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Cahier d’activité de

MONTAGESELECTRONIQUES

Niveau d'étude: 2ème Année ELNI

Par : ZEBAZE NANFA’A R (Enseignant d’Électronique)

‘’Collection l’art de l’électronique’’

NOM :……………………………………………………………………………………………………………

PRENOM :………………………………………………………………………………………………………

ANNEE SCOLAIRE :……………………………………………………………………………………….....

ETABLISSEMENT :……………………………………………………………………………………………

2

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Introduction

A- COMPÉTENCES GÉNÉRALES DU COURS

Le cours de montages électroniques en classe de 2ème Année ELNI doit permettre à

l'élève de:

 Réaliser un typon sur papier calque et à l'échelle 1,

 Fabriquer des circuits imprimés,

 Produire des circuits électroniques fonctionnels.

B- PROGRAMME

Le cours s’articule autour de trois grands Modules, à savoir :

Module1:Réalisation d'un typon simple face,

Module 2:Fabrication des circuits imprimés,

Module 3:Production des circuits électroniques fonctionnels.
C- MATERIELS

Pour aborder convenablement ce cours, l'élève aura besoin du matériel minimum suivant:

- 01 cahier de montages électroniques (ou cahier d’activité),

- 01 stylo à encre bleu + 01 stylo à encre rouge + 01 stylo à encrenoir,

-01crayon HB + 01 crayon 2B + 01 gomme,

- 01 rotring (dessinateur),

- 01 trousse à dessin,

- 06 papiers calques au format A4,

- 01 planche à dessin,

- 01 bande adhésive (Skotche),

- 01 fer à souder,

- 01 plaque à essais,

- 01 jeu de tournevis,

- 01 jeu de pince,

- 01 multimètre numérique.

3

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D- GÉNÉRALITES

En électronique, on utilise les symboles pour représenter les composants. Lorsqu'on

relie plusieurs symboles entre eux en respectant certaines normes de dessin, on obtient un

schéma électronique. Quand ce schéma permet de réaliser une fonction bien définie, on

parle de circuit électronique.

L'origine de tout montage électronique est toujours un circuit électronique. Il est donc

nécessaire de mieux comprendre ces notions avant de s'engager dans les réalisations

fonctionnelles.

Définitions:

-Circuit électronique: connexion plus ou moins complexe de conducteurs et de composants

électroniques traversés par un ou plusieurs courants électriques et permettant de réaliser

une fonction bien définie.

-Montage électronique: réalisation physique d'un circuit électronique.

Pour réaliser un montage électronique, il faut suivre les étapes suivantes :

Etape1:Réaliser le typon,

Etape2:Fabriquer le circuit imprimé,

Etape3:Souder les composants sur le circuit imprimé,

Etape4:Tester le montage en effectuant les différents essais.

4

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Table des matières

Introduction _____________________________________________________________ 2

Module 1: Réalisation d'un typon simple face__________________________________5

Leçon1 : Tracé exact des composants_________________________________________ 6

Leçon2 : Tracé des pistes et des pastilles______________________________________10

Leçon3 : Superposition exacte des côtés cuivre et composant______________________ 18

Leçon4 : Respect de l’encombrement des composants___________________________ 21

Module 2: Fabrication des circuits imprimés__________________________________26

Leçon5: Fabrication des typons de quelques montages fonctionnels_________________ 27

Activité1 : Fabrication du typon d'une alimentation stabilisée linéaire à composants

discrets________________________________________________________________ 28

Activité2 : Fabrication du typon d’une alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré_____31

Activité3 : Fabrication du typon d'un testeur de portes logiques_____________________ 34

Activité4 : Fabrication du typon des fonctions logiques élémentaires_________________ 38

Leçon6: Méthode de fabrication des circuits imprimés____________________________ 41

Activité1 : Description de la méthode_________________________________________ 42

Activité2 : TRAVAUX PRATIQUES N01_______________________________________ 44

Activité3 : TRAVAUX PRATIQUES N02_______________________________________ 45

Activité4 : TRAVAUX PRATIQUES N03_______________________________________ 45

Activité5 : TRAVAUX PRATIQUES N04_______________________________________ 46

Leçon7: Perçages des plaques fabriquées_____________________________________ 47

Module 3: Production des circuits électroniques fonctionnels____________________ 52

Leçon8: Implantation des composants sur la plaque______________________________53

Leçon9: Soudure des composants sur la plaque_________________________________58

Leçon10: Test du fonctionnement du circuit et indication des essais ou mesures à faire sur

la plaque_______________________________________________________________ 66

5

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Module 1

Réalisation d'un typon simple face

A- Compétences attendues

 Tracer exactement un composant électronique;

 Choisir le matériel adéquat pour le tracé des différents traits;

 Assurer une bonne superposition des cotés cuivre et composant;

 Respecter l’encombrement des composants;

 Effectuer un bon repérage des composants;

 Assurer une bonne uniformité de la largeur des pistes.

B- Prérequis

 Cours de dessin technique de la classe de première année génie

électrique (GE1).

6

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Leçon 1 : Tracé exact des composants

☼ Savoir à acquérir

A la fin de cette leçon, l’élève doit être capable de :

☺Tracer exactement un composant électronique.

1.1 Découverte de la situation problème

Tous les appareils électroniques possèdent une carte (circuit imprimé) sur laquelle sont

montés divers composants interconnectés entre eux. Le but de cette carte est de réduire

considérablement l’espace et la quantité de fils conducteurs nécessaires pour fabriquer ces

appareils.

Figure1 : Composants montés sur une carte de circuit imprimé

1.2 Traitement de la situation problème

☻ Quel est le procédé qui permet d’obtenir les cartes de circuits imprimés ?

1.3 Confrontation

Le jeune électronicien que j'aspire à être, doit pouvoir fabriquer des montages

électroniques qui fonctionnent. Pour y parvenir, la connaissance de certaines notions est

indispensable. Parmi ces notions, on peut citer celle de réalisation du typon et en particulier

le typon simple face.

1.4 Formulation de la règle

1.4.1 Activité 1 : Définitions des concepts

Typon: ………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………..

Typon simple face:………….……………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………..

7

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La réalisation d'un typon demande l'utilisation d'un certain nombre d'outils en dehors des

instruments de dessin. Parmi ces outils, on peut citer:

L'encombrement des composants:……………….…………………………….........................

…………………………………………………………………………………………………………..

La Grille:………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………..

La trousse à dessin:………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………..

Le papier calque:……………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………..

֎ Remarque1: très souvent l'unité de mesure utilisée pour déterminer les dimensions

d'un composant électronique est appelée le pas.

Le pas:…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………..

Figure 2 : Le pas sur la grille international

֎ Remarque2: Comme un montage électronique ordinaire, le typon simple face

possède deux côtés ; l'un dit côté composant et l'autre côté cuivre.

1.4.2 Activité 2 : Tracé des composants à l’échelle 1:1

Dans cette partie, nous allons nous exercer à reproduire un certain nombre de

composants dont les encombrements sont donnés. On considère ci-dessous, quelques

primitives des composants couramment utilisés en électronique:

8

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R

1P

5P

3P

D

1P

3P

2P

C1

1P

2P

1P

C2

3P

2P

1P

+-

-+

LED

Ф=3P

2P

3P

2P

Q

3P

4P

1P

U

Figure3 : Quelques primitives des composants électroniques

a- Tracé des composants sur la grille

Colle la grille sur ta planche à dessin et suis les instructions du professeur; à la fin de

l’opération, colle la figure obtenue ci-dessous.

