ALARME OPTOÉLECTRONIQUE

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1 CENTRAL MEDIA PROJET Réf. ALARME OPTOÉLECTRONIQUE Version 1.00

2 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 : Par fax : Par support@centralmedia.fr A4 2 2

3 - SOMMAIRE - I : OBJECTIF I-1 : Etude de base I-2 : Définition du besoin I-3 : Désignation du produit II : ETUDE DE LA FAISABILITE 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 : Nomenclature IV : DÉFINITION DES ÉLÉMENTS IV-1 : La cellule photoélectrique IV-2 : Le buzzer électromagnétique IV-3 : Le son 3 3

4 V : REALISATION PRATIQUE V-1 : Opération de brasure V-2 : Opération d ' implantation des composants VI : FABRICATION VI-1 : Typon VI-2 : Synoptique d ' implantation des composants VI-3 : Opération de perçage du circuit imprimé VI-4 : Gamme de montage VI-5 : Opération de perçage du boîtier VI-6 : Assemblage final VII : TEST TECHNIQUE VII-1 : Norme électrique VII-2 : Principe de réglage VIII : UTILISATION ANNEXE Kits disponibles 4 4

5 Alarme opto-électronique I : OBJECTIF Toute fabrication ou création répond à un besoin. Un industriel ne construit pas n ' importe quoi et n ' importe comment, sans cibler avant tout les besoins de ses clients. La fabrication d'un objet sans étude préalable, risque de conduire financièrement l' entreprise vers un échec : aucune garantie de vente du produit et de production n'est assurée. I - 1 : Etude de base De nos jours, l'insécurité ne cesse de grandir. Nous sommes particulièrement exposé au vol en tout genre, même les plus anodins. Un sac à main, un cartable, un placard, un tiroir de bureau deviennent sources de convoitise et donc de vol. Un moment d'inattention et le voleur ouvre le cartable, le tiroir... Pour éviter cela, une solution : l'alarme optoélectronique. L'alarme optoélectronique aura pour objectif de prévenir et de dissuader. Elle devra être transportable et facile d'emploi. Le principe retenue pour cette alarme est le déclenchement par la lumière. Ainsi toute variation de lumière (ouverture du cartable, du tiroir... ) activera l'alarme et celle-ci retentira pour prévenir... Une entreprise décide d'utiliser le son comme avertisseur dans la construction d'une alarme. Toute source sonore influence psychologiquement tout individu qui l'entend. Cette influence est fonction de la fréquence et de l'amplitude de la source sonore. Car involontairement nous analysons tous les bruits que nous entendons. Les sources sonores sont souvent utilisées comme avertisseur. Ainsi, une forte intensité sonore peut effrayer (le voleur) ou alerter toute personne à proximité. I - 2 : Définition du besoin Le bureau d'étude analyse l'idée pour répondre aux attentes du client. Içi l'idée répond à deux besoins : avertir contre les actes malveillants et alerter efficacement. A4 5 5

6 Le son est un phénomène vibratoire, qui possède une fréquence et une amplitude. La vitesse du son dans l ' air est de 330 m/s. L ' intensité sonore se définit proportionnellement au carré de la pression acoustique. Donc un son fort possède une pression acoustique forte. La pression acoustique est assurée dans le module par un élément électronique nommé buzzer électromagnétique : les fortes vibrations de celui - ci produisent un son fort. Une cellule photoélectrique sert de détecteur et commande l'alarme. Utile pour la surveillance d'un cartable, d' un tiroir, etc... I - 3 : Désignation du produit A4 6 6

