montage N°5 • Une Radio Fm -...

Montage n°5 • Une radio FM

Année de programme 7e à 9e

Temps de réalisation 3 périodes

Prix approximatif Fr. 31.– / 38.–

La haute fréquence est très sensible à des paramètres qui peuvent sembler de prime abord plutôt anodins : qualité des soudures, forme des pistes du circuit, etc.C’est pourquoi, l’utilisation d’une carte de laboratoire ne donne pas, dans ce cas, un assez bon résultat. Mais, ce montage étant particulièrement attrayant pour nos élèves férus de musique, il serait toutefois dommage de s’en priver. Donc, à moins de posséder une installation de gravage de circuits imprimés, l’occasion nous est offerte ici de faire appel à un kit et d’essayer l’implantation de composants sur un circuit imprimé. La solution de l’achat d’un kit est souvent plus onéreuse, mais présente l’avantage pour le maître de simplifier considérablement l’acquisition du matériel nécessaire à la réalisation du montage. Le kit le moins cher que j’ai trouvé est disponible chez Opitec pour Fr. 26,50 (y compris un affreux boîtier qu’en principe on se dépêche d’oublier).

Objectifs

Implanter et souder des composants sur un circuit imprimé Câbler des potentiomètres, dont un avec un interrupteur intégré Bobiner, implanter et souder une self Implanter et souder un transistor

Caractéristiques

Récepteur de radio FM (fréquences de 87 à 108 MHz). L’échelle des fréquences se règle à l’aide de selfs que les élèves bobinent eux-mêmes. Un potentiomètre règle le volume sonore et allume la radio, un autre permet la recherche de stations.

Mémoire de brevet 2004 Intégration de l’électronique dans les travaux manuels

– 103 –

Matériel nécessaire

• Kit Radio ondes UC n° 110.682 de chez Opitec Fr. 26,50• un potentiomètre 22 kΩ avec interrupteur intégré (R5) Fr. 3,30• une antenne téléscopique 92 cm Fr. 4,50• une pile 9 V Fr. 2,70• un connecteur à pression pour pile 9 V Fr. 0,80• ~ 500 mm de câble gainé 0,14 mm2 rouge• ~ 500 mm de câble gainé 0,14 mm2 noir• ~ 500 mm de câble gainé 0,14 mm2 vert• ~ 500 mm de câble gainé 0,14 mm2 blanc Fr. 0,30 en tout• Fil de soudure

Principe

Le fonctionnement d’une radio est beaucoup trop complexe pour être étudié dans le détail ici. Le travail sur les fréquences fait intervenir des notions très pointues liées aux différents filtres et oscillateurs associant résistances, condensateurs et selfs (bobines).

Je me contenterai donc d’en présenter les principales parties et de donner quelques courtes explications sur certains éléments en particulier.

Comme on peut le constater à la page suivante, le montage comporte de nombreux condensateurs à souder sur le circuit. La raison en est que ce composant, de même que les bobines, est presque impossible à inclure dans un circuit intégré.

Pour réaliser la radio, on peut tout à fait se contenter du matériel fourni par Opitec. Toutefois, pour en améliorer l’utilisation dans un boîtier, je suggère de ne pas utiliser le bouton poussoir (interrupteur) mis avec le kit, mais de remplacer le potentiomètre de volume par un élément qui combine le réglage du volume sonore et l’allumage de la radio. Dans le même ordre d’idée, à titre d’antenne, on peut laisser pendre un fil électrique comme le propose le kit – ce qui n’est ni très pratique, ni très esthétique – ou de le remplacer par une vraie antenne, qui sera en outre beaucoup plus efficace.

Ces modifications augmentent évidemment le coût du montage.


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Circuit de la radio fourni par Opitec (plus quelques modifications pour qu’il corresponde au réellement au circuit imprimé joint au kit).


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C. L’amplificateurLe TBA 820 (IC3) amplifie le signal très faible délivré par le TDA 7000. Le taux d’amplification est défini par le potentiomètre R5.

D. L’alimentationLe 78L05 (IC2) stabilise la tension dans le circuit.

A. Le TDA 7000 (IC1)Cœur du montage, ce circuit se charge de recevoir les fréquences hertziennes via l’antenne et d’opérer le tri avec l’aide d’une fréquence de référence fournie par l’oscillateur.

B. L’oscillateurCelui-ci amène au TDA 7000 la fréquence de comparaison nécessaire pour faire le tri dans toutes les fréquences réceptionnées. Selon sonécartement, la bobine L2 fixe la plage de fréquences prise en compte, affinée par le potentiomètre R4.

