systeme de validation des titrtes de transport SNCF

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SYSTEME DE VALIDATION de titre de transport SNCF
Objet technique : Le composteur SNCF
DOSSIER TECHNIQUE
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SYSTEME DE VALIDATION de titre de transport SNCF
Objet technique : Le composteur SNCF
SOMMAIRE
1
Analyse fonctionnelle du système technique ......................................................................................................................... 3
1.1
Expression du besoin ..................................................................................................................................................... 3
1.2
Diagramme Sagittal ....................................................................................................................................................... 3
1.3
Identification des éléments du système .......................................................................................................................... 4
1.3.1
Le composteur ...................................................................................................................................................... 4
1.3.2
Le voyageur .......................................................................................................................................................... 4
1.3.3
Le contrôleur ........................................................................................................................................................ 5
1.3.4
Le distributeur de titre de transport .................................................................................................................. 5
1.3.5
Le réseau E.D.F .................................................................................................................................................... 5
1.4
Emergence des fonctions de l’élément composteur ....................................................................................................... 5
1.4.1
Fonction de l’objet technique composteur ......................................................................................................... 5
2
Analyse fonctionnelle de l’objet technique composteur ........................................................................................................ 6
2.1
Cahier des charges de l’objet technique composteur ..................................................................................................... 6
2.1.1
Milieux associés .................................................................................................................................................... 6
2.1.2
La matière d’œuvre.............................................................................................................................................. 7
2.2
Fonction d’usage de l’objet technique composteur ........................................................................................................ 7
2.3
Fonction globale de l’objet technique composteur ........................................................................................................ 7
2.4
Schéma fonctionnel de niveau I de l’objet technique composteur ................................................................................. 7
2.5
Schéma fonctionnel de niveau II de l’objet technique composteur ................................................................................ 8
2.6
Schéma fonctionnel de premier degré de l’objet technique composteur ....................... Error! Bookmark not defined.
2.7
Schéma fonctionnel de second degré de l’objet technique composteur ......................................................................... 9
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SYSTEME DE VALIDATION
DU TITRE DE TRANSPORT SNCF
A. Analyse fonctionnelle du système technique
1.1
Expression du besoin
Le système de validation du titre de transport S.N.C.F., permet à la Société Nationale des
Chemins de fer Français (S.N.C.F.) de valider, pendant 24h, l’achat d’un titre de transport par
un voyageur à une date précise.
1.2
Diagramme Sagittal
e2
Titre de
transport à
valider
Energie
électrique
Le composteur
e1
Réseau
E.D.F
Informations
visuelles
s1
Titre de
transport
validé ou
refusé
s2
Titre de transport
à contrôler
Voyageur
Contrôleur
Titre de transport
contrôlé
Information
Information Paiement
voyage
du titre de
voyage
transport
Titre de
transport
Distributeur de
titre de transport
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1.3
1.3.1
Identification des éléments du système
Le composteur
Lors de la présentation du titre de transport par le voyageur, le composteur analyse le titre de transport
pour décider si il doit le valider ou le refuser.
Dans le cas ou le composteur valide le titre de transport, il enregistre sur le titre de transport les
informations suivantes :
 La gare de départ où a été validé le titre de transport.
 Le jour de validation du titre de transport ( nombre compris entre 001 et 365).
Le composteur informe le voyageur si le titre de transport a été validé ou refusé.
Dans le cas ou le titre de transport n’est pas validé (s2), aucune information n’est enregistré sur le titre
de transport.
1.3.2 Le voyageur
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Le voyageur doit acheter un titre de transport sur lequel sont enregistrées les informations sur la
destination qu’il a choisi. Juste avant le départ, le voyageur doit présenter son titre de transport au
composteur pour le valider.
1.3.3
Le contrôleur
Le contrôleur vérifie la validité des informations enregistrées sur le titre de transport pendant le trajet.
Si les informations ne sont pas valides (manque d’informations, mauvaise destination ou durée de
validation expirée), le contrôleur délivre une amende au voyageur.
1.3.4
Le distributeur de titre de transport
Le distributeur de titre de transport délivre un titre de transport au voyageur en fonction des
informations fournies par le voyageur (lieu de départ et lieu de destination).
1.3.5
Le réseau E.D.F
La société Electricité De France (E.D.F.), délivre l’énergie électrique nécessaire pour le
fonctionnement du composteur (220V~/50Hz).
1.4
Emergence des fonctions de l’élément composteur
Le composteur
e2
e1
s1
s2
1.4.1
Fonction de l’objet technique composteur
Lors de la présentation du titre de transport par le voyageur (e1), le composteur analyse le titre de
transport pour décider si il doit le valider ou le refuser.
Dans le cas ou le composteur valide le titre de transport (s2), il enregistre sur le titre de transport les
informations suivantes :
 La gare de départ où a été validé le titre de transport.
 Le jour de validation du titre de transport ( nombre compris entre 001 et 365).
Le composteur informe également le voyageur si le titre de transport a été validé ou refusé (s1).
Dans le cas ou le titre de transport n’est pas validé (s2), aucune information n’est enregistré sur le titre
de transport.
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B. Analyse fonctionnelle de l’objet technique composteur
1.1
1.1.1
Cahier des charges de l’objet technique composteur
Milieux associés