7 II : ETUDE DE LA FAISABILITÉ Une fois le besoin ciblé, il reste à l ' entreprise à définir les caractéristiques du produit et ses éventuelles contraintes techniques. Une entreprise est limitée par sa structure. Elle ne peut pas construire n'importe quoi et n'importe comment. A partir d'un cahier des charges, elle réalise un prototype pour garantir la faisabilité du produit. II - 1 : Fonctionnalité La fonctionnalité est l'action de définir toutes les applications prévues par le produit : - déclenchement par la lumière - avertisseur sonore puissant - autonome et faible consommation - transportable - utilisation d'une clé électronique II - 2 : Critères d ' appréciation Les critères d'appréciation doivent répondre aux besoins du client. Une première contrainte est l'élément de détection, qui doit réagir à la lumière, pour cela nous utilisons une cellule photoélectrique. Une seconde contrainte est la clé électronique. Cette dernière doit assurer la sécurité du système. La troisième contrainte est l'alerte et la dissuasion par émission sonore puissante. A4 7 7

8 II - 3 : Facteurs de succès Les facteurs de succès sont l'ensemble des remarques d'appréciation du client face au produit : - ensemble compact et robuste - grande autonomie d ' utilisation - utilisation simple et aisée - clé électronique pour la mise en marche ou l ' arrêt du système - déclenchement par la lumière - avertisseur sonore puissant - transportable A4 8 8

9 III : DOSSIER TECHNIQUE Le cahier des charges et celui du besoin définis, reste à l ' entreprise à élaborer le dossier technique. Ce dossier permet de comprendre les diverses fonctions du module proposé : dans son usage, dans son fonctionnement global et dans son principe. Le dossier technique coordonne les divers services internes de l ' entreprise. III - 1 : Diagramme structurel DEBUT Mise en marche : Clé électronique enlevée Alarme en état de veille NON Détection de lumière? OUI Alerte Avertisseur sonore activé Arrêt - FIN OUI Clé électronique remise? NON A4 9 9

10 III - 2 : Schéma électronique RV 9 V TR1 LDR CJ BZ JM Clé électronique A

11 III - 3 : Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement est la description littérale du schéma électronique. Le projet se compose de trois parties : 1ère partie : elle joue le rôle de détecteur de lumière, réalisée par une cellule photoélectrique 2ème partie : c'est l'authentification, réalisée par la clé électronique qui met en marche ou à l'arrêt l'alarme. 3ème partie : c'est l'émission du signal sonore, réalisée par un buzzer électromagnétique. Ainsi dès que l'on ôte la clé électronique, l'alarme s'arme. A la moindre variation de lumière, le détecteur, donc la cellule photoélectrique active le transistor qui fait vibrer le buzzer électromagnétique, et l'alarme retentit. Seule la remise de la clé électronique dans son logement permet l'arrêt de l'alarme et sa ré-initialisation. A

12 III - 4 : Nomenclature RV 1 Résistance ajustable 20 KΩ TR1 1 Transistor plastique PNP BC 557 BZ 1 Buzzer électromagnétique CJ 1 Embase mono femelle Φ 3.5 mm pour C.I. JM 1 Jack mono mâle Φ 3.5 mm Clé électronique LDR 1 Cellule photoélectrique Φ 5 mm SA123 1 Boîtier plastique CPL 1 Coupleur de pile C.I. 1 Circuit imprimé dim = 55 x 20 mm Vis 1 Vis de fixation de circuit imprimé M 2,2 x 4,5 Rep. Nb. Désignation Observation A

