Projet d'électricité : des oreilles électroniques

13/05/2016

L’année touche à sa fin, et le fameux projet du quadrimestre aussi. Ayant choisi l’option électricité et mécanique respectivement en mineure et en majeure, j’ai eu droit à un projet d’électricité durant ces derniers mois. La fine équipe du groupe 6 était composée de 6 membres. Nous disposions de 2 heures de laboratoire par semaine pour, dans un premier temps, apprendre à maîtriser des composants sur base de notices écrites par les professeurs et, dans un second temps, construire notre propre circuit.

La consigne de base était assez floue, et il nous a fallu quelques semaines de réflexion pour la comprendre pleinement : « Réaliser un circuit électrique à base d’éléments simples, capable de mesurer l’angle d’incidence d’une source sonore l’avoisinant par rapport au circuit et de manière linéaire. » En d’autres termes, nous devions réaliser un circuit électrique avec des composants simples : source d’alimentation, résistances, capacités, micros et ampli op. On place ensuite une source sonore à proximité, et le circuit mesure l’angle d’incidence du signal sonore par rapport au circuit. La mesure s’effectue à l’oscilloscope ou au multimètre, et la relation entre l’angle d’incidence et la mesure de celui-ci devrait être la plus linéaire possible. L’idée est donc de concevoir des oreilles électroniques.
Mise en place du système
Mise en place du système.
Quelques heures en bibliothèques nous ont permis de décomposer le problème en un schéma blocs et de le sous-diviser en petits problèmes plus simples à réaliser. Chacun s’est occupé d’un petit bloc et de son circuit électrique. Tout a été très rapidement mis sur pied, et le rapport intermédiaire n’a pas été trop mauvais. Il subsistait quelques erreurs de conception qui ont été rapidement réglées. Il nous a été demandé de concevoir chaque bloc de manière théorique avec ce que nous avions vu au cours d’électricité, d’ensuite simuler chaque partie sur le logiciel LTSpice et enfin de tester les différences entre la théorie et la réalité au laboratoire. Je me suis occupé en particulier de réaliser la source sonore sur base de 2 amplis op en boucle : un intégrateur et un trigger de Schmitt, bien connu sous le nom anglais de ‹ triangle square generator ›. Ça a été un petit casse-tête pour parvenir à la fréquence exacte, mais on a finalement réussi !
Exemple de circuit d'un sous-bloc : le générateur
Exemple de circuit d'un sous-bloc : le générateur.
L’assemblage de tous les blocs a été très difficile et a demandé beaucoup de rigueur et de concentration. Pas moins de 12 heures passées en bibliothèque avec le groupe pour essayer de trouver les erreurs dans le circuit. Quelques heures perdues aussi avec une alimentation qui n’était pas symétrique en + 15 / – 15 V mais qui délivrait + 2 / – 15 V... Une perte de temps qui nous a condamné à des horaires de dingue, mais c’est aussi ça les aléas de la pratique.

Finalement, nous avons obtenu, la veille de notre démonstration, un circuit parfaitement fonctionnel. La présentation s’est passée sans mal devant des professeurs qui ont su apprécier le travail que nous avions fourni. Nous avons obtenu la cote de 16,5 / 20 pour cette partie.

Le rapport final a suivi de près et a été rapidement expédié avec un groupe très motivé et bien organisé. Il reste encore quelques erreurs et des éléments que nous aurions certainement pu améliorer, mais nous en sommes globalement satisfaits. Nous obtiendrons la cote de 15 / 20 pour ce dernier. Je vous invite à le consulter en cliquant sur le lien ci-dessous :
En conclusion, ce projet n’a pas été très facile, mais nous avons appris beaucoup de choses dans un domaine qui me plaît. J’ai eu la chance de travailler avec un groupe très motivé qui a été récompensé pour la qualité de son travail. Saviez-vous qu’un circuit électrique pouvait intégrer un signal ? Réaliser une opération d’arcsinus ? Nous l’avons fait !
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