…………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………..……

……………………………………………………………………………………..……………………

……………………………………………………………………..……………………………………

……………………………………………………..……………………………………………………

……………………………………..……………………………………………………………………

b- Tracé des composants sur papier calque

L'élève doit immobiliser le papier calque sur la grille et sur la planche à dessin, puis il

reprend l'opération précédente tout seul sous le suivi de l’enseignant; colle la figure obtenue

ci-dessous.

…………………………………………………………………………………………………………

1.5 Synthèse

Les outils indispensables pour réaliser un typon simple face sont:

☺L’encombrement des composants;

☺La grille;

☺Le papier calque;

☺La trousse à dessin.

9

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1.6 Consolidation

☻ Représente sur papier calque les composants suivants:

3P

4P

1P

U

2P

Ø=3P

A

K

DEL

Figure 4 : Primitives d’un circuit intégré DIL14 et d’une DEL (Diode Electroluminescente)

…………………………………………………………………………………………………………..

10

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Leçon 2 : Tracé des pistes et des pastilles

☼ Savoir à acquérir

A la fin de cette leçon, l’élève doit être capable de:

☺Choisir le matériel adéquat pour le tracé des différents traits.

2.1 Découverte de la situation problème

Un jeune apprenti électronicien a réussi à représenter les composants électroniques

d’un schéma fonctionnel sur papier calque en respectant leurs encombrements.

Figure 5 : Représentation des composants électroniques sur papier calque

2.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment interconnecter ces composants entre eux en respectant le schéma de

principe du circuit électronique à réaliser ?

2.3 Confrontation

Nous venons d’apprendre le tracé des composants sur du papier calque en respectant

leurs encombrements. Sous peine d’obtenir un montage non fonctionnel, il est tout aussi

important d'apprendre à relier électriquement ces composants en respectant les connexions

faites sur le schéma de principe.

2.4 Formulation de la règle

2.4.1 Activité 1 : Généralités sur le tracé des pistes et pastilles

Pour relier électriquement les composants, on utilise les pistes et les pastilles.

☺Définition

Piste:…………………………………………………………………………….……………………..

……………………………………………………………………..……………………………………

……………………………………………………..……………………………………………………

11

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֎ Remarques : Le tracé d'une piste sur un typon nécessite le respect de certaines

règles qui sont:

Les pistes doivent êtres disposées soit horizontalement, soit verticalement, soit à 450(en

arrondi quart de cercle),

…………………………………………………………………………………………………………..

Les angles de 900 sont à éviter,

…………………………………………………………………………………………………………..

La distance entre le bord de la carte et une piste devra être au minimum de 5 mm et toujours

respecter le même espacement entre les pistes,

…………………………………………………………………………………………………………..

Toujours utiliser le plus court chemin.

…………………………………………………………………………………………………………..

☺Définition

Pastille:………………………………………………………………………….………………….…

……………………………………………………..……………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………..

12

Page | 12

֎ Remarques : Le tracé d'une pastille sur un typon nécessite également le respect de

certaines règles qui sont:

Les pastilles sont toujours implantées à l'intersection d'une ligne verticale et d'une ligne

horizontale de la grille

…………………………………………………………………………………………………………..

Il est interdit de placer les broches de deux composants dans le même trou, sous prétexte

qu'elles doivent être reliées

…………………………………………………………………………………………………………..

La distance entre le bord de la carte et une pastille devra être au minimum de 5 mm

…………………………………………………………………………………………………………..

Favoriser autant que possible les liaisons pistes-pastilles aux liaisons pistes-pistes

…………………………………………………………………………………………………………..

13

Page | 13

2.4.2 Activité 2 : Comprendre le schéma à réaliser

☻ Considérons le schéma du circuit électronique à 10 composants ci-dessous:

1

2

3

4

5

6

+

-

Batt

D1

R1

L1
C1

R2

R3

L2

C2

DEL

7

Figure 6 : Circuit électronique à 10 composants

a- Liste des composants

Résistances

R1: 10kΩ-1/4w ; R2: 1MΩ-1/4w ; R3: 560Ω-1/4w ;

Inductances

L1: 10mH ; L2: 1μH ;

Condensateurs

C1: 220μF/25V (électrolytique radiale) ; C2: 100nF (céramique) ;

Semi-conducteurs

D1: 1N4007 (IF=1A; VRRM=1000V); DEL: rouge (Vd=1,5V ;Id=20mA);

Divers

Batt: 12V-2A;

Bornier : 2plots à vis (couleur verte);

b- Encombrement des composants

R1;

1P

5P

3P

D1

1P

3P

2P

C1

1P

2P

1P

C2

3P

2P
-+

R2; R3;

L1;

4P

L2;

6P

1P

2P
Bornier

4P

6P

1P

+
-

LED

Ф=3P

Figure 7 : Encombrements du Circuit électronique à 10 composants

14

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c- Répertoriage des composants

☺Dans le tableau ci-dessous, répertorie les composants du schéma

précédent.

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

Tableau 1 : Répertoriage du Circuit électronique à 10 composants

d- Inventorisation des points de branchement des composants

☺En observant attentivement le schéma précédent, fait un inventaire des

points de branchements

…………………………………………………………………………………………………………..

2.4.3 Activité 3 : Implantation des composants et tracés des pastilles puis

des pistes

☻ Implantation des composants et tracés des pastilles

Implante les composants en commençant par les plus gros et ceux qui possèdent un

important nombre de broches. Tu placeras les autres composants autour de façon

astucieuse. Il est important que tu fasses apparaître les points de branchement, car c'est eux

qui faciliteront l'interconnexion des composants entre eux :colle la figure obtenue ci-dessous.

…………………………………………………………………………………………………………..

15

Page | 15

☻ Tracés des pistes

Après avoir disposé les composants, procède à leurs interconnexions en respectant les

règles de tracé des pistes. Observe si tous les points de branchements ont été mentionnés,

tu n’as plus besoin du schéma de principe. Il te suffit tout simplement de relier entre eux (via

les pastilles) les chiffres ou caractères représentants ces points de branchement : colle la

figure obtenue ci-dessous.

…………………………………………………………………………………………………………..

À la fin de cette opération, tu peux également agrandir la largeur des pistes en fonction

de l'intensité de courant qu'elles sont censées transporter : colle la figure obtenue ci-dessous.

…………………………………………………………………………………………………………..

2.5 Synthèse

La réussite d’un typon simple face dépend :

☺du tracé exact des composants,

☺de la qualité du tracé des pistes,

☺de la qualité du tracé pastilles.

16

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2.6 Consolidation

On considère le schéma électronique ci-dessous:

1

2

3

4

5

6

+

-

Batt

D1

R1

L1

C1

R2

R3

L2

C2

DEL

7

D2

Figure 8 : Schéma d’un circuit électronique à 11 composants

a- Liste des composants

Résistances

R1: 160kΩ-1/4w; R2: 6.8 -2w ; R3: 56kΩ-1/4w ;

Inductances

L1: 5μH ; L2: 20mH ;

Condensateurs

C1: 3300μF/100V ; C2: 102 ;

Semi-conducteurs

D1: 1N4148 ; D2: 1N4001; DEL: verte;

Divers

Batt: 24V-6A;

Bornier 2plots;

b- Encombrement des composants

R1;

1P

5P

3P

D1;

1P

3P

2P

C1

1P

2P

1P

C2

3P

2P
-+

R2; R3;

L1;

4P

L2;

6P

1P

1P
Bornier

4P

6P

D2;

2P

+
-

LED

Ф=3P

Figure 9 : Primitives des composants du circuit électronique à 11 composants

17

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c- Procède à un répertoriage des composants

☺Dans le tableau ci-dessous, répertorie les composants du schéma précédent.