Milieu humain :

Milieu économique : Le coût d’achat du composteur, sa mise en service et son entretien,
doivent être inférieur au coût de revient d’un salarié effectuant le même
travail.

Milieu physique :

Milieu technique :
Le composteur doit être facile d’utilisation pour le voyageur. Le
voyageur doit effectuer l’opération de validation du titre de transport en
toute sécurité.
Le composteur doit être conçu pour fonctionner dans un lieu public, en
extérieur sur le quai de la gare et abrité de la pluie pour ne pas dégrader
le titre de transport pendant l’opération de validation.
DOSSIER TECHNIQUE
Les technologies employées doivent permettre une longue durée de vie,
une grande fiabilité et minimiser les opérations d’entretien. Le
composteur doit
fonctionner de manière automatique. L’alimentation en énergie électrique
sera effectuée par le réseau E.D.F.
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1.1.2
La matière d’œuvre
La matière d’œuvre est de type matérielle. Il s’agit du titre de transport qui se présente sous la forme
d’une fiche cartonnée rectangulaire :
Etat initial : Titre de transport non validé.
Etat final : Titre de transport validé (billet perforé, informations gare de départ et jour de départ
imprimées).
1.2
Fonction d’usage de l’objet technique composteur
Après insertion du billet par l’utilisateur, le composteur contrôle la position et l’absence de
poinçonnage sur le titre de transport. Il informe l’utilisateur si le titre de transport a été validé ou
refusé. Dans le cas ou le composteur valide le titre de transport, il enregistre sur le titre de transport
les informations suivantes :
 La gare de départ où a été validé le titre de transport.
 Le jour de validation du titre de transport ( nombre compris entre 001 et 365).
1.3
Fonction globale de l’objet technique composteur
La fonction globale du composteur est de valider un titre de transport attestant d’un droit d’usage.
1.4
Schéma fonctionnel de niveau I de l’objet technique composteur
Titre de
transport non
validé
DOSSIER TECHNIQUE
Validation
Titre de
transport
validé
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1.5
Schéma fonctionnel de niveau II de l’objet technique composteur
Information
Titre de
transport
non validé
Contrôle
Enregistrement
DOSSIER TECHNIQUE
Information visuelle
sur l’état du billet
(validé ou refusé)
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Informations
enregistrées
sur le titre de
transport
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C. Etude spécifique technologique de l’OBJET TECHNIQUE
1.1 Principe du compostage.
Quand un billet est introduit dans le composteur, un ensemble de capteurs ( composé de trois optocoupleurs ) traduit en signaux électriques les informations concernant le billet à composter.
Ces informations électriques indiquent :

