédés continus et l instrumentation, 4. les automatismes séquentiels. Le cours Fondements de l électronique analogique est dispensé à la 1 ère session de la formation. Il est l un des trois cours communs dans les programmes de TGÉ du Cégep de Sherbrooke. Il représente le premier d une série de cours en lien avec l axe de l électronique. Comme il s agit d un cours de base, les réalisations qu on y fera ne seront pas de grande envergure; le cours n en demeure pas moins très important. Les notions vues dans ce cours seront réinvesties dans les autres cours de la formation. Ce cours vous permettra d établir un premier contact avec les composants de base en électronique analogique, l analyse mathématique et graphique des comportements de circuits, la lecture de plans ainsi que les règles de base du dessin électronique. De plus, vous utiliserez un logiciel de dessin et un chiffrier pour vous initier aux outils informatiques de travail en génie électrique. Les cours Fondements de l électronique analogique et Initiation à l électronique industrielle de la 1 ère session devraient contribuer à la confirmation de votre choix de carrière dans le domaine du génie électrique et de votre choix de spécialisation en électronique industrielle à certains égards. Le cours Fondements de l électronique analogique vous permettra aussi de mettre en pratique certaines compétences acquises dans le cours Éléments de mathématiques de TGÉ que vous suivrez également lors de la 1 ère session. Le cours Fondements de l électronique analogique est un préalable relatif pour les cours suivants de la 2 ième session en électronique industrielle : Entraînements de machines électriques ( SH) et Électronique ( SH). C est à la 2 ième session que débute à vrai dire la spécialisation en électronique industrielle. PAGE 2

3 TEXTE MINISTÉRIEL Le texte ministériel du cours Fondements de l électronique analogique est formulé sous forme de compétences à développer. L atteinte des compétences visées dans ce cours ne devrait qu être partielle puisqu elles seront encore ciblées dans les autres cours du programme. Le texte ministériel s énonce ces éléments de compétence comme suit : 42Z- Effectuer des travaux d atelier Gérer et utiliser un poste de travail informatique en milieu industriel Produire des plans d électronique industrielle Vérifier des signaux et des alimentations de très basse tension. OBJECTIFS À la fin de ce cours, l étudiant devra être capable de: Identifier des composants de base en électricité et en électronique ainsi que leurs symboles. Dessiner des schémas électroniques avec un logiciel de dessin et selon les règles de l art. Monter des circuits d électronique analogique sur plaquette d expérimentation en respect des règles de l art. Utiliser un chiffrier pour présenter des données, expérimentales ou calculées avec des fonctions, sous forme de tableau et de graphique. Prévoir le comportement de circuits simples d électronique analogique en appliquant de façon rigoureuse les lois et principes de base de l électricité. Effectuer des mesures précises et de façon sécuritaire avec un multimètre. Poser un diagnostic sur le fonctionnement d un circuit analogique de base et le dépanner. On profitera aussi de ce cours pour encourager des comportements valorisés dans l exercice de la profession où la sécurité des personnes et le service à la clientèle sont importants, par exemple : Le respect des personnes, La ponctualité, La rigueur et le souci du travail bien fait, Le respect des consignes et des échéances, L utilisation consciencieuse du matériel mis à sa disposition, Le sens de l éthique professionnelle. Certains de ces aspects seront utilisés comme critères dans les évaluations. PAGE 3

4 CONTENU DU COURS MODULE #1 CONCEPTS DE BASE (SEMAINES 1-4) Grandeurs et unités. Utilisation des préfixes. Tension, courant et puissance. Résistance, code de couleurs. Sources. Courant continu et alternatif. Topologie des circuits : circuits série, parallèle et mixte, nœud, branche. Montage de circuits sur plaquette d expérimentation (sans soudure) et sur la plaquette à souder. MODULE #2 LOIS DE BASE DES CIRCUITS (SEMAINES 4-7) Loi d Ohm. Lois de Kirchhoff (lois des tensions LKT et des courants LKC. Résolution de problèmes. Production de tableaux et de graphiques avec un tableur : saisie des données, calcul de données avec des fonctions du tableur. Formatage de tableaux et de graphiques, et importation dans un fichier de traitement de texte. Simulation de circuits avec un logiciel. MODULE #3 CONDENSATEURS, INDUCTANCES, TRANSFORMATEURS (SEMAINES 8-11) Condensateurs : caractéristiques, mesure et décodage de la valeur de la capacité. Circuits RC en régime continu, constante de temps. Applications. Résolution de problèmes. Acquisition de données avec un oscilloscope et simulation de circuits avec un logiciel. Inductances : caractéristiques, valeur d une inductance. Symboles. Applications dans les relais et transformateurs. Fiches technique d un transformateur. Résolution de problèmes. MODULE #4 DESSIN DE SCHÉMAS ÉLECTRIQUES (SEMAINE 11) Normes de dessins électroniques. Production de schémas électriques avec un logiciel de dessin (Orcad). Principales commandes du logiciel. Choisir le format du papier et les échelles. Utiliser des librairies de symboles. Choix des préférences pour la grille, le texte, etc. Habillage du dessin : bordure, cartouche. Impression et importation dans un fichier de traitement de texte. Simulation de circuits avec un logiciel. MODULE #5 DIODES (SEMAINES 12-15) Diode de redressement, diode électroluminescente, diode Zéner. Symboles. Caractéristiques. Fiches techniques. Solution de circuits avec les modèles mathématiques de ces composants. Applications. Simulation et analyse du fonctionnement du circuit du bloc d alimentation réalisé dans le cours Initiation à l électronique industrielle ( SH). PAGE 4

