Systèmes numériques, électronique et communications

Catégorie : Systèmes et projets

Un multimètre PSoC

Un mini projet

En BTS Systèmes numériques au lycée Cabanis de Brive, nos étudiants travaillent en mini-projet à la réalisation d’un multimètre rudimentaire.

Ce multimètre est construit autour d’un kit PSoC 5 (KIT-059). Il réalise les fonctions Voltmètre continu (0 à 50V) et Ohmmètre (1 Ω à 1MΩ) avec des calibres automatiques, bien entendu !

Ce projet est découpé en plusieurs phases entre la fin de la première année (avant de partir en stage) et le début de la deuxième année.

Pré-requis : avoir pris en main PSoC. C’est fait sur ce TP.

PSOC KIT-059
PSoC KIT-059

Phase 1 : saisie du schéma

Le schéma structurel est donné aux étudiants dans sa version papier. Les étudiants doivent le saisir sous KiCAD qu’ils découvrent à ce moment-là. KiCAD est un très bon outil de CAO électronique gratuit et libre.

Schéma structurel multimètre PSoC
Schéma multimètre PSoC

Il n’y a pas beaucoup de composants : le kit PSoC-059, un afficheur LCD, un petit interrupteur (pour basculer Voltmètre/Ohmmètre), 2 leds (dont 1 témoin d’alimentation), un buzzer, quelques composants pour l’alimentation. La carte est alimentée par un boitier d’alimentation en sortie jack (V> environ 8V). Le pont de diode à l’entrée permet de s’affranchir de la polarité de la tension d’entrée (et d’éviter de « griller » notre PSoC par inversion de polarité). Sur l’entrée Voltmètre, un pont diviseur /11 permet de mesurer des tensions jusqu’à 50V. Les résistances sont à calculer par les étudiants !

Après la saisie du schéma vient la phase d’affectation des empreintes et passage au routage.

Phase 2 : routage

Le routage se fait avec KiCAD. Pour les étudiants, c’est leur premier routage, les contraintes ne sont pas trop sévères :

  • taille de la carte < 1/2 page A4 ( max 10 cm x 15 cm)
  • le placement des composant doit respecter le bon sens et un minimum d’esthétisme.
  • Les tailles des pistes et vias sont imposés.
  • La carte étant réalisée localement, il n’y a pas de trous métallisés : toutes les pistes des composants doivent partir de dessous.

Le routage se termine avec la remise des fichiers GERBER.

Phase 3 : câblage

Les étudiants récupèrent le circuit imprimé nu. Ils câblent les composants. La plupart des composants sont traversants, à l’exception des résistances et des condensateurs <100 nF qui sont des composants CMS. Généralement, cette phase est effectuée en fin de première année. Ils n’oublient pas de câbler les traversées (vias). La plupart des composants (afficheur LCD, PSoC, douilles, etc…) sont récupérés d’une année sur l’autre. C’est aussi ça le développement durable !

Phase 4 : programmation

C’est l’essentiel du développement. Il faut concevoir le circuit interne au PSoC et écrire le code C. Cette phase se déroule normalement à la rentrée de deuxième année.

L’architecture interne est la suivante :

Architecture interne circuit multimètre PSoC

L’architecture interne est articulée autour d’un CAN 12 bits (ADC_SAR).

Un multiplexeur analogique permet de commuter entre les voies Ohmmètre et Voltmètre sur l’entrée du CAN .

Sur l’entrée Ohmmètre, un CNA (DAC) 8 bits à sortie en courant injecte un courant dans la résistance de mesure. En jouant sur plusieurs valeurs du courant, on obtient plusieurs calibres de mesure de résistance. La résistance est calculée en appliquant la loi d’ohm R = Umesuré/Iinjecté.

Sur l’entrée Voltmètre, un amplificateur programmable PGA (programmable Gain Amplifier) permet d’amplifier le signal avant de le mesurer. En jouant sur plusieurs gains, on obtient plusieurs calibres. Ainsi, le CAN travaille toujours à niveau important, on obtient alors une meilleure précision.

L’afficheur LCD permet d’afficher les mesures.

Un PWM permet de piloter le buzzer (il doit sonner si la résistance mesurée est faible).

Le code C permet de gérer l’IHM (comme la gestion du switch) et les algorithmes de calibres automatiques. Pour chaque calibre, un étalonnage et réalisé ce qui permet d’obtenir une précision <5%.

Phase 5 : recette

A la fin du projet, les étudiants effectuent la recette de leur produit et rédigent un rapport où ils expliquent les solutions retenues et les résultats obtenus.

Ca ressemble à quoi ce multimètre ?

Voici la photo d’une carte multimètre réalisée par un binôme d’étudiants.

Maquette Multimètre PSoC
Multimètre PSoC

Pas mal, non ? Et qui on est, hein ?

Divers : systèmes et projets

Retrouvez ici des TP sur des systèmes mais aussi des choses inclassables, amusantes ou curieuses.


L’analyseur de lunettes de soleil  SGA (Sun Glass Analyser)

C’est un appareil de mesure permettant de déterminer le pouvoir filtrant des verres des lunettes de soleil. Ce système est intéressant par ses aspects optoélectroniques. Les structures électroniques analogiques et numériques mises en jeu sont assez classiques mais pas inintéressantes. 5 TP sont présentés ici. Ces TP sont destinés à des étudiants de seconde année de BTS des systèmes électroniques, il sont destinés à les préparer à l’épreuve E5 : Installation et intervention sur un système technique.


Le TP d’installation du système (TP sur 2 séances, TP 1 et 2)


Le TP sur les structures d’émission (TP 3)



Le TP sur les structures de réception (TP 4)



Le TP sur l’alimentation (TP 5)



Le thérémine

mini-projet de BTS Systèmes électroniques. Le thérémine est un instrument de musique étonnant qui fonctionne sans contact entre le musicien et l’instrument. Le thérémine est présenté, suivi d’une étude fonctionnelle et d’un découpage en mini-projets pour plusieurs étudiants.

© 2022 Louis Reynier

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