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DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING Mémoire de

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING Mémoire de fin d’étude En vue d’obtention du grade de professeur des lycées d’enseignement technique professionnel (PLETP) en Génie Electrique Option: Electrotechnique (ET) Par KENGNE GUY HERVE Matricule: 18W372 SOUS-JURY D’EVALUATION PRESIDENT DE JURY Pr. ELE Pierre EXAMINATEUR Dr. Koumi MEMBRE 1 MEMBRE 2 Conception et réalisation d’un multimètre numérique pour application complexe (Inductance mètre, capacimètre, fluxmètre) Sous la direction de : Dr NGO BISSE Chargé de cours, Université de Douala Encadreur : TOLOK NELEM Aristide Assistant, Université de Yaoundé Année académique 2019 - 2020 REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix –Travail – Patrie ********** MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEURE ********** UNIVERSITE DE YAOUNDE I ********** ECOLE NORMALE SUPERIEURE D’ENSEIGNEMENT TECHNIQUE D’EBOLOWA REPUBLIC OF CAMEROON Peace –Work –Fatherland ********* MINISTRY OF HIGHER EDUCATION ********** UNIVERSITY OF YAOUNDE I ********** HIGHER TECHNICAL TEACHERS’ TRAINING COLLEGE OF EBOLOWA Fiche de certification de l’originalité du travail Je soussigné KENGNE Guy Hervé, atteste que le présent Mémoire de fin d’´étude en vue de l’obtention du diplôme de professeur des lycées d’enseignement technique professionnels (PLETP) en Génie Electrique option Electrotechnique est le fruit de ´ mes propres travaux effectués à l’Ecole Normale Supérieure d’Enseignement Technique (ENSET) d’Ebolowa de l’Université de Yaoundé I, sous la direction de NGO BISSE Jacquie, chargé de cours, Université de Douala, l’encadrement de TOLOK NELEM Aristide, Assistant, Université de Yaoundé I Ce travail est authentique et n’a pas encore fait l’objet d’une présentation pour l’obtention d’un diplôme universitaire. Visa de l’hauteur KENGNE Guy Hervé Visa encadreur visa directeur de mémoire M. TOLOK NELEM Aristide Dr. NGO BISSE Jacquie Visa du chef de département Pr. NDJAKOMO ESSIANE Salomé MÉMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPET II i KENGNE GUY HERVE ET 5 2019/2020 Table des matières Table des matières ................................................................................................................... i Dédicace ............................................................................................................................... iii REMERCIEMENTS.............................................................................................................. iv Liste des tableaux ................................................................................................................... v Liste des figures .................................................................................................................... vi Liste des abréviations............................................................................................................ vii Résumé ............................................................................................................................... viii Abstract ................................................................................................................................ ix INTRODUCTION .................................................................................................................. 1 CHAPITREI : GENERALITE ET ETAT DE L’ART................................................................ 3 SUR LES APPAREILS DE MESURES ELECTRIQUES ......................................................... 3 .............................................................................................................................................. 3 Introduction........................................................................................................................ 4 I.1 Evolution technologiques des appareils de mesures électriques. ........................................ 4 I.1.1. Constitution des appareils de mesures numériques................................................... 6 1.1.2 Vocabulaire propre aux techniques numériques : ....................................................... 7 1.1.3. Les Différents types d’appareils de mesures et leur utilité ......................................... 8 I.2. Etude sur la mesure de quelques composants passifs...................................................... 10 I.2.1. Mesure de capacité................................................................................................ 10 I.2.2. Mesure de l’inductance. ........................................................................................ 11 I.2.3. Mesure du flux. .................................................................................................... 17 I.3. Quelques travaux scientifiques sur les appareils de mesures ........................................... 18 Conclusion ....................................................................................................................... 21 CHAPITREII : MATERIELS ET METHODES...................................................................... 22 ............................................................................................................................................ 22 Introduction...................................................................................................................... 23 2.1 Synoptique du système ................................................................................................ 23 2.2 filtre d’inductance ....................................................................................................... 24 2.2.1 Une méthode tabulaire (formule de NAGAOKA) [12] ............................................. 24 2.2.2 Calcul de l’inductance à partir des calculateurs numériques :.................................... 27 2.2.3 Une méthode simple et efficace pour déterminer la valeur d'une inductance : ............ 27 2.2.4 Synoptique du fonctionnement du filtre .................................................................. 28 2.2.4 Modèle du Résonateur LC ..................................................................................... 29 MÉMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPET II ii KENGNE GUY HERVE ET 5 2019/2020 2.2.5 Algorithme de fonctionnement du filtre .................................................................. 29 2.3 Détecteur de capacité ................................................................................................... 30 2.3.1 Synoptique du détecteur de capacité ....................................................................... 