5 MÉTHODOLOGIE Le cours est dispensé à raison de 6 périodes par semaine dont 3 de théorie et 3 de travaux en laboratoire. Le cours est planifié en 5 modules structurés de façon à varier les tâches en laboratoire et à réinvestir souvent les concepts déjà vus afin de consolider les apprentissages. THÉORIE Lors des périodes de théorie, le professeur présente les objectifs, le contenu et les différents travaux que l'étudiant devra réaliser pour faire les apprentissages. La présentation se déroulera en interaction avec le groupe afin de favoriser la participation et les questions des étudiants. Les explications seront appuyées de nombreux exemples et schémas au tableau ou sur acétate. Il y aura souvent des démonstrations sur la résolution de problèmes et parfois avec du matériel. Des périodes seront utilisées pour des séances d exercices et l'évaluation des apprentissages. La présence à tous les cours est essentielle car la matière traitée lors de ces périodes porte sur des notions fondamentales qui seront récupérées et nécessaires dans tous les cours ultérieurs du programme. Durant ces périodes, l'étudiant doit être attentif, participer aux séances d'exercices, prendre des notes dans un cahier à dédié à ce cours et noter la solution des exercices. L étudiant doit conserver la documentation fournie dans un cartable et en ordre. Par respect envers les collègues, les retardataires sont tenus de rester à l extérieur de la classe mais ils pourront réintégrer leur place à la période suivante. À la fin d un cours, la prochaine matière sera indiquée. En faisant les lectures suggérées dans le volume Circuits Électroniques (voir bibliographie) qui est obligatoire, l étudiant pourra se préparer et assimiler plus facilement la nouvelle matière lors de la présentation. Des exercices seront fournis par le professeur ou suggérés dans le livre obligatoire. L élève a la responsabilité de compléter sa formation en faisant les lectures suggérées et de s assurer de sa compréhension en solutionnant des exercices; ce travail est essentiel pour la réussite! Évaluation des apprentissages théoriques Il y aura 2 examens théoriques, des quiz ou devoirs durant la session et un examen final. Ces examens se dérouleront sans documentation et porteront sur la matière vue depuis le début. LABORATOIRES Les travaux pratiques réalisés en laboratoire sont obligatoires car ils sont essentiels au développement d'habiletés et à la compréhension. Sauf exceptions, ces travaux seront exécutés individuellement. Toute absence en laboratoire entraînera la perte de points si elle n est pas justifiée de façon satisfaisante. Même si l absence est justifiée, le laboratoire devra être repris. Cahier de laboratoire Chaque étudiant doit avoir son propre cahier de laboratoire (cahier à anneaux) afin de conserver de façon ordonnée toutes les informations relatives aux laboratoires et pour que le professeur puisse vérifier la préparation, les résultats obtenus et les réponses aux questions. PAGE 5