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

Tableau 2 : Répertoriage des composants du circuit électronique à 11 composants

d- procède à une inventorisation des points de branchement des

composants

☺ En observant attentivement le schéma précédent, fait un inventaire des points de

branchements

…………………………………………………………………………………………………………..

e- procède à une implantation des composants, ainsi qu'au tracé des

pistes et des pastilles

☺ Choisis le matériel adéquat et procède à l’implantation des composants ainsi qu’au

tracé des pistes et des pastilles. Tu colleras la figure obtenu ci-dessous.

…………………………………………………………………………………………………………..

18

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Leçon 3 : Superposition exacte des côtés cuivre et composant

☼ Savoir à acquérir

A la fin de cette leçon, l’élève doit être capable :

☺D’assurer une bonne superposition des cotés cuivre et composant.

3.1 Découverte de la situation problème

Un jeune électronicien a représenté les composants, lespastilles et lespistes d’un

schéma fonctionnel sur papier calque et sur la même face (typon primitif).

Figure 10 : Typon primitif d’un montage fonctionnel

3.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment faire ressortir distinctement les côtés composant et cuivre d’un typon primitif

de façon à ce qu’ils puissent se superposer ?

3.3 Confrontation

Tu viens de représenter un typon qui fait apparaître sur la même face les composants,

les pastilles et les pistes. Un tel typon laisserait passer des courts-circuits s’il est directement

exploité dans la méthode photographique. Il est donc nécessaire de faire apparaître

distinctement les deux côtés du typon avant de les exploiter.

3.4 Formulation de la règle

3.4.1 Activité 1 : Description de la méthode par calquage

֎ Pour commencer, plie le papier calque en deux parts égales selon la taille du montage

à réaliser,

֎ Fixe ensuite l'une des faces qui sert de côté composant sur la grille, l'autre face servira

de côté cuivre.

֎ Procède ensuite au tracé des composants en trait fort en respectant leurs

encombrements et leurs repérages.

19

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֎ Une fois cette opération terminée, sur le même côté, procède au tracé des pastilles

puis des pistes en trait fin après avoir indiqué les points de branchements.

֎ Cette opération achevée, superpose l'autre face non utilisée servant de côté cuivre

au dessin fait précédemment, et après calque simplement les pistes et les pastilles

sur cette nouvelle face en trait fort cette fois-ci.

֎ À la fin, efface délicatement les pistes et les pastilles en trait fin du côté composant.

3.4.2 Activité 2 : Pratique de la méthode par calquage

☺Plie le papier calque en 2 parts égales et fixe l’une des faces sur la grille

Figure 11 : Comment plier le papier calque en 2 parties égales

☺Trace les composants en traits forts ainsi que leurs repérages puis les pistes et les

pastilles en traits fins

Figure 12 : Tracer des composants, leurs repérages ainsi que les pistes

☺Superpose la face non utilisée à l’autre et calque les pastilles puis les pistes

Figure 13 : Superposition des deux faces et calquage des pistes

20

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☺Efface les pistes et les pastilles du côté composant et agrandis éventuellement les

pistes du côté cuivre

Figure 14 : Effacement des pistes sur le côté composants et agrandissement des pistes

3.5 Synthèse

Pour réussir une bonne superposition des côtés cuivre et composant d’un typon simple

face, il faut appliquer :

☺Les règles de la méthode par calquage.

3.6 Consolidation

☻ Établis les côtés composants et cuivre du typon primitif ci-dessous en assurant une

bonne superposition des deux faces :

Figure 15 : Typon primitif d’un circuit électronique quelconque

…………………………………………………………………………………………………………..

21

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Leçon 4: Respect de l’encombrement des composants

☼ Savoirs à acquérir

A la fin de cette leçon, l’élève doit pouvoir :

☺Respecter l’encombrement des composants;

☺Effectuer un bon repérage des composants;

☺Assurer une bonne uniformité de la largeur des pistes.

4.1 Découverte de la situation problème

Un élève de la classe de GE1 veut réaliser le schéma électronique fonctionnel ci-

dessous qu’il a extrait d’un livre.

Figure 16 : Circuit électronique d’un gradateur de lumière

4.2 Traitement de la situation problème

☻ Quelle méthode de câblage peut-on conseiller à cet élève pour que son montage

occupe moins d’espace et de fils conducteurs ?

4.3 Confrontation

Les typons que nous venons de représenter ci-haut sont justes à but didactique. Dans

cette partie, nous proposons le montage fonctionnel d’un variateur de lumière dont la

simplicité permettra d’assoir nos acquis sur le respect de l’encombrement réel des

composants électroniques ainsi que sur le tracé des pistes et de pastilles.

4.4 Formulation de la règle

4.4.1 Activité 1 : Compréhension du schéma

L'élève doit faire l'exercice en faisant apparaître les côtés cuivre et composant de

façon distincte: un accent sera mis sur le respect rigoureux de l'encombrement des

composants ainsi qu'à l'utilisation des instruments adéquats.

22

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a- Liste des composants

Résistances

R1: 1kΩ-1/4w ; R2: 6,8Ω-1/4w ; P1: 470kΩ-1/4w ;

Inductances

Self sur anneau de ferrite : 10mH ;

Condensateurs

C1: 0,1μF/400V ; C2: 0,1μF/400V ;

Semi-conducteurs

Diac: DB3-36V; Triac: BTA25-800V/25A;

Divers

Lampe: 220V-60w;

Borniers 2plots;

b- Encombrement des composants

R1;

1P

5P

3P

C1

6P

1P

C2

3P

2P

R2;
Inductance

4P

6P

1P

Bornier

4P

6P

2P

3P

6P

A2A1

G

Triac

2P

P1

Diac

3P

1P

4P

Figure 17 : Primitive des composants du gradateur de lumière

c- Répertoriage des composants

☺Dans le tableau ci-dessous, répertorie les composants du schéma précédent.

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

Tableau 3 : Répertoriage des composants du gradateur de lumière

23

Page | 23

d- Inventorisation des points de branchement des composants

☺ En observant attentivement le schéma précédent, fait un inventaire des points de

branchements

…………………………………………………………………………………………………………..

4.4.2 Activité 2 : Implantation des composants et tracé des pastilles puis

des pistes

☻ Choisis le matériel adéquat et procède à l’implantation des composants ainsi qu’au

tracé des pistes et des pastilles. Tu colleras ci-dessous la figure obtenue, qui doit faire

ressortir distinctement les côtés cuivre et composants.

…………………………………………………………………………………………………………..

4.5 Synthèse

Les étapes de réalisation d’un typon simple face sont :

☺Dresser la liste nomenclaturale du montage sous forme de tableau,

☺Inventorier tous les points de branchement,

☺Tracer les composants et les pistes en respectant l’encombrement et le repérage.

24

Page | 24

4.6 Consolidation

Partant du schéma de la figure ci-dessous,

Figure 18 : Autre configuration d’un gradateur de lumière

☻ Dresse la liste nomenclaturale du montage sous forme de tableau,

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

Tableau 4 : Répertoriage des composants de l’autre configuration du gradateur
de lumière

☻ Inventorie tous les points de branchement,

…………………………………………………………………………………………………………..

25

Page | 25

☻ Trace les composants et les pistes en respectant l’encombrement et le repérage : on

donne ci-dessous l’encombrement de quelques composants.

R1;

1P

5P

3P

C1

6P

1P

C2

3P

2P

R2;

1P
Bornier

4P

6P

2P

3P

6P

A2A1

G

Triac

2P

P1

Diac

3P

1P

4P

Figure 19 : Encombrement des composants de l’autre configuration d’un gradateur de lumière

…………………………………………………………………………………………………………..