31 2.3.2 Équation mathématique de la charge d'un condensateur ........................................... 32 2.3.3 Algorithme de fonctionnement du détecteur de capacité........................................... 33 2.4 Détecteur de flux magnétique ....................................................................................... 34 2.4.1 Synoptique de détecteur de flux ............................................................................. 35 2.4.2 Algorithme de fonctionnement ............................................................................... 36 2.5 Présentation du microcontrôleur (l’IDE ARDUINO UNO)............................................. 37 CHAPITREIII : SIMULATIONS ET RESULTAT ................................................................. 40 Introduction...................................................................................................................... 41 3.1. Description des différentes fonctions du multimètre ...................................................... 41 3.2 Schéma électrique de la fonction inductance ................................................................. 42 3.3 Schéma électrique du détecteur de capacité ................................................................... 44 3.4 Schéma électrique de l’amplificateur d’instrument........................................................ 45 3.5 Schéma global du système ........................................................................................... 45 3.6 Simulation du Schéma électrique coté composant du circuit imprimé pcb (printed circuit board) .............................................................................................................................. 46 3.7 Simulation coté cuivre du PCB..................................................................................... 47 3.8 Essais statiques et dynamiques : .................................................................................. 48 3.9 Les étapes de réalisation pratique ................................................................................. 49 3.9.1 Le typon: .............................................................................................................. 49 3.9.2 Insolation: ............................................................................................................ 49 3.9.3 Révélation: .......................................................................................................... 49 3.9.4 Gravure: .............................................................................................................. 50 3.9.5 Perçage:............................................................................................................... 50 3.9.6 Test du circuit imprimé.......................................................................................... 51 3.9.7 La soudure:........................................................................................................... 51 3.9.8 Test pratique de la mesure d’une inductance au secondaire d’un transformateur ........ 52 3.9.9 Test pratique de la mesure d’un condensateur.......................................................... 53 3.9.10 Test pratique de la mesure d’un flux ..................................................................... 54 3.9 Discussion ............................................................................................................... 55 CONCLUSION GENERALE................................................................................................ 58 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................ 59 ANNEXES........................................................................................................................... 61 MÉMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPET II iii KENGNE GUY HERVE ET 5 2019/2020 Dédicace A Ma famille MÉMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPET II iv KENGNE GUY HERVE ET 5 2019/2020 REMERCIEMENTS Je tiens à adresser mes remerciements les plus sincères à mes proches, ainsi qu’à tous ceux et celles qui ont été présents pour me soutenir et m’encourager tout au long du développement de ce mémoire.Un remerciement particulier à Madame le Directeur de l’ENSET d’Ebolowa et chef du département du génie électrique Pr. NDJAKOMO ESSIANE SALOME pour sa disponibilité. Nous remercions également Dr. NGO BISSE JACQUIE directeur de mémoire, chef de département de MISE à L’ENSET D’EBOLOWA. Elle m'a conseillé, guidé et appuyé dans mon travail. Son partage de connaissance et son enthousiasme m’ont grandement motivé. Je remercie également mon encadreur M.TOLOK NELEM ARISTIDE, enseignant chercheur à L’ENSET D’EBOLOWA pour sa précieuse assistance. Nous adressons des remerciements aussi à M. PESDJOCK Mathieu Jean Pierre Professeur des lycées d’enseignement technique en électrotechnique et doctorant attaché a l’université de Dschang IUT FV de Bandjoun qui m’a fait l’honneur de s’intéresser à ce travail proposé. Nous remercions M. KAMDEM FOKOUA Professeur des lycées d’enseignement technique en solar energy enseignant à l’ENIET D’EBOLOWA pour ses qualités scientifiques pour l’accomplissement de ce travail. Nous remercions aussi remercier M. TIOFFO MBOHO Professeur des lycées d’enseignement technique en électronique enseignant au lycée technique de KAELE pour sa collaboration et spécialement son aide dans l’utilisation du logiciel relié à la simulation pour programmation. Nous remercions M. TAGNE CHRISTIAN pour c’est directives et son engagement dans les prises de décision en ma faveur. Mes sincères remerciements à mon papa M. KOMGUEM GASTON pour son soutien moral et financier. Nous remercions M. NONO PASCAL pour m’avoir toujours fait confiance et s’être toujours rendue disponible lorsque le besoin s’impose. A toute la promotion électrotechnique Intitulé « Horizon 2020 »de l’ENSET d’Ebolowa pour les moments chaleureux, conseils et la disponibilité dont-ils ont fait preuve. MÉMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPET II v KENGNE GUY HERVE ET 5 2019/2020 Liste des tableaux Tableau 1 : table de NAGAOKA ........................................................................................... 26 Tableau 2 : calcul du facteur de correction.............................................................................. 27 Tableau 3: étalonnage d'un condensateur en fonction du temps ................................................ 53 Tableau 4: variation du flux en fonction de la distance ............................................................ 55 Tableau 5 : Etude comparative de la mesure des inductances ................................................... 56 Tableau 6 : Etude comparative de la mesure des capacités ....................................................... 