13 IV : DÉFINITION DES ÉLÉMENTS Le prototype utilise des éléments dans sa conception et sa mise au point. Ceci nécessite une définition pour chaque phase successive de fabrication. Elles serviront de base pour la fabrication de l'objet par l'entreprise. IV - 1 : La cellule photoélectrique Une cellule photoélectrique est un composant de type semi-conducteur, qui possède la propriété suivante : diminuer sa résistivité ohmique avec l'intensité de la lumière. Ainsi dans l'obscurité sa résistivité est la plus grande et inversement à la lumière sa résistivité est la plus petite. IV - 2 : Le buzzer électromagnétique Ce composant transcrit le signal électrique en signal sonore. Le buzzer électromagnétique est composée d une lamelle métallique placée devant un électroaimant. Lorsqu' une tension est appliquée sur l'électroaimant, cela crée un champ électromagnétique qui agit directement sur la lamelle métallique. La lamelle métallique vibre alors au gré de la variation du signal électrique, et reproduit ainsi le signal sonore correspondant. Donc pour une tension électrique qui varie 1000 fois par seconde, la lamelle métallique vibre alors à 1000 fois par seconde. IV - 3 : Le son Le son est un phénomène physique vibratoire. Il possède une amplitude et une fréquence. Le signal acoustique se constitue d une succession d air compressé et décompressé qui se propage de façon longitudinale. On définit la fréquence sonore par le nombre de zones de pression et de dépression qui circulent en une seconde. L amplitude dépend directement de la force de la pression ou de la dépression exercée par le signal sonore. Lorsque l oreille perçoit cette variation de pression et de dépression cela donne lieu à une sensation sonore. A

14 V : RÉALISATION PRATIQUE V - 1 : Opération de brasure Pour réaliser une brasure, il suffit de chauffer l ' ensemble des parties métalliques des éléments à assembler. Puis de faire fondre du fil dit à " souder " sur les conducteurs. Une bonne brasure se reconnaît à son aspect clair et brillant. Procédure qui ne doit pas dépasser plus de 4 secondes les 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 la patte du composant simultanément - approcher le fil d'étain jusqu'au contact avec la pointe du fer à souder et la patte du composant - l'étain se répand par fusion, puis 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 tresse ou de la pompe à dessouder retirer la brasure. Attendre quelques instants, et recommencer l'opération de brasure. V - 2 : Opération d ' implantation des composants Les insertions de la résistance variable, du transistor, etc.. sont assez aisées : à l ' aide d' une pince plate vous cintrez les divers éléments. Avec une pince coupante vous coupez les connexions débordantes de façon à ce qu' elles ne dépassent pas de plus de 1 mm par rapport à la surface cuivrée. Pour l'implantation de la LDR on se servira d'un gabarit. A

15 VI : FABRICATION VI - 1 : Typon Vue face cuivrée Vue côté composants A

16 - + + VI - 2 : Synoptique d 'implantation des composants RV BZ LDR CJ e b c TR1 fil rouge fil noir vers coupleur de pile 9 V Vue côté composants A

17 VI - 3 : Opération de perçage du circuit imprimé - percer au Φ = 2.5 mm - percer au Φ = 1.2 mm - percer au Φ = 0.8 mm Vue face cuivrée A

18 VI - 4 : Gamme de montage VI Prendre la résistance variable réf RV et repérer son emplacement sur le circuit imprimé - Insérer la résistance variable réf RV du coté face opposée au cuivre comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Braser la résistance variable réf RV - Couper les pattes débordantes de façon à ce qu'elles ne dépassent pas de plus de 1 mm par rapport à la surface cuivrée RV Vue côté composants A

19 + VI Prendre le buzzer électromagnétique réf BZ et repérer son emplacement sur le circuit imprimé - Ne pas enlever l'autocollant qui aide au repérage de la polarité du buzzer - Vérifier que le repérage "+" de l'autocollant correspondant à la patte longue du buzzer réf BZ - Implanter le buzzer réf BZ sur le circuit imprimé en respectant le sens d'implantation comme indiqué sur le schéma ci-dessous et vérifier qu'il est bien en appui sur le circuit imprimé - Braser le buzzer réf BZ - Enlever maintenant l'autocollant du buzzer réf BZ BZ Repérage "+" de l'autocollant et de la patte longue Vue côté composants A