si le billet a été correctement introduit,
x si le billet a déjà été composté,
 le sens d’insertion du billet, afin de protéger sa bande magnétique située à l’arrière du
billet.
Le tableau ci-dessous représente les différents cas de fonctionnement :
C
B
A
A
DOSSIER TECHNIQUE
C B A
Etat du système avec vue de dessus des capteurs du composteur.
0
0
0
Pas de billet présent, l’émission des diodes rendent les
récepteurs passants et fixent un zéro logique en sortie.
1
0
0
Billet présent mais mal positionné. Les récepteurs A et B ne sont
pas obturés.
1
0
1 Billet présent mais déjà validé. Le récepteur B n’est pas obturé.
1
1
1 Tous les récepteurs sont obturés. Un billet « validable » est
présent.
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Billet
non
validé
DOSSIER TECHNIQUE
230V
50 Hz
Secteur
EDF
S
P
FP4
Interface
de
puissance
Y1
FP3
Adaptation
des
signaux
SCHEMA FONCTIONNEL DE PREMIER DEGRE
-12V
+5V
+12V
FP2
Traitement
des
informations
FA
Alimentation
J
I
H
Billet validé
déjà validé ou
mal positionné)
Information
visuelle (billet
1.2
FP1
Acquisition
des
informations
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Etude fonctionnelle
1.2.1 Schéma fonctionnel de 1er degré
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1.2.2 Définitions des fonctions principales
Fonction FP1 : « Acquisition des informations »
Rôle : Cette fonction délivre trois informations binaires H , I et J représentatives de l’état du
billet.
Entrées : Billet SNCF.
Sorties : 3 informations binaires H , I et J .
Absence de billet :
Billet mal positionné :
Billet déjà validé :
Billet « Validable » :
H=0
H=0
H=1
H=1
I=0
I=0
I=0
I=1
J=0
J=1
J=1
J=1
Fonction FP2 : « Traitement des informations »
Rôle : Cette fonction délivre deux informations binaires P et S respectivement représentatives
des commandes d’affichage et de poinçonnage.
Entrées : 3 informations binaires H , I et J ( voir sortie de FP1 ).
Sorties : 2 informations binaires P et S .
Absence de billet :
Billet mal positionné :
Billet déjà validé :
Billet « Validable » :
P=0
P=1
P=1
P=0
S=0
S=0
S=0
S=1
( S = 1 pendant une durée de 30ms )
Fonction FP3 : « Adaptation des signaux »
Rôle : FP3 informe l’utilisateur dans le cas d’un billet mal positionné ou déjà validé(LED(s)
Clignote(ent))et commande FP4 en vue du poinçonnage. Dans le cas d’un billet validable elle délivre
une différence de potentiel de 0V.
Entrées : 2 informations binaires P et S ( voir sortie de FP2 ).
Sorties : Y1. Lorsque le billet est validable Y1 est au niveau logique ‘0’. (VY1 = 0 V.)
Information visuelle. Une information visuelle intermittente signale à l’utilisateur
que son billet est mal positionné ou déjà validé.
Fonction FP4 : « Interface de puissance »
Rôle : Cette fonction assure le poinçonnage du billet.
Entrées :Y1. Ix = 0 : pas d’impulsion. L’électro-aimant est au repos.
VY1 à l’état bas.
Ix  0 : impulsion de commande. L’électro-aimant est au
travail. Le billet est validé.
Sorties : Validation du billet (poinçonnage et impression.
Fonction FA : « Alimentation »
Rôle : Cette fonction délivre trois tensions continues 5V , -12V et +12V , à partir du secondaire
d’un transformateur délivrant une tension alternative de 15V.
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1.2.3 ANALYSE FONCTIONNELLE DE SECOND DEGRE
1.2.3.1 Schéma fonctionnel de second degré de FA : « Alimentation ».
Secteur
EDF
Abaissement
FA1
VA1
Redressement
FA2
VA2
Filtrage
FA3
VA3
Régulation
FA4
+12V
+5V
-12V
FA
Fonction FA1 : « Abaissement ».
Rôle : FA1 abaisse la tension fournie par EDF
Entrée : Secteur EDF : tension sinusoïdale de valeur efficace 230V et de fréquence 50 Hz.
Sortie : VA1 est un signal sinusoïdal de valeur efficace environ 15V et de fréquence 50 Hz.
Fonction FA2 : « Redressement ».