26

Page | 26

MODULE 2

Fabrication des circuits imprimés

A- Compétences attendues

 Mettre au point des typons fonctionnels

 Respecter le temps d’insolation

 Manipuler les produits chimiques

 Produire une plaquette fonctionnelle

 Percer les plaques fonctionnelles et procéder au choix des

mèches appropriées

B- Prérequis

 Connaissances sur la réalisation d’un typon simple face

27

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Leçon 5: Fabrication des typons de quelques
montages fonctionnels
☼ Savoirs à acquérir :

A la fin de cette leçon, l’élève doit pouvoir :

☺ Mettre au point des typons fonctionnels.

5.1 Découverte de la situation problème

Nos compétences actuelles nous permettent de fabriquer des typons simples faces en

respectant rigoureusement les schémas de principe. Il existe cependant, des schémas

électroniques fonctionnels nécessitant un respect rigoureux des contraintes technologiques

de certains composants, sous peine de ne pas voir fonctionner le montage à réaliser.

Figure 20 : Schéma de principe fonctionnel d’une alimentation autonome +12V/±24V à décrypter avant

la conception du typon

5.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment réaliser un typon fonctionnel en tenant compte des contraintes

technologiques des différents composants ?

5.3 Confrontation

Dans ce Module, il est question d'apprendre à:

֎ fabriquer un circuit imprimé fonctionnel;

֎ tester le fonctionnement d’un circuit imprimé fonctionnel;

֎ monter et souder les composants sur un circuit imprimé fonctionnel;

֎ tester le fonctionnement du montage final et y réaliser des essais ou mesures.

28

Page | 28

Avant de nous lancer dans le vif du sujet, réalisons tout d'abord les typons de quelques

montages fonctionnels et nous nous appuierons sur certains d'entre eux pour mettre en

application les objectifs énoncés ci-haut.

5.4 Formulation de la règle

5.4.1 Activité 1 : Fabrication du typon d'une alimentation stabilisée linéaire

à composants discrets

Tout montage électronique a besoin d’une alimentation continue pour fonctionner. Il

existe plusieurs façons d’obtenir une telle alimentation. Le schéma de la figure ci-dessous

est celui d'une alimentation stabilisée à composants discrets, qui offre de par sa simplicité,

une solution envisageable pour obtenir une source d’alimentation de montages électroniques

simples.

Figure 21 : Alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

a-Liste des composants

Résistances

R1: 180Ω-7w ; R2: 220Ω-1/4w;

Transformateur

220V/9V/6VA

Condensateurs

C1: 2200μF/50V ; C2: 100μF/16V;

Semi-conducteurs

D1 à D4: 1N4007 ; Dz: 5,6V/45mA; Q1:2N3054;DEL: rouge;

Divers

Bornier 4plots;

29

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b-Encombrement des composants

17

34

6

8

2

6

2

10

1

6

ɸ=14

+

-

2

ɸ=4

+-

2

ɸ=4

+-

26

2

ɸ=12

4

Bornier

Dz

D1;D2;D3;D4

C1

C2

LED

R1

R2

Q1

Figure 22 : Encombrements des composants de l’alimentation stabilisée linéaire à composants

discrets

c- Procéder à un Répertoriage des composants

☺Dans le tableau ci-dessous, répertorie les composants du schéma précédent.

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

Tableau 5 : Répertoriage des composants de de l’alimentation stabilisée linéaire à composants

discrets

30

Page | 30

d- Procéder à une inventorisation des points de branchement des

composants

☺ En observant attentivement le schéma précédent, fait un inventaire des points de

branchements

…………………………………………………………………………………………………………..

e- Procéder à une implantation des composants ainsi qu'au tracé des

pistes et des pastilles

On te propose le schéma ci-dessous qui est le typon primitif de l’alimentation stabilisée

linéaire à composants discrets. Partant de ce schéma, propose un typon fonctionnel qui doit

faire apparaître de façon distincte, les côtés composant et cuivre du montage à réaliser.
NB : Les pistes devant conduire une grande intensité de courant doivent être agrandies.

L’enseignant doit aider l’élève à repérer ces types de pistes.

Figure 23 : Typon primitif l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

…………………………………………………………………………………………………………..

31

Page | 31

5.4.2 Activité 2 : Fabrication du typon d’une alimentation

stabilisée linéaire à circuit intégré

Le montage précédent présente un inconvénient majeure de perte de stabilité avec le

temps, au regard des composants discrets utilisés. Pour pallier à cet inconvénient, on

propose la figure ci-dessous, qui est le schéma d'une alimentation stabilisée linéaire à circuit

intégré.

TR1

+

-

S1

B1

F1

D1

D2

D3

D4

D5

C1

C2

R1

R2

R3

B2

ES

A

IC1

220V

1.5V à 12V

1

2

3

4

5

6

7

A

B

Figure 24 : Alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

a-Liste des composants

Résistances
R1: 270Ω-1/4w ; R2: 120Ω-1/4w; R3: 2,2kΩ-1/4w ;
Condensateurs
C1: 2200μF/25V ; C2: 100nF ;
Semi-conducteurs
D1...D5: 1N4004 ; IC1: LM317T;
Divers
Transformateur: 12V-0,5A;
Borniers 2plots;
Fusible 100mA ;
Interrupteur DPST (interrupteur double).
b-Encombrement des composants

ɸ=6P

3P

2P

R3

3P

6P

2P

ESA

IC1

8P

2P

D1;D2;D3;D4;D5

1P

6P

R1;R2

6P

ɸ=14P

+

-

C1

3P

2P

C2

3P

4P

6P

Bornier 2plots

4P

5P

7P

Fusible

17P

3P4P

6P

Bornier 4plots

Figure 25 : Encombrements des composants de l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

32

Page | 32

c- Procéder à un répertoriage des composants

☺Dans le tableau ci-dessous, répertorie les composants du schéma précédent.

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

Tableau 6 : Répertoriage des composants de de l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

d- Procéder à une inventorisation des points de branchement des

composants

☺ En observant attentivement le schéma précédent, fait un inventaire des points de

branchements

…………………………………………………………………………………………………………..

e- Procéder à une implantation des composants ainsi qu'au tracé des

pistes et des pastilles

On te propose le schéma ci-après qui est le typon primitif de l’alimentation stabilisée

linéaire à circuit intégré. Partant de ce schéma, propose un typon fonctionnel qui doit faire

apparaître de façon distincte, les côtés composants et cuivre du montage à réaliser.

NB : Les pistes devant conduire une grande intensité de courant doivent être agrandies.

L’enseignant doit aider l’élève à repérer ce type de pistes.

33

Page | 33

Figure 26 : Typon primitif l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

…………………………………………………………………………………………………………..

34

Page | 34

5.4.3 Activité 3 : Fabrication du typon d'un testeur de portes

logiques

L’électronique est subdivisée en deux orientations : l’électronique analogique qui

utilise les composants dit analogiques et l’électronique numérique qui fait intervenir les

portes logiques et d’autres composants. Vu que les portes logiques se présentent très

souvent sous forme de puces, la connaissance du bon état de ces dernières n’est pas

toujours facile à déterminer. La figure suivante présente le schéma d'un testeur de portes

logiques qui aidera à déterminer le bon état des portes logiques élémentaires.

