GELE4011 Conception des systèmes électroniques
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GELE4011 Conception des systèmes électroniques Gabriel Cormier, Ph.D., ing. Université de Moncton Automne 2010 Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 1 / 35 Contenu du cours Objectifs Objectifs du cours : Donner les outils de base de conception de circuits électroniques Apprendre une méthodologie de travail Savoir choisir les composantes électroniques appropriées Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 2 / 35 Contenu du cours Contenu Amplification : thèmes généraux Ampli-op : caractéristiques de base Ampli-op : caractéristiques CC et CA Génération de signaux Alimentations électriques Amplificateurs logarithmiques Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 3 / 35 Contenu du cours Structure du cours 3 heures en classe et 2 heures au laboratoire par semaine Enseignement magistral : 1 h à 1h30 par semaine Apprentissage par projets au laboratoire Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 4 / 35 Conception Conception Conception : [selon le BCAPG] Capacité de concevoir des solutions à des problèmes d’ingénierie complexes et évolutifs et de concevoir des systèmes, des composantes ou des processus qui répondent aux besoins spécifiés, tout en tenant compte des risques pour la santé et la sécurité publiques, des aspects législatifs et réglementaires, ainsi que des incidences économiques, environnementales, culturelles et sociales. Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 5 / 35 Conception Projets de cours Dans vos projets, vous devrez : Bien identifier les solutions possibles, et la solution retenue Tenir compte de la sécurité de l’utilisateur Minimiser la consommation électrique (contrainte environnementale) Tenir compte des lois et normes canadiennes Tenir compte des coûts Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 6 / 35 Conception Méthodologie générale 1 Sélection de la technologie 2 Schémas bloc à partir d’un cahier de charges 3 Design / schématique 4 Simulation 5 Prototype 6 Essais 7 Finalisation du design physique 8 Certification (protection RF/EM, etc.) Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 7 / 35 Conception Rôle de l’ingénieur Rôle de l’ingénieur dans la conception : Planification Organisation Conception Gestion Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 8 / 35 Conception Sélection de la technologie Rédiger le document des spécifications ou devis Identifier le profil du client Contraintes du client (fabrication, utilisation, etc.) Client : Groupe technique Groupe de vente Utilisateurs Avec ces informations, on peut créer le cahier de charges. Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 9 / 35 Conception Schémas Schéma bloc : Identifie la structure générale du circuit Permet de vérifier si on satisfait les exigences globales du client Identifie les tensions et courants Schématique : Nécessaire pour la simulation Dessins de disposition (layout) Dessins de circuits imprimés Dessins d’assemblage, boı̂tier, câblage, etc. Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 10 / 35 Conception Simulation Nécessaire pour vérifier le fonctionnement Moins coûteux qu’un prototype Facile de faire des modifications Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 11 / 35 Conception Prototype Circuits simples : planchette Circuits complexes : circuit imprimé Bonne fabrication très importante Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 12 / 35 Conception Essais Vérification des niveaux de tension et courant Peut nécessiter une modification au design Utiliser les mêmes conditions d’opération Documentation de l’utilisation (manuel utilisateur) Documentation du fonctionnement (manuel technique) Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 13 / 35 Conception Finalisation et certification Mise à jour de la documentation Fabrication du modèle finale Certification : Normes ÉM : ACNOR Peut nécessiter une certification dans un laboratoire (aux frais du développeur) Seulement pour la sécurité du produit, pas sa performance ! Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 14 / 35 Client Client Connaı̂tre le profil du client : intégrer les valeurs du client dans le design Bien connaı̂tre les besoins Cherchez les solutions simples Ne créez pas de nouveaux problèmes Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 15 / 35 Client Lien avec le client Identifier qui vous paie pour vos services Connaı̂tre les conditions de paiement Tenter d’évaluer la capacité de paiement du client Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 16 / 35 Client Importance du produit Évaluer l’importance du produit pour l’entreprise Peut avoir des conséquences professionnelles Vérifier la propriété intellectuelle Ingénierie parallèle : tenir compte des besoins des autres groupes de l’entreprise (marketing, ventes, etc.) Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 17 / 35 Besoins du client Besoins du client Avoir les bonnes connaissances en électronique Isoler les besoins particuliers Conception plus difficile que analyse : plusieurs choix Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 18 / 35 Besoins du client Marketing À quoi sert le produit ? Dans quel milieu (industriel, commercial, etc.) Laissez les utilisateurs vous décrire l’utilisation Demandez la liste des problèmes du système actuel Marge de profit, etc. Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 19 / 35 Besoins du client Interface homme-machine Communication entre circuit et monde extérieur ? Affichage de résultats ? Écran vs lumières/boutons ? Environnement d’utilisation ? Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 20 / 35 Besoins du client Garantie Longue garantie = plus de coûts Étude de faisabilité ? Redondance pour systèmes critiques ? Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 21 / 35 Ingénierie Ingénierie Précision requise ? (ex : résistances 5% ou 1%, 16 bits vs 8 bits, etc.) Quelle quantité sera fabriquée ? Même si le prototype fonctionne, il peut avoir des problèmes avec fabrication en masse Production en masse = vérification des performances avec exemplaires Certains phénomènes n’apparaissent pas en simulation... Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 22 / 35 Ingénierie Divulgation d’informations Clients peuvent être réticents à divulger certains info Ententes de non-divulgation (NDA) Vérification légale... Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 23 / 35 Ingénierie Propriété intellectuelle À qui appartient la propriété intellectuelle ? Contrats, brevets, licenses, etc. Vérifier vos droits avant le design, pas après Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 24 / 35 Ingénierie Date de livraison Soyez clairs sur ce qui est un “produit fini” Documentation à livrer avec le produit N’oubliez pas le temps pour les essais et modifications Temps pour certification peut être long Pénalités possibles pour délais Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 25 / 35 Service Service Qui assure le service ? Client, manufacturier, distributeur ? Grande influence sur le coût Former le personnel sur l’entretien ? Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 26 / 35 Fabrication Contraintes de fabrication Bien gérer le temps Définir les ressources humaines nécessaires Définir les ressources matérielles nécessaires Déterminer l’influence des facteurs externes Bien structurer le projet Design du circuit est une petite partie du projet Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 27 / 35 Fabrication Conditions d’utilisation Température de fonctionnement ? Influence les semiconducteurs Humidité ? Vibrations ? Radiations ? Contaminants environnementaux ? Identifier la variation des paramètres de fonctionnement Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 28 / 35 Fabrication Dimensions Limites physiques disponibles ? Poids maximal ? (Ex : type de fil affecte le poids...) Transformateur nécessaire ? (ex : aérien fonctionne à 400Hz pour réduire le poids) Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 29 / 35 Fabrication Alimentation Alimentation secteur ? Design d’une alimentation ? Piles ou batterie ? Tension positive et/ou négative ? Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 30 / 35 Fabrication Limites Déterminer l’ensemble des tensions nécessaires (et le type : CC ou CA) Qualité du filtrage de l’alimentation ? Composants de protection ? Facteur de puissance ? Rendement ? Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 31 / 35 Fabrication Émissions ÉM Variations de courant et tension : possibilité de radiation ÉM Interférence avec d’autres systèmes Vérifier les puissances d’antennes Vérifier les émissions des autres équipements Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 32 / 35 Fabrication Autres considérations Conditions de fabrication : normes ISO, etc. Fiabilité Certification requises : ACNOR Conditions d’entretien Coût de fabrication Apparence physique Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 33 / 35 Sécurité Sécurité Faire respecter les normes de sécurité = travail professionnel Assure la productivité à court et long terme Protection contre les chocs Sécurité du public fait parti du code de déontologie de l’ingénieur Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 34 / 35 Sécurité Quelques conseils Isoler la haute puissance de la faible puissance : optocoupleurs Mise à terre importante Travailler sous tension seulement lorsque nécessaire Vérifier l’état de l’isolant sur les outils Fusibles de bon calibre Travailler dans un environnement sec ; attention aux bijoux en métal ! Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 35 / 35