Rôle : FA2 transforme la partie négative de VA1 en valeur positive.
Entrée : VA1 est un signal sinusoïdal de valeur efficace environ 15V et de fréquence 50 Hz.
Sortie : VA2 est signal redressé de fréquence 100 Hz.
Fonction FA3 : « Filtrage »
Rôle : FA3 lisse le signal VA2
Entrée : VA2 est signal redressé de fréquence 100 Hz.
Sortie : VA3 est un signal positif presque continu possédant une faible oscillation.
Fonction FA4 : »Régulation ».
Rôle : FA4 régule le signal VA3 pour fournir 3 tensions parfaitement continues de +5, +12 et –12V.
Entrée : VA3 est un signal positif presque continu possédant une faible oscillation.
Sorties : Tensions continues de +5, +12 et – 12 Volts
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1.2.3.2 Schéma fonctionnel de second degré de la fonction FP1 : « Acquisition des
informations »
FP1
Titre de
tansport non
validé
Génération
d’un signal
rectangulaire
E
Adaptation
d ’impédance
E1
Adaptation
tension/courant
FS13
Captage et mise
en forme des
signaux
F
FS14
FS15
FS11
A
B
C
D
H
Écrêtage
Adaptation
en tension
E
FS12
G
FS16
Mémorisation
I
J
FS17
Fonction FS11 : « Génération d’un signal rectangulaire »
Rôle : FS11 délivre un signal rectangulaire de fréquence fD = 130 Hz.
Sortie : VD est un signal rectangulaire. VD min = -12V, VD max +12Vet de fréquence fD = 130 Hz.
Fonction FS12 : « ECRETAGE »
Rôle : FS12 élimine la partie négative du signal d’entrée.
Entrée : VD (voir sortie de FS11).
Sortie : VE est un signal rectangulaire.
VE min = 0V, VE max = +12Vet de fréquence fD = 130 Hz.
Fonction FS13 : « ADAPTATION D’IMPEDANCE »
Rôle : FS13 adapte le signal de sortie de la fonction FS12 à l’entrée de la fonction FS14.
Entrée : VE (voir sortie de FS12).
Sortie : VF1 est un signal rectangulaire. VE min = 0V, VE max =+12Vet de fréquence fD = 130 Hz.
Fonction FS14 : « Adaptation tension/courant »
Rôle : FS14 délivre en sortie un courant IF qui est fonction de l’état de la tension d’entrée.
Entrée : VE1 (voir sortie de FS13).
Sortie : IF est un courant de forme rectangulaire.
Si VE1 = 0V  IF  0,
Si VE1 = +10V  IF = 0 A
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Fonction FS15 : « Captage et mise en forme des signaux »
Rôle : FS15 délivre en sortie 3 signaux VA, VB et VC représentatifs de l’état du titre de transport.
Entrées : Présence ou absence du titre de transport SNCF : IF (voir sortie de FS13).
Sorties : 3 signaux VA, VB et VC tels que :
-Absence de titre
VA, VB, VC sont des signaux rectangulaires dont la forme est identique au
signal VE.
-titre mal positionné VA et VB sont de forme identique à VE.
VC = +5V.
-titre déjà validé
VB est de forme identique à VE.
VA = VC = +5V.
-titre « Validable »
VA = VB = VC = +5V.
Fonction FS16 : « Adaptation en tension »
Rôle : Le rôle de FS16 est d’adapter le niveau de tension du signal de sortie de FS12 à l’entrée de la
structure FS17.
Entrée : VE (voir sortie de FS12).
Sortie : VG est un signal rectangulaire de fréquence identique à celle de VE.
VG min = 0V et
VG Max = +5V.
Fonction FS17 : « Mémorisation »
Rôle : Le rôle de FS17 est de fournir 3 informations binaires VH, VI et VJ représentatives de l’état du
titre de transport.
Entrées : 3 signaux VA, VB et VC (voir sortie de FS14).
VG est un signal rectangulaire (voir sortie de FS15).
Sorties : 3 signaux logiques VH, VI et VJ représentatifs respectivement de VA, VB et VC.
Avec V min = 0V, V max = 5V. Ces signaux sont verrouillés par le signal VG.
Ces signaux peuvent être décalés dans le temps par rapport à la date d’introduction du billet.
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1.2.3.3 Schéma fonctionnel de second degré de FP2 : « Traitement des informations »
FP2
L
H
Exploitation
des
informations
N
Décodage
I
O
J
Q
FS21
P
Génération d ’une
impulsion de
R
commande
S