R1

R2

S1

S2

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

L9

+VDD

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

IC6

IC7

I

19

20

Figure 27: Testeur de portes logiques

a-Liste des composants

Résistances

R1: R2:10kΩ-1/4w ; R3-R9:560Ω-1/4w ;

Semi-conducteurs

L1:L2 verte; L3-L9: Rouge;

Circuits intégrés

IC1:CD4071; IC2: CD4001; IC3: CD4081; IC4: CD4011; IC5: CD4030; IC6: CD4077; IC7:

CD4069;

Divers

Batterie: 9V-1A;

Borniers 2plots.

35

Page | 35

b- Encombrement des composants

Brochage de quelques circuits intégrés

Figure 28: Configurations internes de quelques portes logiques

36

Page | 36

Encombrement

R1-R9

1P

5P

3P

1P
Bornier

4P

6P

1pas

3pas

Boitier DIL14

5pas

2P

Ø=3P

A

K

DEL

+

Figure 29: Encombrements des composants du testeur de portes logiques

c- Procéder à un répertoriage des composants

☺Dans le tableau ci-dessous, répertorie les composants du schéma précédent.

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

Tableau 7 : Répertoriage des composants du testeur de portes logiques

d- Procéder à une inventorisation des points de branchement des

composants

☺ En observant attentivement le schéma précédent, fait un inventaire des points de

branchements

…………………………………………………………………………………………………………..

37

Page | 37

e- Procéder à une implantation des composants, ainsi qu'au tracé des

pistes et des pastilles

On te propose la figure suivante, qui est le typon primitif d'un testeur de portes

logiques. Partant de ce schéma, propose un typon fonctionnel qui doit faire apparaître de

façon distincte, les côtés composant et cuivre du montage à réaliser.

NB : Les entrées des portes non utilisées sur le schéma de principe doivent impérativement

être connectées soit à un niveau logique haut ou bas selon la technologie utilisée ou à une

entrée déjà utilisée.

Figure 30: Typon primitif du testeur de portes logiques

…………………………………………………………………………………………………………..

38

Montages électroniques

39

Page | 38

5.4.4 Activité 4 : Fabrication du typon des fonctions logiques
élémentaires
Les dispositifs à mémoires sont incontournables dans tout appareil électronique

moderne. Vu que tous les appareils sont en train de migrer vers le tout numérique, on se

propose de fabriquer les montages des circuits électroniques ci-dessous, qui sont ceux des

bascules RS à portes NOR et NAND, éléments fondamentaux de toutes les mémoires.

S1

S2

L1

L2

2

R2

R3

R4

L3

L4

+VDD

1

3

4

5

6

7

8

I

II

IC1

R1

9

10

R5

S3

S4

L5

L6

2

R6

R7

R8

L7

L8

+VDD

1

11

12

15

16

17

18

I

II

IC3

I

II

IC2

13

14
19

20

Figure 31: Circuit à fonctions logiques élémentaires

a- Liste des composants

Résistances

R1: R2:R5:R6:10kΩ-1/4w ; R3 :R4: R7: R8: 560Ω-1/4w;

Circuits intégrés

IC1: CD4001; IC2: CD4069; IC3: CD4011;

Semi-conducteurs

L1:L2:L5:L6 verte; L3:L4: L7:L8: Rouge;

Divers

Batterie: 9V-1A;

Borniers 2plots;

40

Page | 39

b- Encombrement des composants

R1-R4

1P

5P

3P

1P

Bornier

4P

6P

1pas

3pas

Boitier DIL14

5pas

2P

Ø=3P

A

K

DEL

+

Figure 32: Encombrements des composants pour le circuit à fonctions logiques élémentaires

c- Procède à un répertoriage des composants

☺Dans le tableau ci-dessous, répertorie les composants du schéma précédent.

N0Désignation

Repère

Référence

Observation

Tableau 8 : Répertoriage des composants du circuit à fonctions logiques élémentaires

d- Procède à une inventorisation des points de branchement des

composants

☺ En observant attentivement le schéma précédent, fait un inventaire des points de

branchements

…………………………………………………………………………………………………………..

41

Page | 40

e- Procède à une implantation des composants, ainsi qu'au tracé des

pistes et des pastilles

On te propose le schéma ci-dessous, qui est le typon primitif des bascules RS à portes

NOR et NAND. Partant de ce schéma, propose un typon fonctionnel qui doit faire apparaître

de façon distincte, les côtés composant et cuivre du montage à réaliser.

NB : Les entrées des portes non utilisées sur le schéma de principe doivent impérativement

être connectées à un niveau logique haut ou bas selon la technologie utilisée ou à une entrée

déjà utilisée.

Figure 32: Typon primitif du circuit à fonctions logiques élémentaires

…………………………………………………………………………………………………………..

42

Page | 41

Leçon 6: Méthode de fabrication des circuits

imprimés

☼ Savoirs à acquérir :

A la fin de cette leçon, l’élève doit pouvoir :

☺ Respecter le temps d’insolation;

☺ Manipuler les produits chimiques;

☺ Produire une plaquette fonctionnelle.

6.1 Découverte de la situation problème

Les élèves de la classe d’ELNI2 ont fabriqué des typons simples faces en partant des

schémas de principe; ils ont produits des schémas de montage fonctionnels.

Figure 33: Schéma de montage fonctionnel

6.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment partir d’un schéma de montage sur typon à un montage réel ?

6.3 Confrontation

Jusqu’ici nous avons appris les différentes étapes qui conduisent à l’obtention d’un

typon fonctionnel. Bien que ces étapes soient importantes, elles ne suffisent pas pour la

fabrication d’un montage électronique et doivent absolument être complétées par celles

conduisant à la fabrication d’un circuit imprimé.

43

Page | 42

6.4 Formulation de la règle

6.4.1 Activité 1 : Description de la méthode

֎ La méthode utilisée ici est dite artisanale

N0Opérations

Commentaires

Schémas

Outillage

1

Coupe

2 Préparation

3 Insolation

4 Révélation

5

Rinçage

44

Page | 43

6

Gravure

7

Rinçage

8 Nettoyage

Tableau 9 : Méthode artisanale de fabrication d’un circuit imprimé

֎ Remarque concernant les temps :

Les temps indiqués dans le tableau pour les 3 étapes principales (l’insolation, la

révélation et la gravure) sont donnés à titre indicatif et devront être sans doute adaptés en

fonction des conditions de travail et du matériel utilisé :

☺Le temps d’insolation (étape 3) est en général compris entre 2 minutes et 3 minutes,

mais dépend de 2 facteurs importants :

֎ l’opacité du typon,

֎ la puissance des tubes ultra-violets de l’insoleuse utilisée.

☺Le temps de révélation (étape 4) dépend :

֎ de l’activité du révélateur (le révélateur est-il neuf ? est-il usé ? est-il beaucoup

dilué ? etc.),

֎ de l’efficacité de l’insolation (la couche protectrice a-t-elle été totalement brûlée

par les rayons ultra-violets ?).

Ce temps est généralement compris entre 30 secondes et 2 minutes, mais c’est avant tout

l’observation du circuit qui indique l’instant où l’on doit sortir la plaque du révélateur.

45

Page | 44

☺Le temps de gravure (étape 6) dépend également de plusieurs facteurs :

֎ Utilisation d’une graveuse à mousse (temps : 20 minutes environ),

֎ Gravure des circuits imprimés à la maison dans une bassine (temps : 40

minutes à 1 heure),

֎ Le perchlorure de fer est-il froid (c’est-à dire à température ambiante) ou

est-il chauffé (il est alors bien plus actif et la gravure est plus rapide et plus

nette) ?

֎ Le perchlorure de fer est-il neuf et actif, ou bien est-il usé (et donc chargé

en cuivre et moins efficace) ?