6 Préparation des travaux de laboratoire Les informations et les consignes des travaux pratiques sont préparées sous formes d'énoncés de laboratoire. L'élève devra préparer chaque laboratoire à l'avance. Si le professeur considère qu'un étudiant ne s'est pas préparé suffisamment à un laboratoire, il pourra lui refuser l'accès au laboratoire et l étudiant sera considéré absent. Avant de se présenter en laboratoire, chaque étudiant(e) devra : avoir lu attentivement l'énoncé du laboratoire à expérimenter. Les énoncés contiennent une section sur la préparation demandée; avoir consulté ses notes prises en classe et son volume pour s assurer d une maîtrise suffisante des notions utiles à l exécution et à la compréhension du laboratoire; avoir préparé l'expérience en incluant dans son cahier de laboratoire : les réponses aux questions posées dans la préparation, tous les calculs avec les solutions complètes, les graphiques théoriques, etc. Cette préparation ne doit pas être perçue comme une tâche inutile mais comme une démarche essentielle pour permettre à l'étudiant : d éviter les pertes de temps, d utiliser pleinement le matériel mis à sa disposition, de bien comprendre ce qu'il faut faire, d être capable d interpréter les résultats obtenus et de réaliser le laboratoire dans le temps alloué. Il est fortement suggéré de faire cette préparation quelques jours à l avance afin de détecter assez tôt ses propres difficultés et de pouvoir consulter le professeur si nécessaire pour obtenir de l aide mais bien avant l entrée au laboratoire. Durant les laboratoires, il est interdit : de naviguer sur le Web, d utiliser le courrier électronique et d employer un téléphone portable ou tout autre appareil du genre. Évaluation des compétences pratiques Deux tests de laboratoire sont prévus pour vérifier l acquisition des compétences. Pendant ces tests, l'élève aura un temps déterminé pour accomplir une tâche donnée. Il sera évalué sur les résultats obtenus, la qualité des montages et ses techniques. PAGE 6

7 ÉVALUATION Évaluations formatives : Exercices en classe et à la maison, Exécution des laboratoires, Rétroaction sur l attitude professionnelle. Évaluations sommatives et pondération : Les dates des évaluations pourraient changer en fonction du déroulement du cours. Évaluations Contenu Date (approx) # semaine Pondération Quiz, devoirs tous les modules à partir de la 3 ième durant la session 5% 1 er test théorique (sans doc.) modules 1 et 2 7 ième 15% 1 er test de laboratoire (sans doc.) modules 1 et 2 8 ième 15% 2 ième test théorique (sans doc.) modules 1 à 3 12 ième 15% Laboratoires : préparation, exécution, questions d analyse la plupart des laboratoires durant la session 5% Professionnalisme pendant la session Fin de session 5% Évaluation finale : Test théorique (sans doc.) Test de laboratoire (sans doc.) toute la matière Fin de session 20% 20% Total 100% CRITÈRES D'ÉVALUATION DEVOIRS : utilisation correcte des lois; solutions claires, propres et présence des calculs menant aux résultats; remise au moment demandé, sinon : 0! TESTS THÉORIQUES ET QUIZ (SANS DOCUMENTATION) : utilisation correcte des lois, théorèmes, modèles; solutions claires et présence des calculs menant aux résultats; interprétation juste des résultats obtenus. PAGE 7

8 TESTS DE LABORATOIRE (SANS DOCUMENTATION) : fonctionnalité des circuits; utilisation correcte des instruments; mesure précise des valeurs demandées; interprétation juste des résultats obtenus; respect des règles de l art pour les schémas et les montages; respect des consignes et des règles de sécurité. LABORATOIRES (PRÉPARATION, EXÉCUTION, ANALYSE) : Tout étudiant est tenu de faire sa propre préparation de laboratoire et elle sera évaluée à quelques reprises. Différentes formes d évaluation sont possibles : Questions à répondre par écrit en début de laboratoire qui pourraient porter sur la préparation demandée, le contenu du laboratoire et la connaissance du sujet; Travail de préparation à faire par écrit, à remettre à un moment spécifié ou vérifié sur place. Un travail remis en retard se méritera une note de «0» ; Évaluation des schémas et montages en fonction des règles de l art. L accès au laboratoire sera refusé si la préparation n est pas faite ou est jugée insuffisante. Comme l'étudiant a la possibilité de rencontrer le professeur avant le laboratoire, à condition de prévoir un délai raisonnable, alors aucune excuse ne sera acceptée. Pour l exécution et l analyse des résultats, certaines parties des laboratoires seront vérifiées. Le cahier d un étudiant peut être exigé pour être remis sur demande. L évaluation dépendra Des tâches accomplies et réussies durant le laboratoire; De la validité des résultats obtenus; De la justesse des réponses aux questions d analyse PROFESSIONNALISME Chaque critère peut valoir jusqu à 40% de la note attribuée au professionnalisme. présence et ponctualité; remise des travaux; attention et constance à la tâche; qualité du travail; comportement en classe et au laboratoire; tenue adéquate (ordre et propreté) de la documentation et de son poste de travail; avoir en main la documentation et les outils requis au moment d exécuter les tâches; comportement sécuritaire (pour les personnes et l équipement) en laboratoire. PAGE 8