Les selfs, également appelées bobines ou s o l é n o ï d e s , exploitent les propriétés magnétiques d’une bobine de fil de cuivre traversée par un courant électrique. Dans un circuit, elle aura une influence par auto-induction sur le passage du courant et sur les hautes-fréquences. Son effet est appelé Inductance , qui se mesure en Henry (H).


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Réalisation

Le document annexé par Opitec au kit donne toutes les informations nécessaires et la marche à suivre correspond à celles déjà décrites dans les montages précédents.

Quelques points particuliers

• Le montage ne comporte qu’un seul pont, puisqu’ici les pistes du circuit imprimé remplacent la multitude de ponts nécessaires dans les montages sur carte de laboratoire.

• Le IC2 (stabilisateur de tension), bien qu’il s’agisse d’un circuit intégré, à la même apparence qu’un transistor. Son implantation se fait donc comme pour ce dernier.

• Les selfs sont bobinées autour d’une mèche de Ø 5 mm à l’aide du fil argenté fourni. Il faut prendre garde de respecter scrupuleusement le nombre de spires indiqués et de veiller à ce que celles-ci ne se touchent pas.

Vue de face Vue de côté

Implantation des ponts et des composants pp. 37 à 39.Souder un circuit intégré (ou son support) p. 40.


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Le circuit avant câblage

Liste de prix indicatifs des éléments électroniques composant la radio FM.

Dénomination Type, dimensions Fournisseur, lieu d'achat

Référence, n° de commande

Nombre de pièces achetées

Prix u n i t a i r e

Commentaire, quantité réellement nécessaire

Kit Radio ondes UC Opitec 110.682 1 + 26.50

Potentiomètre 22 kΩ Avec interrupteur Distrelec 74 27 68 25+ 3.30 1 pièce

Antenne téléscopique 92 cm Sono-Light Import 1 + 4.50 1 pièce


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Application n°5 • Papeterie musicale

Année de programme 8 - 9e

Temps de réalisation 20 périodes

Prix approximatif Fr. 9.–

Les formes que peuvent prendre le boîtier d’une radio sont infinies. La mode des objets en plastique transparent, lancée par les iMac, m’a semblé toute indiquée pour cet objet, à la fois radio de table, porte-bloc et porte-crayons.

Objectifs

Usiner le verre acrylique Câbler de manière ordonnée un faisceau de câbles


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Matériel nécessaire

• verre acrylique coulé et coloré 380 x 380 mm (~ 500 g.) Fr. 6.–• 5 vis M3 x 10 mm, tête conique Fr. 0,50• 4 vis M3 x 16 mm, tête conique + 4 écrous M3 Fr. 0,45• 4 vis M3 x 30 mm, tête conique + 4 écrous M3 Fr. 0,50• ~ 40 mm de tourillon lisse de Ø 4 mm (tiges pour figurines) Fr. 0,04• ~ 200 mm de tube rigide en plastique, diamètre intérieur 3 mm ou tourillon percé

(entretoises)• ~ 40 mm de paille à boisson Ø 5 mm• une chute de cuivre de 1 mm d’épaisseur• de la bande velcro• un bloc de Post-it 79 x 79 mm Fr. 2,00• colle pour plastique ou verre acrylique

Réalisation

Marche à suivre

Le boîtier

1. Tracer au feutre indélébile, scier, limer et percer les pièces selon les plans. Chanfreiner les trous pour que les têtes de vis affleurent. Conserver les films de protection le plus longtemps possible.

2. Poncer les tranches avec du papier de verre très fin, puis les polir à l’aide d’une ouate de polissage (type Metarex).

3. Avant de passer au collage, tracer l’emplacement des pièces sur les pièces extérieures.

Préférer au verre acrylique extrudé bon marché que l’on trouve dans les do-it yourse l f un verre acrylique coulé, qui s’usine et se colle mieux. Sa transparence est aussi plus durable.


– 110 –

4. Coller les pièces dans l’ordre ci-dessous.

Souder les câbles (deux couleurs diffé-rentes) au haut-parleur avant de le coller.

5. Préparer les quatre petites pièces de 14 x 8 mm et les coller dans le boîtier (voir projection).

J’ai utilisé de la colle Patex « Plastix » qui donne un assez bon résultat. Elle se pose en deux étapes : d’abord un activateur sur les deux surfaces à coller (bien laisser sécher 2 à 3 minutes), puis une colle instantanée sur une des surfaces. Les surplus de colle peuvent être enlevés à l’aide d’un ciseau bien affûté que l’on glisse précautionneusement sur la surface du verre acrylique. L’opération est toutefois assez délicate.