En général, le temps de gravure est compris entre 20 minutes et 1 heure, mais c’est encore

l’observation du circuit qui indique la fin de la gravure, une fois que tout le cuivre hors-piste

est éliminé.

6.4.2 Activité 2 : TRAVAUX PRATIQUES N01

☻ Sur la base du typon côté piste de l’alimentation stabilisée linéaire à composants

discrets, exécute en atelier la méthode de tirage expliquée ci-haut.

Figure 34: Typon côté pistede l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

NB : Chaque élève a droit à une plaque de cuivre pré-sensibilisée. Il doit exécuter tout seul

et sous le contrôle de l’enseignant le processus de tirage énoncé dans la section précédente.

Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

46

Page | 45

6.4.3 Activité 3 : TRAVAUX PRATIQUES N02

☻ Sur la base du typon côté piste de l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré,

exécute en atelier la méthode de tirage expliquée ci-haut.

NB: Chaque élève a droit à une plaque de cuivre pré-sensibilisée. Il doit exécuter tout seul

et sous le contrôle de l’enseignant le processus de tirage énoncé à l’activité 1.

Figure 35: Typon côté pistedel’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

6.4.4 Activité 4 : TRAVAUX PRATIQUES N03

☻ Sur la base du typon côté piste d'un testeur de portes logiques, exécute en atelier la

méthode de tirage expliquée ci-haut.

NB : Chaque élève a droit à une plaque de cuivre pré-sensibilisée. Il doit réaliser tout seul et

sous le contrôle de l’enseignant le processus de tirage énoncé à l’activité 1.

Figure 36: Typon côté pisted'un testeur de portes logiques

47

Page | 46

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

6.4.5 Activité 5 : TRAVAUX PRATIQUES N04

☻ Sur la base du typoncôté piste du circuit à bascules RS à portes NOR et NAND,

effectue en atelier la méthode de tirage expliquée ci-haut.

NB : Chaque élève a droit à une plaque de cuivre pré-sensibilisée. Il doit faire tout seul et

sous le contrôle de l’enseignant le processus de tirage énoncé à l’activité 1.

Figure 37: Typon côté pistedu circuit à bascules RS à portes NOR et NAND

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

48

Page | 47

Leçon 7: Perçages des plaques fabriquées

☼ Savoirs à acquérir :

A la fin de cette leçon, l’élève doit pouvoir:

☺Percer les plaques fonctionnelles et procéder au choix des mèches

appropriées.

7.1 Découverte de la situation problème

Nos connaissances actuelles nous permettent de graver les typons sur les plaques

de cuivre simple face ; par ailleurs nous obtenons des plaquettes fonctionnelles.

Figure 38: Résultat de la gravure sur plaque de cuivre d’un typon simple face

7.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment percer convenablement les plaques de circuits imprimés pour qu’elles

puissent accueillir les composants?

7.3 Confrontation

Une fois que la gravure est terminée, on obtient sur la plaque, des pastilles et des

pistes de cuivre représentant le tracé du typon côté cuivre. Pour accueillir les composants,

la plaque doit-être percéeconvenablement aux différents lieux où, devront être introduits et

soudés ces derniers ; en évitant de détruire les pistes et les pastilles.

49

Page | 48

7.4 Formulation de la règle

7.4.1 Activité 1 : Choix du diamètre de perçage

☺Le diamètre de perçage dépend de la taille des pattes des composants. Nous donnons

ci-dessous le diamètre de perçage des trous de composants :

Composant

ϕ du fil(en mm)

ϕ foret (en mm)

Tableau 10 : Choix du diamètre des forets

Figure 39: Quelques diamètres de forets

7.4.2 Activité 2 : Comment percer

☺Pendant la phase de perçage, le foret est sorti au maximum et proche du circuit

imprimé, de cette manière il se centre de lui-même.

☺ Un meilleur centrage est également obtenu à la réalisation du typon en prévoyant des

trous de pastilles le plus petit possible (0,64 voire 0,51).

50

Page | 49

Figure 40 :Perçeuse à colonne

Figure 41 : Exemple de perçage du circuit

imprimé

֎ Terminer cette phase de fabrication en vérifiant à l’aide d’un ohmmètre :

☺La continuité des pistes,

☺L’isolement des pastilles entre elles.

Figure 42 : Contrôle de la continuité des pistes

et de l’isolement des pastilles

7.4.3 Activité 3 : TRAVAUX PRATIQUES N05

Sur la base des plaques fabriquées précédemment, l’élève exécute tout seul l’opération

de perçage des circuits imprimés :

☻ de l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets,

☻ de l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré,

☻ du testeur de portes logiques,

☻ des bascules RS à portes NOR et NAND.

NB : Chaque élève a droit à 4 plaques fabriquées. Il doit exécuter tout seul et sous le contrôle

de l’enseignant le processus de perçage énoncé dans la section précédente. Un accent

particulier est mis sur le choix de la taille des forets à utiliser, le centrage des trous et

l’utilisation convenable de la perceuse.

51

Page | 50

Séance 1 : Alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

☻En te servant de la plaque fabriquée, exécute en atelier la méthode de perçage

expliquée ci-haut.

Figure 43 : Primitif de la plaque fabriquée pour l’alimentation stabilisée à composants discrets

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 2 : Alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

☻En te servant de la plaque fabriquée, exécute en atelier la méthode de perçage

expliquée ci-haut.

Figure 44 : Primitif de la plaque fabriquée pour l’alimentation stabilisée à circuit intégré

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 3 : Testeur de portes logiques

☻En te servant de la plaque fabriquée, exécute en atelier la méthode de perçage

expliquée ci-haut.

52

Page | 51

Figure 45 : Primitif de la plaque fabriquée pour le testeur de portes logiques

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 4 : Bascules RS à portes NOR et NAND

☻En te servant de la plaque fabriquée, exécute en atelier la méthode de perçage

expliquée ci-haut.

Figure 46 : Primitif de la plaque fabriquée pour le circuit à bascules RS

Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

53

Page | 52

MODULE 3

Production des circuits électroniques

fonctionnels

A- Compétences attendues

 Mettre au point des montages fonctionnels

 Respecter la méthode de soudure des composants

 Effectuer les mesures et test sur des montages fonctionnels

B- Prérequis

 Avoir des connaissances sur la fabrication des circuits imprimés

54

Page | 53

Leçon 8: Implantation des composants sur la

plaque

☼ Savoirs à acquérir:

A la fin de cette leçon, l’élève doit pouvoir :

☺Mettre au point des montages fonctionnels.

8.1 Découverte de la situation problème

Des élèves ont fabriqué les circuits imprimés fonctionnels de divers montages

électroniques tel que :

֎ l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets,

֎ l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré,

֎ le testeur de portes logiques,

֎ les bascules RS à portes NOR et NAND.

8.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment implanter convenablement les composants sur ces circuits en respectant le

plan d’implantation ?

8.3 Confrontation

S’il est vrai que parvenu à ce stade d’apprentissage, nous sommes déjà capable de

fabriquer des circuits imprimés fonctionnels, il est tout aussi important d’apprendre à monter

convenablement les composants sur ces circuits imprimés afin que, nos montages soient

les plus esthétiques possibles.

8.4 Formulation de la règle

8.4.1 Activité 1 : Quelques astuces

☺Commence par le montage des composants de faibles dimensions (résistances,

diodes ...) puis monte les petits condensateurs, les transistors de faible puissance

et les circuits intégrés.

☺ Coupe les fils qui débordent et soude-les au fur et à mesure. Termine par les gros

composants.