9 RÉTROACTION ET ENCADREMENT La rétroaction sera faite au besoin pendant les cours et les laboratoires. Le dialogue est la meilleure façon de résoudre les malentendus et de corriger les difficultés. Les étudiants sont encouragés à exprimer leurs commentaires sur tout aspect susceptible d améliorer le cours. Ils pourront le faire verbalement ou par écrit, individuellement ou collectivement. Après chacune des évaluations, un retour sera fait en classe sur la correction de l'épreuve pour que les étudiants voient leurs erreurs et identifient les aspects à améliorer. Après les séances de laboratoire, les étudiants pourront obtenir réponse à leurs interrogations afin de s assurer qu ils arrivent aux bonnes conclusions sur les manipulations effectuées. Pour encadrer les étudiants qui éprouvent des difficultés, le professeur est généralement disponible à son bureau en dehors des périodes prévues à l horaire pour répondre aux questions. Il est par contre préférable de prendre rendez-vous afin de s assurer de sa disponibilité. L horaire de chaque professeur est affiché sur la porte de son bureau. Les journées d étude et d encadrement prévues au calendrier scolaire seront des journées privilégiées pour des rencontres individuelles ou en petit groupe avec des élèves en difficulté. On pourra alors reprendre ou compléter certaines activités de laboratoire et faire des exercices. Les étudiants qui se questionnent sur leur avenir, etc, sont invités à rencontrer leur(s) professeur(s) afin de discuter de la situation. L intention n est pas d influencer l étudiant mais de savoir, de comprendre et de l aider si possible. PAGE 9

10 CALENDRIER DES ACTIVITÉS Les dates mentionnées au calendrier suivant sont fournies à titre indicatif ainsi que les sujets de laboratoire. Des changements pourraient être effectués pour s adapter au déroulement du cours. Sem Théorie Laboratoires 1 Présentation du plan de cours Module 1 : Concepts de base 2 Module 1 3 Module 1 # 2: à terminer. # 1: Visite du laboratoire et du magasin. Distribution de fils et d outils, emprunt de plaquette. Présentation de la plaquette, règles de montage. Montage des fils pour instruments. Code de couleurs et mesure des résistances. # 2: Montage d un circuit sur plaquette d expérimentation et sur plaquette à souder 4 Modules 1 et 2 : Lois de base des circuits # 3: Circuits «série» et mesures au multimètre. Résistances linéaires et non-linéaires. Présentation de la source d alimentation, de ses réglages et du multimètre 5 Module 2 # 4: Circuits «parallèle». 6 Module Module 2 Test théorique no 1 Module 3 : Condensateurs, inductances, transformateurs 9 Module 3 10 Module Module 3 et 4 : Dessin de schémas électriques Test théorique no 2 Module 5 : Diodes 13 Module 5 # 5: Potentiomètre et résistance variable. Présentation des données avec EXCEL. # 6: Circuits mixtes et dépannage. Simulation du circuit avec logiciel. Test pratique no 1. # 7: Sources de tension et source de courant. Circuits à plusieurs sources. Simulation des circuits. # 8: Charge et décharge d un condensateur. Acquisition de données avec oscilloscope. # 9: Initiation au logiciel de dessin Orcad. # 10: Dessin de schémas électroniques. # 10: à terminer. # 11: Inductance, relais, transformateur. 14 Module 5 # 12: Diodes, diodes électroluminescentes, Zéner. 15 Module 5 Exercices de révision Test pratique no Examen théorique final PAGE 10

11 MÉDIAGRAPHIE OBLIGATOIRE Circuits électroniques, Louis Trussart, Éditronique, Montréal, 2006, 850 p. ( 90.00$), No de produit à la Coop du Cégep de Sherbrooke : Notes de cours et de laboratoire (7.00$) (distribution au cours de session), Cahier à anneaux pour les laboratoires et autre documents. DE RÉFÉRENCE Fondements de l électronique, 6 ième édition, Thomas L. Floyd, Les Éditions Reynald Goulet Inc., Repentigny (Québec), p. MATÉRIEL OBLIGATOIRE Ensemble d outils et de fils pour instruments ( 65.00$) Fils #24 de couleur (fourni par le département) Plaquette de montage (prêt du département ou achat au coût de 35.00$) Plaquette de montage à souder et pièces électroniques (pour la réalisation d un petit projet, 15.00$) Lunette de sécurité ( 7.00$) PAGE 11