20 VI Prendre l'embase femelle réf CJ - Repérer son emplacement sur le circuit imprimé - Implanter l'embase sur le circuit imprimé en respectant son sens d'implantation comme indiqué sur le schéma ci-dessous et vérifier son bon positionnement sur le circuit imprimé, si besoin réajuster l'écartement des pattes à l'aide d'une pince plate Nota : la première patte de l'embase femelle réf CJ est à l'extérieure du circuit imprimé et en appui sur le bord de celui-ci. Braser cette patte côté intérieur avec le circuit imprimé voir schéma ci-dessous fig 1 CJ Embase Femelle CJ Fig 1 Vue côté composants patte à l'extérieure du circuit imprimé A

21 VI Prendre le transistor réf TR1 - Repérer son emplacement sur le circuit imprimé comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Vérifier son bon positionnement sur le circuit imprimé, si besoin réajuster l'écartement des pattes très délicatement - Braser le transistor réf TR1 - Couper les pattes débordantes de façon à ce qu'elles ne dépassent pas de plus de 1 mm par rapport à la surface cuivrée e b c TR1 Vue côté composants Emetteur Base collecteur A

22 VI Prendre le coupleur de pile 9 Volts réf CPL et couper les fils noir et rouge pour les laisser à une longueur de 60 à 70 mm environ - Dénuder leurs extrémités respectives sur une longueur de 5 mm environ puis étamer les - Repérer les emplacements des fils sur le circuit imprimé : - Au point indiqué "A+" sur le schéma ci-dessous, implanter le fil rouge du coupleur de pile réf CPL - Braser le fil rouge - Au point indiqué "A-" sur le schéma ci-dessous, implanter le fil noir du coupleur de pile réf CPL - Braser le fil noir - Couper les fils débordants de façon à ce qu'ils ne dépassent pas de plus de 1 mm par rapport à la surface cuivrée A+ A- fil rouge fil noir coupleur de pile réf CPL - + Vue côté composants A

23 VI Prendre la cellule photoélectrique réf LDR - Repérer son emplacement sur le circuit imprimé - Implanter la cellule photoélectrique sur le circuit imprimé en respectant la hauteur d'implantation de 16 mm comme indiqué sur le schéma ci-dessous Astuce pour braser la cellule photoélectrique à la bonne hauteur : - Réaliser un gabarit à partir d'un morceau de carton de 16 mm de hauteur et de 50 mm de long - Placer le carton en longueur entre les pattes de la cellule photoélectrique - Positionner et insérer la cellule photoélectrique avec le carton sur le circuit imprimé - Plaquer la cellule photoélectrique sur l'arête haute du carton, et l'arête basse en appui sur le circuit imprimé fig 2 - Braser la cellule photoélectrique - Oter le gabarit - Couper les pattes débordantes de façon à ce qu'elles ne dépassent pas de plus de 1 mm par rapport à la surface cuivrée fig 2 LDR mm gabarit circuit imprimé LDR Vue côté composants A

24 VI - 5 : Opération de perçage du boîtier VI.5.1 Perçage du couvercle du boîtier - Prendre le couvercle du boîtier 32,5 Φ ,5 65 Couvercle A

25 VI.5.2 Option facultative : Augmentation de la puissance sonore Si vous souhaitez augmenter la puissance sonore de votre alarme, nous vous conseillons de percer 2 trous supplémentaires comme décrit ci dessous - Prendre le couvercle du boîtier 20 22,5 2 x Φ Couvercle A

26 VI.5.3 Perçage latéral droit du boîtier ATTENTION AU SENS DU BOîTIER!!! - Orienter le couvercle avec le trou que vous venez de réaliser vers le bas - Orienter le fond du boîtier de manière à avoir le logement à pile vers le bas et les huit cheminées de fixation vers le haut - Emboîter les demi-coquilles ainsi haut ZONE DE FIXATION du C.I Perçage latéral droit ZONE DE LOGEMENT A PILE bas Vue du couvercle du boîtier Vue du fond du boîtier A

27 - Pour plus de facilité de travail, percer le boîtier fermé. Vous obtiendrez ainsi un centrage parfait entre le couvercle et le fond 12 haut φ bas 44 Couvercle Fond Rappel : ATTENTION AU SENS DU Boîtier!!! A