55

Page | 54

☺Pour rendre le contrôle, le dépannage ou le remplacement de composants éventuels

faciles et rapides, il convient de respecter certaines règles :

DISPOSITIONS

OBSERVATIONS

Le corps des résistances doit être
appuyé sur le circuit imprimé. Si vous
désirez obtenir un montage d'aspect
professionnel, ne montez pas les
résistances comme sur les dessins
indiqués avec NON

Les transistors ne doivent pas non
plus s'appuyer sur le circuit imprimé.
Avant

de souder

leurs

pattes,

assurez-vous

que

le corps

du

transistor soit tourné du bon côté
(respect de la polarité B, C, E)

Le

corps

des

condensateurs

électrolytiques et céramiques doivent
être appuyés sur le circuit imprimé.
N'oubliez pas que les pattes des
condensateurs électrolytiques sont
polarisées.

Les

diodes

DEL

(Diodes

électroluminescentes) doivent être
montées en tenant leurs corps à une
distance d'environ 5 mm du circuit
imprimé. Rappelez-vous que la patte
la plus longue est l'anode et l'autre la
cathode.

Le corps du pont redresseur doit
aussi être tenu à une distance d’au
moins 5mm du circuit imprimé.

Tableau 11 : Règles de montage correct des composants électroniques sur la plaque ce circuit

imprimés

56

Page | 55

8.4.2 Activité 2 : TRAVAUX PRATIQUES N06

Sur la base des plaquettes percées précédemment et des composants qui lui sont remis,

l’élève exécute tout seul l’opération de montage des composants sur le circuit imprimé.

Séance 1 :Alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

☻ Pour l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets, monte les composants

sur la plaque de circuit imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 47 : Typon primitif de l’alimentation stabilisée
à composants discrets

Figure 48 : Plan d’implantation des composants de

l’alimentation stabilisée à composants discrets

NB : Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de montage énoncé dans la section précédente. Un

accent particulier est mis sur l’esthétique dans la disposition des composants.

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 2 : Alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

☻ Pour l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré, monte les composants sur la

plaque de circuit imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 49 : Typon primitif de l’alimentation

stabilisée à circuit intégré

Figure

50 : Plan

d’implantation

des

composants de l’alimentation stabilisée à
circuit intégré

NB : Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous

le contrôle de l’enseignant le processus de montage énoncé dans la section

précédente. Un accent particulier est mis sur l’esthétique dans la disposition des

composants.

57

Page | 56

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 3 : Testeur de portes logiques

☻ Pour le testeur de portes logiques, monte les composants sur la plaque de circuit

imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 51 : Typon primitif du testeur de portes logiques

Figure 52 : Plan d’implantation des composants du testeur de portes logiques

NB : Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de montage énoncé dans la section précédente. Un

accent particulier est mis sur l’esthétique dans la disposition des composants.

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

58

Page | 57

Séance 4 : Bascules RS à portes NOR et NAND

☻ Pour les bascules à portes logiques, monte les composants sur la plaque de circuit

imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 53 : Typon primitif du circuit à

bascule RS

Figure 54 : Plan d’implantation

des composants du circuit à

bascule RS

NB : Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de montage énoncé dans la section précédente. Un

accent particulier est mis sur l’esthétique dans la disposition des composants.

Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

59

Page | 58

Leçon 9: Soudure des composants sur la plaque

☼ Savoirs à acquérir :

A la fin de cette leçon, l’élève doit pouvoir :

☺Respecter et maîtriser la méthode de soudure des composants.

9.1 Découverte de la situation problème

Les élèves d’ELNI2 ont appris à implanter les composants sur des circuits imprimés

fonctionnels : ils maîtrisent très bien les différentes règles.

9.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment fixer par soudure ces composants ?

9.3 Confrontation

Nos connaissances actuelles nous permettent de monter convenablement les

composants sur un circuit imprimé en suivant un plan d’implantation. Cependant, monter les

composants à eux seule ne suffit pas, il faut pouvoir les fixer à l’aide de la soudure.

9.4 Formulation de la règle

9.4.1 Activité 1 : Choix du fer à souder

Nous opterons ici pour la soudure au fer à souder. Un fer à souder permet de chauffer

la soudure à 200°C, il est constitué d’ :

☺un élément chauffant : résistance bobinée ou imprimée sur un support céramique,

pouvant atteindre 400°C,

☺une panne : pointe de soudage en cuivre, généralement recouverte de nickel ou de

chrome,

☺un manche : permet d'isoler thermiquement l'opérateur des éléments chauffants,

☺un cordon d'alimentation: en silicone ou plus souvent en PVC.

Figure 55 : Fer à souder de 24V-18W

60

Page | 59

☻ L’image ci-dessus présente un fer ayant une tension nominale de……… et une

puissance de…………………………………..

☻ Ses différentes parties sont :

(1)………………………………………………………………………………………………..……..

(2)……………………………………………………………………………………………...……….

(3)……………………………………………………………………………………………………….

(4)……………………………………………………………………………………………………….

(5)……………………………………………………………………………………………………….

֎ Remarque :

☺Les fers à souder pour l'électronique sont disponibles sous plusieurs tensions

(12, 24, 230 V),

☺ leur puissance est généralement comprise entre 12 et 40 W. Un fer plus

puissant ne permet pas forcément de monter plus haut en température mais il

permet de chauffer des masses thermiques plus importantes. Par conséquent,

un fer de forte puissance est inutile pour souder des circuits intégrés alors qu'il

est indispensable pour souder des composants de puissance.

9.4.2 Activité 2 : Techniques de soudage

La plupart des composants électroniques sont délicats et peuvent être endommagés

par une exposition à des températures élevées. Il est donc essentiel de préparer l'opération

de soudage pour qu'elle soit la plus courte possible (temps maxi : 2 secondes).

☺Etamer le fer à souder

Avant d'effectuer une soudure, il faut toujours débarrasser la panne de l'étain oxydé

(aspect terne) : rajouter de la soudure sur le fer, le secouer et le nettoyer à l'aide d'une éponge

(ou d'un chiffon) humide. La panne redevient comme neuve.

Soudure (Etain)

Dépose de la soudure sur la panne chaude
sur environ deux centimètres puis enlève

l'excès.

61

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Enlève l'excès de soudure à l'aide d'une éponge humide.

Toujours déposer le fer à souder inutilisé sur un support

Tableau 12 : Préparation d’un fer à souder

☺Bien Implanter puis souder les composants

Plie le composant électrique avec votre
pince à long nez pour l'insérer dans le
circuit imprimé.

Insére le composant dans le circuit
imprimé en observant l'orientation des
points de branchement du composant.

Applique la soudure d'étain de l'autre côté de la panne à la fois contre la pastille
cuivrée et la base de la patte du composant, afin de les chauffer simultanément.Il y

62

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a fusion au contact du cuivre puis jusqu'à la panne. Retire alors le fil de soudure
puis le fer. Attention il ne faut pas appuyer sur la pastille, sinon en chauffant elle
pourrait se décoller du support.

Chauffe le tout en placent la panne du
fer sur le tracé de cuivre et la patte du
composant.

Appuis

la

panne

parfaitement propre du fer à souder sur
la piste de cuivre du circuit imprimé et
aussi sur la broche du composant.

Après quelque secondes, approche la
soudure de la piste et fait-en fondre une
toute petite quantité, pas plus de 2 ou
3mm environ.

Coupe le reste de la patte avec ta pince à coupe diagonale.

Tableau 13 : Implantation et soudure des composants

☺Comment dessouder

Si la nécessité se pose, à l’aide d’une pompe à dessouder et d’un fer à souder,

procède comme suit :

Pompe à dessouder

Chauffe l'endroit où tu veux
dessouder en plaçant la
panne du fer sur le tracé de
cuivre

et la patte

du

composant.