FS23
Génération
d ’un
retard
R
T
FS22
FS24
S
Fonction FS21 : « DECODAGE »
Rôle : Le rôle de FS21 est de décoder les informations VH, VI et VJ représentatives de l’état du billet.
Entrées : 3 signaux logiques VH, VI et VJ (voir sortie de FS17).
VQ signal logique issu de FS22.
Sorties : 3 signaux logiques VL, VN et VO tels que :
Absence de billet
:
VL = 0V
VN = 5V
VO = 5V
Billet mal positionné :
VL = 5V
VN = 0V
VO = 5V
Billet déjà validé
:
VL = 5V
VN = 0V
VO = 5V
Billet « Validable » :
VL = 5V
VN = 5V
VO : Signal rectangulaire actif sur fronts
descendants.
Fonction FS22 : « Exploitation des informations »
Rôle : Le rôle de FS22 est de traiter les informations issues de la fonction FS21 « Décodage ».
Entrées :2 signaux logiques VL et VN ( issus de FS21 ).
VT signal logique issu de FS24.
Sorties : 3 signaux logiques VP, VQ et VR.
VL (V)
ENTREES
VN (V)
VT (V)
Absence de billet
0
5
Billet mal positionné
Billet déjà validé
5
5
0
0
Billet validable
5
5
VP (V)
SORTIES
VQ (V)
VR (V)
0
0
0
VN
0
0
5
5
0
0
VN
VN
0
5
VN
C3 se
charge
entre
0V et 5V
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Fonction FS23 : « Génération d’une impulsion de commande CALIBREE »
Rôle : FS23 génère un impulsion de commande calibrée et positive consécutive à l’introduction d’un
billet validable.
Entrées : 2 signaux logiques VO et VR (issus respectivement de FS21 et de FS22).
Sortie : Signal VS. Impulsion positive de durée Th = 65 ms. V min = 0V, V max = 5V. Cette
impulsion Th est consécutive à l’introduction d’un billet validable.
Fonction FS24 : « Génération d’un retard »
Rôle : Rôle de FS24 : Générer un retard.
Entrée : Signal VS. (Sortie de FS23).
Sortie : Signal VT. Représentatif de la charge et de la décharge de C3.
1.2.3.4 Schéma fonctionnel de second degré de FP3 : « Adaptation des signaux »
FP3
Production de
signaux
rectangulaires
P
U
Blocage à
la mise
sous
tension
W
Affichage
lumineux
Information
visuelle (billet
déjà validé ou
mal positionné)
FS34
FS31
S
Adaptation
en courant
+5V
Initialisation
FS32
INI
Y1
Y
FS33
FS35
Fonction FS31 : « Production de signaux rectangulaires »
Rôle : Rôle de FS31 : Produire un signal rectangulaire en fonction de l’état logique du signal d’entrée
VP.
Entrée : Signal VP (issu de FS22).
Sortie : Signal VU.
Lorsque VP = 5V, VU est un signal rectangulaire de valeurs Vmin = 0V et Vmax = 5V. Sa fréquence fU
 3 Hz.
Lorsque VP = 0V : VU = 0V.
Fonction FS32 : « Initialisation à la mise sous tension »
Rôle : Rôle de FS32. Créer un temps de retard pour permettre l’initialisation du système à la mise sous
tension.
Sortie : VINI est un signal correspondant à la charge du condensateur C8 à la mise sous tension.
Fonction FS33 : « Blocage à la mise sous tension »
Rôle : Bloquer la commande du poinçonnage et l’affichage lumineux durant la phase de mise sous
tension.
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Entrées : Signaux VS et VU (issus respectivement de FS23 et de FS31).
Sorties : 2 Signaux VW et VY. En fonctionnement normal VW = VU et VY = VS.
Fonction FS34 : « Affichage lumineux »
Rôle : Informer l’utilisateur que son titre de transport est mal positionné ou déjà validé.
Entrée : Signal VW (issu de FS33).
Sortie : Information visuelle. Une information visuelle intermittente signale à l’utilisateur que son
billet est mal positionné ou déjà validé.
Fonction FS35 : « Adaptation en courant »
Rôle : Rôle de FS35 : Adapter le signal de sortie de la fonction FS33 à l’entrée de la fonction FP4.
Entrée : Signal VY (issu de FS33).
Sortie : VY1. VY1 min = 0V et VY1 max = 5V.
La structure réalisant FP4 ne sera pas étudiée.
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Schéma structurel de la partie électronique du composteur.
R6
E
+5V
74HCT175
18 k
680 
R5
G
18 k
1
5
_
1 k
R9
6
TL082