28 VI - 6 : Assemblage final - Positionner le circuit imprimé, en prenant soin d'incliner le circuit imprimé de façon à faire glisser le canon de l'embase femelle réf CJ dans son trou de passage - Poser le circuit imprimé au fond du boîtier - Fixer le circuit imprimé à l'aide de la vis réf Vis, comme indiqué sur le schéma ci-dessous Vis réf VIS Emplacement de la pile A

29 VII : TEST TECHNIQUE Le produit sera placé en vente, il devra au préalable subir des tests techniques pour vérifier son bon fonctionnement et sa fiabilité. Il devra être en conformité avec les normes en vigueur. VII - 1 : Norme électrique Les fils de couleur noire sont reliés au potentiel négatif. Les fils de couleur rouge sont reliés au potentiel positif. VII - 2 : Principe de réglage - Le curseur de la résistance variable réf RV du module doit être positionné à mi-course (si on désire augmenter la sensibilité de l'alarme il suffit de tourner le curseur vers l'embase femelle réf CJ et inversement) - Enficher la clé électronique réf JM dans l'embase femelle réf CJ - Enficher la pile 9 Volts type 6F22 - Refermer le couvercle en prenant soin de faire coïncider la LDR dans son trou de passage sur le couvercle - L'alarme est prête à fonctionner Rappel : ne pas oublier que la mise en marche se fait lorsque vous ôtez la clé électronique réf JM de l'embase femelle réf CJ - pour arrêter l'alarme remettre la clé électronique dans son logement initial VIII : UTILISATION Une notice d'utilisation sera élaborée et devra accompagner le produit, elle sera rédigée suivant les décrets relatifs à l'usage des avertisseurs sonores. Cette démarche pédagogique initie les élèves à effectuer des recherches sur la prévention, l'homologation et la sécurité. A

30 Kits disponibles Alarme 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 optoélectronique Alimentation et chargeur solaire Amplificateur téléphonique Arbitre électronique Attente téléphonique Basket Ball électronique ( 2 projets différents ) Carillon musical ( 2 projets différents ) Carte musicale Chargeur solaire Chenillard Dé électronique Emetteur FM Enceinte amplifiée pour baladeur ( 12 projets différents ) Feu arrière de stop pour vélo Feu arrière de stop + clignotant + position pour vélo Flash ( 4 projets différents ) Fontaine lumineuse simple Fontaine lumineuse «Arc-en-ciel» Golf musical électronique Horloge Horloge + porte-stylo Horloge + porte-stylo + bloc-note Horloge Pyramide «Arc-en-ciel» Horloge canette Horloge escargot Horloge solaire ( 2 projets différents ) Interphone duplex Jeux vidéo ( 2 projets différents ) Karaoké ( 2 projets différents ) Kits d énergie solaire éducatif ( 4 projets différents ) Porte-clés lumineux ( 3 projets différents ) Porte-clés siffleur et lumineux Porte-clés musical et lumineux Radio FM Robot 6 ème éviteur éviteur d obstacle ( 4 versions différentes ) Robot «Moustache» éviteur d obstacle Robot «Explorer» éviteur d obstacle Robot «Explorer» télécommandé Robot «lunaire» sonore Robot «lunaire» suiveur de lumière Robot solaire 6 ème "éviteur d'obstacle" Vélo modèle réduit Sablier Set de bureau Set de bureau pivotant Sirène + torche de vélo Soucoupe magique «Arc-en-ciel» Testeur de continuité Testeur d habileté avec remise à zéro ( 2 projets différents ) Thermomètre Nouveauté 2006/2007 Quad 6 ème Voiture solaire 6 ème Hand Skate board + finger Skate Board Aéropropulseur 6 ème Robot 5 ème suiveur de ligne Robot 5 ème suiveur de lumière A

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