– 111 –

Le porte-bloc

6. Tracer au feutre indélébile, scier, et limer les pièces selon les plans.

7. Coller face à face les deux pièces de 83 x 15 mm. Les coller sur le porte-bloc.

8. Par les trous déjà percés du porte-bloc, percer avec une mèche de Ø 3 mm au travers du tout.

9. Présenter le porte-bloc à sa place dans le boîtier et pointer par les trous latéraux l’emplacement des perçages pour l’axe.

10.Percer au Ø 4 mm sur une profondeur de 10 mm.

11.Essayer l’assemblage avec des tourillons de Ø 4 mm. Si le porte-bloc frotte en pivotant, pratiquer un petit chanfrein sur les extrémités des côtés du boîtier.

12.Percer au Ø 4 mm le trou de passage des câbles (voir cotes ci-contre).


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Le fond et le support

13.Tracer, scier, limer et percer les pièces selon les plans.

14.Coller les supports sur le fond.

15.Dans le boîtier, pointer l’emplacement des trous de fixation (sur la ligne de collage entre les petites cales et les côtés). Percer au Ø 2,5 mm sur une profondeur de 9 mm.

16.Tarauder les quatre trous de fixation avec un taraud M3.

Fixation et câblage du circuit

17.Préparer la cosse d’antenne dans la chute de cuivre. Poncer et polir.

18.Souder dans le trou de Ø 2 mm un assez long câble vert ou blanc.

19.Rallonger les câbles du connecteur de piles en soudant des câbles de la même couleur. Isoler les épissures.

20.Coller le morceau de paille au point de passage des câbles dans le boîtier. Y faire passer les câbles du connecteur de pile, du haut-parleur et de l’antenne (laisser un peu de jeu et bien identifier les câbles de couleur identique).


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21.Attacher les câbles ensemble à l’aide d’un bout de gaine thermorétractable ou un morceau de ruban adhésif isolant. Les câbles doivent rester dans le même arrangement. Ils ne doivent pas se croiser. Faire passer ensuite les câbles dans le porte-bloc par le trou de passage.

22.À la sortie du trou de passage, écarter le fil d’alimentation rouge. Couper un morceau de câble rouge et l’intégrer au faisceau. Attacher les câbles ensemble.

23.Fixer le circuit avec des vis M3 x 16 mm et en le séparant du porte-bloc à l’aide de quatre entretoises de 5 mm de long. Passer au préalable le faisceau de câbles sous le circuit.

24.Souder les câbles au circuit.


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25.Visser les potentiomètres sur la plaque avant et la fixer avec des vis M3 x 30 mm au porte-bloc. Séparer la plaque avant du porte-bloc à l’aide de deux entretoises de 14 mm de long (en bas) et deux entretoises de 20 mm (en haut).

26.Scier de longueur les deux tourillons de Ø 4 mm pour l’axe, les coller au fond du porte-bloc après les avoir passé dans les trous latéraux du boîtier.

27.Passer l’antenne télescopique dans le trou prévu à cet effet et placer la pile 9V sur le connecteur. Glisser la pile à sa place (connecteur vers le bas).

28.Visser le fond sur le boîtier, en commençant par la vis M3 x 10 mm de l’antenne (passer la vis dans le fond et dans la cosse et visser au bas de l’antenne). Visser ensuite les quatre autres vis M3 x 10 mm.

29.Coller deux petits bouts de velcro (3 mm de large) en haut du porte-bloc et, en face, sur la tranche du boîtier, afin que le porte-bloc reste croché lorsqu’il est rabattu.

30.Pour terminer, coller à l’aide d’un ruban adhésif double face le bloc de Post-it sur le porte-bloc.

Il est de plus possible, si on le désire :

• Mettre deux boutons de son choix sur les axes des potentiomètres (mais ceux fournis avec le kit ne sont pas très beaux, ni vraiment adaptés).

• Ajouter sur la plaque avant le symbole usuel du volume ( ) et des indications de fréquences.


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Liste de prix indicatifs des éléments composant la papeterie musicale.

Dénomination Type, dimensions Fournisseur, lieu d'achat

Référence, n° de commande

Nombre de pièces achetées

Prix u n i t a i r e

Commentaire, quantité réellement nécessaire

Verre acrylique Coupons Néon IMSA SA 1 + 12.00 Fr. 8.– à 12.– par kg

Vis M3 x 10 mm + écrous Tête conique Jumbo 632 100.03 1 + 1.50 Boîte de 14 pièces



Tiges pour figurines Ø 4 mm Migros 1 + 1.90 Paquet de 10 pièces

Bloc Post-it 79 x 79 mm Bureau de poste 1 + 2.00

Kit Radio ondes UC Opitec 110.682 1 + 26.50

Potentiomètre 22 kΩ Avec interrupteur Distrelec 74 27 68 25+ 3.30 1 pièce

Antenne téléscopique 92 cm Sono-Light Import 1 + 4.50 1 pièce


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