Prends en main la pompe
à dessouder. Et aspire
l'étain qui se trouve sur le
tracé

et la patte

du

composant.

Maintenant

enlève

le

composant

du trou

en

passant le fer à souder pour
aider à l'enlever tout l'étain.

Tableau 14 : Comment dessouder les composants

63

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☺Vérifier le bon état de la soudure

Toujours vérifier tes soudures pour t’assurer un bon fonctionnement de ton montage

électronique. La bonne soudure doit toujours être à la fois lisse et brillante (couleur argent

de l’étain) et non sombre et rugueuse.

Couleur

argent

de

l’étain

uniformément

répandue

Ne

pas

retirer

trop

rapidement le fer à souder
car le désoxydant n’aura
pas eu le temps de brûler

Ne pas déposer de l’étain
déjà utilisé sur l’endroit à
souder car il est dépourvu
d’oxydant.

Une soudure mal faite est rugueuse et terne.

Tableau 15 : Etat de l’étain après l’opération de soudure

9.4.3 Activité 3 : TRAVAUX PRATIQUES N07

Sur la base des plaques montées précédemment, de l’étain et d’un fer à souder, l’élève

exécute tout seul l’opération de soudure des composants des circuits imprimés des circuits

électroniques suivants:

֎ l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets,

֎ l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré,

֎ le testeur de portes logiques,

֎ les bascules RS à portes NOR et NAND.

NB : Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de soudage énoncé dans la section précédente. Un

accent particulier est mis sur le respect des règles de soudure et sur l’esthétique.

64

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Séance 1 : Alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

☻ Pour l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets, soude les composants

sur la plaque de circuit imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 56 : Primitifs du montage de l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets fabriquée

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………

Séance 2 : Alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

☻ Pour l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré, soude les composants sur la

plaque de circuit imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 57 : Primitifs du montage de l’alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré fabriquée

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

65

Page | 64

Séance 3 : Testeur de portes logiques

☻ Pour le testeur de portes logiques, soude les composants sur la plaque de circuit

imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 58 : Primitifs du montage testeur de portes logiques fabriquées

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

66

Page | 65

Séance 4 : Bascules RS à portes NOR et NAND

☻ Pour les bascules à portes logiques, soude les composants sur la plaque de circuit

imprimé en te servant du plan d’implantation ci-dessous.

Figure 59 : Primitifs du montage à bascules RS

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

67

Page | 66

Leçon 10: Test du fonctionnement du circuitet

indication des essais ou mesures à faire sur la

plaque

☼ Savoirs à acquérir:

A la fin de cette leçon, l’élève doit pouvoir :

☺Effectuer les mesures et tests sur des montages fonctionnels.

10.1 Découverte de la situation problème

Les élèves de la classe d’ELNI2 ont monté et soudé les composants sur un circuit

imprimé fonctionnel en respectant toutes les règles de l’art.

10.2 Traitement de la situation problème

☻ Comment tester et mettre au point le montage réalisé ?

10.3 Confrontation

S’il est vrai que le bon montage et la bonne soudure des composants sur le circuit

imprimé devrait garantir le bon fonctionnement du montage fabriqué, il faut tout de même

passer par un protocole de mise au point des différents montages, sous risque de détruire

un composant coûteux. Ceci arrive très souvent quand une erreur se glisse accidentellement

pendant la phase de fabrication.

10.4 Formulation de la règle

10.4.1 Activité 1 : Quelques règles à suivre pour la mise au point

Après la réalisation, il faut :

☺procéder à la vérification du fonctionnement du montage,

☺au dépannage et au réglage du montage.

֎ Pour faciliter cette vérification, il convient de placer des points de test lors de sa

conception. Il faut donc :

☻ …………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………..

☻ …………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………..

68

Page | 67

…………………………………………………………………………………………………………..

☻ …………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………..

10.4.2 Activité 2 : TRAVAUX PRATIQUES N08

Sur la base des plaquettes soudées précédemment, des sources d’alimentations

appropriées, des appareils de mesure, l’élève exécute tout seul l’opération de mise au point

des montages fabriquées :

Séance 1 : Alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de mise en marche énoncé dans la section précédente.

Il se servira d’un voltmètre pour mesurer le niveau de tension attendu à la sortie du montage.

À l’aide d’un oscilloscope, il doit prélever et visualiser la forme d’onde sur le point 3 du

montage. Un accent particulier est mis sur le respect des règles de mise en marche et sur

l’utilisation des appareils de mesure.

NB : L’élève peut s’inspirer du tableau ci-dessous pour effectuer son travail.

Valeur numérique de
la tension mesurée

Forme du signal

observée à

l’oscilloscope

Tableau 16 : Mesures et test sur l’alimentation stabilisée linéaire à composants discrets

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 2 : Alimentation stabilisée linéaire à circuit intégré

Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de mise en marche énoncé dans la section précédente.

Il se servira d’un voltmètre pour mesurer les niveaux de tensions attendus à la sortie du

montage, en faisant varier le composant R3. À l’aide d’un oscilloscope bi-courbe, il doit

prélever et visualiser les formes d’ondes sur les points 1et 3 du montage. Un accent

69

Page | 68

particulier est mis sur le respect des règles de mise en marche et sur l’utilisation des

appareils de mesure.

NB : L’élève peut s’inspirer du tableau ci-dessous pour effectuer son travail.

Valeurs numériques des tensions

mesurées

Vsmin

Vsmax

Formes d’ondes observées à

l’oscilloscope

Point 1

Point 3

Tableau 17 : Mesures et test sur l’alimentation stabilisée linéaire circuit intégré

♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 3 : Testeur de portes logiques

Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de mise en marche énoncé dans la section précédente.

Après confirmation par l’enseignant, il lui est remis7 circuits intégrés de références

IC1:CD4071; IC2: CD4001; IC3: CD4081; IC4: CD4011; IC5: CD4030; IC6: CD4077; IC7:

CD4069 qu’il insère dans l’ordre sur les supports correspondants, et à chaque insertion, il

établit la table de vérité du circuit intégré en appliquant toutes les 4 combinaisons possibles

aux commutateurs S1 et S2.

NB : L’élève peut s’inspirer de la table de vérité ci-dessous, pour effectuer son travail.

S1

S2

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

L9

0

1

0

1

Tableau 17 : Mesures et test sur letesteur de portes logiques

70

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♫ Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

Séance 4 : Bascules RS à portes NOR et NAND

Chaque élève a droit à une plaque fonctionnelle. Il doit exécuter tout seul et sous le

contrôle de l’enseignant le processus de mise en marche énoncé dans la section précédente.

Après confirmation par l’enseignant, il lui est remis 3 circuits intégrés de références IC1:

CD4001 ;IC2: CD4069 ; IC3: CD4011. Il insère d’abord IC1 sur le support correspondant, et

établit la table de vérité de la bascule RS correspondante, en appliquant toutes les 4

combinaisons possibles aux commutateurs S1 et S2. Il insère ensuite IC2 et IC3 sur les

supports correspondants et établit la table de vérité de la bascule RS correspondante, en

appliquant toutes les 4 combinaisons possibles aux commutateurs S3 et S4.

NB : L’élève peut s’inspirer de la table de vérité ci-dessous pour effectuer son travail.

S1 S2 S3

S4 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8

0

1

0

1

0

1

0

1

Tableau 18 : Mesures et test sur le montagesà bascules RS

Compte Rendu

…………………………………………………………………………………………………………..

montages électroniques

Montages électroniques

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