56 Tableau 8:devis estimatifs du projet ....................................................................................... 62 MÉMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPET II vi KENGNE GUY HERVE ET 5 2019/2020 Liste des figures Figure 1 : Synoptique d’un appareil de mesure numérique .......................................................................................6 Figure 2 : Symbole d’une capacité.............................................................................................................................. 10 Figure 3 : symbole des bobines ................................................................................................................................... 12 Figure 4 : bobine ajustable ........................................................................................................................................... 12 Figure 5 : bobine à relais .............................................................................................................................................. 12 Figure 6 : Bobine à air................................................................................................................................................... 13 Figure 7 : Bobine a spire jointives .............................................................................................................................. 13 Figure 8: Bobine de grande taille à spire jointive .................................................................................................... 14 Figure 9:Bobine à spire non jointive .......................................................................................................................... 14 Figure 10 : Bobine en nid d’abeille ............................................................................................................................ 15 Figure 11: Bobine moulée ............................................................................................................................................ 15 Figure 12: Diagramme d’une alimentation à réparation de puissance.................................................................. 16 Figure 13: Mini voltmètre ............................................................................................................................................ 18 Figure 14:GBF................................................................................................................................................................ 19 Figure 15: réalisation d’une inductance mètre.......................................................................................................... 20 Figure 16:réalisation d’un capacimètre ...................................................................................................................... 20 Figure 17 : synoptique du système global ................................................................................................................. 23 Figure 18 : bobine à spire jointive .............................................................................................................................. 25 Figure 19: Bobine de grande taille.............................................................................................................................. 26 Figure 20 : calculateur numérique .............................................................................................................................. 27 Figure 21: synoptique de l’inductance mètre ............................................................................................................ 28 Figure 22: filtre d’inductance ...................................................................................................................................... 29 Figure 23: algorithme du filtre d’inductance............................................................................................................. 30 Figure 24: synoptique du capacimètre ....................................................................................................................... 31 Figure 25: caractéristique de charge d’un condensateur ......................................................................................... 33 Figure 26: algorithme du capacimètre........................................................................................................................ 34 Figure 27:synoptique du fluxmètre............................................................................................................................. 35 Figure 28: algorithme du fluxmètre ............................................................................................................................ 36 Figure 29:Description de la carte Arduino Uno. ...................................................................................................... 38 Figure 30: schéma électrique du filtre d’inductance................................................................................................ 42 Figure 31: signal carré à l’entrée du filtre ................................................................................................................. 43 Figure 32: oscillations amortis à la sortie du filtre................................................................................................... 43 Figure 33: signal carré mesurable ............................................................................................................................... 44 Figure 34: Détecteur de capacité ................................................................................................................................. 44 Figure 35:amplificateur d’instrument......................................................................................................................... 45 Figure 36:schéma structurel du multimètre numérique complexe ........................................................................ 46 Figure 37: circuit pcb coté composant ....................................................................................................................... 47 Figure 38: circuit pcb coté cuivre................................................................................................................................ 48 Figure 39:carte électronique dans le révélateur ........................................................................................................ 50 Figure 40: Schéma de la carte relier Arduino ........................................................................................................... uploads/Litterature/ memoire-et5-pour-cd.pdf