4 1D
10nF
5
Q1
BC178B
10 k
E1
1
C1
R
C2
R8
7
+
U1B
D2
9
+12v
R7
74HCT32/4
1
3
2
U3A
R10
74HCT32/4
4
5
B
C
6
K2
U3B
U4A
1

U4B
1
10
12
13
U5A
R3
DA
QA
D
1

DB
1
U5B
QB
4
DC
10 k
R1
+5V
O
6
R15
5 control
déch. 7
reset
4
C4
3
sortie
S
seuil 6
10nF
U9
QC
C5
22nF
Opto.MCT8
Y1
R24
+12v
470 
7
7
U6
14
U7
7
7
U8
7
8
8
U9
R25
U10
1
n
1
Secteur
230V
50 Hz
-12v
U12
+5v
U11
L 7805
C12
330 nF
0v
L 7812
C11
330 nF
M
C10
D4
Z4
F1
U13
-12v
0v
DOSSIER TECHNIQUE
F2
1A T
P2
L 7912
M
Z3
470 µF
C14
C13
330 nF
470 µF
1
2
NE555
R23
220
0,1µF
P1

U8A
C9
p
T1
+12v
TR1
3
6,8K
OPT4
+5V
D5
R18
+5V
R21
E.A.
Q3
Reset
INI
LED1
seuil 6
contrôl 5
U
C6
7 décharge
U10
0,1µF
2N2222
W1
R20
6,8K
W
4
3 sortie
C8
W0
D6
Z1
2 gâch.
+5V
Z2
41N4007
D7
R22
10nF
R16
1M
74HCT08 / 4
4
6
5

2,7 M
7
U5
14
2,7 M
7
U4
14
Y
180
U3
14
220
U2
14
R19
2N2222
220
14
74HCT08 / 4
Q2
X
470 
16
4
R
8
U6A
+5v
U1
U4C
P2
5
K6
P
8
NE555
1 M
22 nF
R2

10
2 gâch.
R13
C1
10 k
8

74HCT08
U7B
3
+
U1A
74HCT04/6
3
4
1M
2
R
13
U6B
R12
_
8
74HCT20/2
1
2
3,3 k
TL082

C3 10nF
9
10 74HCT74/2
9
S
11 C1
12 1D
N
74HCT20/2
9
Q
100K
P1
U7A
K5
1 M
D1
L
U3C
+5V
R11
74HCT74/2
5
4
S
3
C1
2
1D
1
R
6
74HCT32/4
9
8
10
K3
2
1
K4
74HCT08/4
4
6
5
J
U2
A
1
74HCT04/6
13
R4
7
I
15
F
62 k
H
10
12
F1
2

K1
R14
T
+5V
74HCT08/4
1
3
2
2,7M
D3 1N4148
270 
1.3
C7
R17
+5V
0,1µF
U8B
BEP Electronique
Lycée Professionnel CONDORCET - MONTREUIL
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