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pierre-augustin-lejeune
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Compte rendu TIPE (travail d'année en prépa maths) sur la conception d'une paire de talkies-walkies.(noté 15,5 à l'oral)
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TIPE TALKIE-‐WALKIE PSI Transparent
Lycée Albert Chatelet 2015
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TIPE : Talkie-‐Walkie Objectif : réaliser une paire de Talkie-‐Walkie Plan I-‐Emission d’onde modulée en amplitude II-‐Réception et démodulation III-‐Application : conception du Talkie-‐Walkie
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I-‐Emission d’onde modulée en amplitude -‐1 Position du problème Domaine de Fréquence Atténuation de l’amplitude
du signal Haute Fréquence 1
𝑟
Basse Fréquence 1𝑟!
=> Multiplication avec un signal haute fréquence
Vs=Vo*cos (Ωt) (1+m*cos (𝜔𝑡))
Signal basse fréquence
Signal haute fréquence
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-‐2 Réalisation pratique
-‐>But : modulation voix => spectre quelconque
GBF
Antenne
Micro
Filtre Passe-‐Bande
Multiplieur
Montage émetteur avec multiplieur
Signal modulant
Signal modulé
Capture d’écran de la sortie du montage émetteur avec multiplieur
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-‐3 Emission du champ Electrique
-‐>Spectre de sortie : 3 pulsations
=>Filtre passe-‐bande centré en 𝛀 : éliminer les parasites
Ω Ω+𝜔 Ω-‐𝜔
Pulsation (Hz)
Amplitude GdB
0
Champ 𝐸!⃗
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II-‐ Réception et démodulation d’onde -‐1 Position du problème
-‐>Création d’un courant dans l’antenne Filtre passe bande à Ω
LC parallèle
𝐻(𝜔)=𝑍 (𝜔)= !"#!!!!!"
Champ 𝐸!⃗
Antenne
I (t)
Avec !√!"
= 1Mhz
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-‐2 Montage théorique Montage détecteur de crêtes Détecteur d’enveloppe 1 Filtre de lissage 2 Filtre passe haut 3 -‐Détecteur d’enveloppe R=100 Ohms C=100 nF -‐Filtre de lissage passe bas R=100 Ohms C=100 nF Simulation PROTEUS
Schéma électrique du récepteur simulé sur PROTEUS
-‐Filtre passe Haut C=1000nF R=10kOhms
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-‐3 Réalisation pratique Récepteur démodulation avec détecteur de crête 1) Signal d’entrée Signal modulé en amplitude envoyé au détecteur de crête
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2) Signal après détecteur d’enveloppe
Signal après le détecteur de crête
Signal d’entrée
Résultats PROTEUS
Us Ue
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Signal de sortie à la pulsation d’entrée à démoduler
3) Signal après filtre de lissage
Résultats PROTEUS
Ue Us
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III) Application : conception du talkie walkie -‐1 Conception théorique
Schéma général du talkie walkie -‐>Utilisation d’un micro électrodynamique comme micro/haut-‐parleur
Membrane Bobine
Champ B0 +
Us
Bâti
-‐
Aimant
Étages d’amplification
Émetteur
Récepteur
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-‐> Générer une porteuse à 1Mhz -‐>Oscillateur à pont de Wien Circuit générant un signal sinusoïdal d’amplitude Vsat avec: R1= 4 .7 kOhms R : résistance réglée à 1,62 kOhms R2= 10 kOhms C : 1 nF -‐> Alimentation composants
R2
R1
R
R C
C Vs
Amplificateurs opérationnels 9V
Condensateurs 1 nF
Interrupteur
Multiplieurs 9V
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-‐2 Essais en labo sur plaquettes
Remarque : signal triangle -‐> compromis entre amplitude et spectre
Résistances réglables
Fréquence de sortie : 1 Mhz
Montage oscillateur à pont de Wien
Signal de sortie de l’oscillateur à pont de Wien alimenté 15V
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-‐3 Réalisation pratique 1)Circuit imprimé Fabrication du typon Plaque d’époxy dans perchlorure de fer Photo du circuit imprimé avec les composants soudés
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2) Détails techniques
Haut parleur 8 Ohms
Potentiomètre, réglage volume
AO alimenté 9V
Bobines 26 mH
Multiplieur alimenté 9V
Alimentation piles 9V
Micro piézo-‐électrique
Oscillateur à pont de Wien
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Conclusion -‐> Talkie-‐Walkie non terminés : -‐Circuit imprimé -‐Alimentation non adaptée -‐Antenne trop petite Mais -‐> Démarche d’ingénieur : -‐ Simulation sur logiciel -‐ Adaptation des composants -‐ Écart avec la théorie