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GELE4011Conception des systemes electroniques
Gabriel Cormier, Ph.D., ing.
Universite 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 electroniques
Apprendre une methodologie de travail
Savoir choisir les composantes electroniques appropriees
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Contenu du cours
Contenu
Amplification : themes generaux
Ampli-op : caracteristiques de base
Ampli-op : caracteristiques CC et CA
Generation de signaux
Alimentations electriques
Amplificateurs logarithmiques
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Contenu du cours
Structure du cours
3 heures en classe et 2 heures au laboratoire par semaine
Enseignement magistral : 1 h a 1h30 par semaine
Apprentissage par projets au laboratoire
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Conception
Conception
Conception : [selon le BCAPG]
Capacite de concevoir des solutions a des problemes d’ingenieriecomplexes et evolutifs et de concevoir des systemes, des composantesou des processus qui repondent aux besoins specifies, tout en tenantcompte des risques pour la sante et la securite publiques, des aspectslegislatifs et reglementaires, ainsi que des incidences economiques,environnementales, culturelles et sociales.
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Conception
Projets de cours
Dans vos projets, vous devrez :
Bien identifier les solutions possibles, et la solution retenue
Tenir compte de la securite de l’utilisateur
Minimiser la consommation electrique (contrainte environnementale)
Tenir compte des lois et normes canadiennes
Tenir compte des couts
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Conception
Methodologie generale
1 Selection de la technologie
2 Schemas bloc a partir d’un cahier de charges
3 Design / schematique
4 Simulation
5 Prototype
6 Essais
7 Finalisation du design physique
8 Certification (protection RF/EM, etc.)
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Conception
Role de l’ingenieur
Role de l’ingenieur dans la conception :
Planification
Organisation
Conception
Gestion
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Conception
Selection de la technologie
Rediger le document des specifications ou devis
Identifier le profil du client
Contraintes du client (fabrication, utilisation, etc.)
Client :
Groupe techniqueGroupe de venteUtilisateurs
Avec ces informations, on peut creer le cahier de charges.
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Conception
Schemas
Schema bloc :
Identifie la structure generale du circuit
Permet de verifier si on satisfait les exigences globales du client
Identifie les tensions et courants
Schematique :
Necessaire pour la simulation
Dessins de disposition (layout)
Dessins de circuits imprimes
Dessins d’assemblage, boıtier, cablage, etc.
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Conception
Simulation
Necessaire pour verifier le fonctionnement
Moins couteux qu’un prototype
Facile de faire des modifications
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Conception
Prototype
Circuits simples : planchette
Circuits complexes : circuit imprime
Bonne fabrication tres importante
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Conception
Essais
Verification des niveaux de tension et courant
Peut necessiter une modification au design
Utiliser les memes conditions d’operation
Documentation de l’utilisation (manuel utilisateur)
Documentation du fonctionnement (manuel technique)
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Conception
Finalisation et certification
Mise a jour de la documentation
Fabrication du modele finale
Certification :
Normes EM : ACNOR
Peut necessiter une certification dans un laboratoire (aux frais dudeveloppeur)
Seulement pour la securite du produit, pas sa performance !
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Client
Client
Connaıtre le profil du client : integrer les valeurs du client dans ledesign
Bien connaıtre les besoins
Cherchez les solutions simples
Ne creez pas de nouveaux problemes
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Client
Lien avec le client
Identifier qui vous paie pour vos services
Connaıtre les conditions de paiement
Tenter d’evaluer la capacite de paiement du client
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Client
Importance du produit
Evaluer l’importance du produit pour l’entreprise
Peut avoir des consequences professionnelles
Verifier la propriete intellectuelle
Ingenierie parallele : tenir compte des besoins des autres groupes del’entreprise (marketing, ventes, etc.)
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Besoins du client
Besoins du client
Avoir les bonnes connaissances en electronique
Isoler les besoins particuliers
Conception plus difficile que analyse : plusieurs choix
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Besoins du client
Marketing
A quoi sert le produit ? Dans quel milieu (industriel, commercial, etc.)
Laissez les utilisateurs vous decrire l’utilisation
Demandez la liste des problemes du systeme actuel
Marge de profit, etc.
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Besoins du client
Interface homme-machine
Communication entre circuit et monde exterieur ?
Affichage de resultats ?
Ecran vs lumieres/boutons ?
Environnement d’utilisation ?
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Besoins du client
Garantie
Longue garantie = plus de couts
Etude de faisabilite ?
Redondance pour systemes critiques ?
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Ingenierie
Ingenierie
Precision requise ? (ex : resistances 5% ou 1%, 16 bits vs 8 bits, etc.)
Quelle quantite sera fabriquee ?
Meme si le prototype fonctionne, il peut avoir des problemes avecfabrication en masseProduction en masse = verification des performances avec exemplaires
Certains phenomenes n’apparaissent pas en simulation...
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Ingenierie
Divulgation d’informations
Clients peuvent etre reticents a divulger certains info
Ententes de non-divulgation (NDA)
Verification legale...
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Ingenierie
Propriete intellectuelle
A qui appartient la propriete intellectuelle ?
Contrats, brevets, licenses, etc.
Verifier vos droits avant le design, pas apres
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Ingenierie
Date de livraison
Soyez clairs sur ce qui est un “produit fini”
Documentation a livrer avec le produit
N’oubliez pas le temps pour les essais et modifications
Temps pour certification peut etre long
Penalites possibles pour delais
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Service
Service
Qui assure le service ? Client, manufacturier, distributeur ?
Grande influence sur le cout
Former le personnel sur l’entretien ?
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Fabrication
Contraintes de fabrication
Bien gerer le temps
Definir les ressources humaines necessaires
Definir les ressources materielles necessaires
Determiner l’influence des facteurs externes
Bien structurer le projet
Design du circuit est une petite partie du projet
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Fabrication
Conditions d’utilisation
Temperature de fonctionnement ? Influence les semiconducteurs
Humidite ?
Vibrations ?
Radiations ?
Contaminants environnementaux ?
Identifier la variation des parametres de fonctionnement
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Fabrication
Dimensions
Limites physiques disponibles ?
Poids maximal ? (Ex : type de fil affecte le poids...)
Transformateur necessaire ? (ex : aerien fonctionne a 400Hz pourreduire le poids)
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Fabrication
Alimentation
Alimentation secteur ?
Design d’une alimentation ?
Piles ou batterie ?
Tension positive et/ou negative ?
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Fabrication
Limites
Determiner l’ensemble des tensions necessaires (et le type : CC ouCA)
Qualite du filtrage de l’alimentation ?
Composants de protection ?
Facteur de puissance ?
Rendement ?
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Fabrication
Emissions EM
Variations de courant et tension : possibilite de radiation EM
Interference avec d’autres systemes
Verifier les puissances d’antennes
Verifier les emissions des autres equipements
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Fabrication
Autres considerations
Conditions de fabrication : normes ISO, etc.
Fiabilite
Certification requises : ACNOR
Conditions d’entretien
Cout de fabrication
Apparence physique
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Securite
Securite
Faire respecter les normes de securite = travail professionnel
Assure la productivite a court et long terme
Protection contre les chocs
Securite du public fait parti du code de deontologie de l’ingenieur
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Securite
Quelques conseils
Isoler la haute puissance de la faible puissance : optocoupleurs
Mise a terre importante
Travailler sous tension seulement lorsque necessaire
Verifier l’etat de l’isolant sur les outils
Fusibles de bon calibre
Travailler dans un environnement sec ; attention aux bijoux en metal !
Gabriel Cormier (UdeM) GELE4011 Introduction Automne 2010 35 / 35