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Electraudio un kit pour dessoner

• Le kit
• 

  kit Electraudio dans son sachet

• 

  kit Electraudio déballé

• 

  kit Electraudio monté

Le "desson" est une activité manuelle qui combine le dessin et la production de son. Le "kit Electraudio" de l'electrolab est conçu pour vous permettre de dessoner.

• Dessinez vos instruments au crayon et jouez de la musique,
• Jouez à plusieurs pour faire de la musique en vous tenant par la main
• Détournez les objets usuels pour les intégrer dans le desson
• Inventez de nouvelles façon d'interagir avec le kit pour produire du son.

Sous la supervision d'un adulte des enfants de 7 ans ont pu monter ce kit rapidement.

Où trouver le kit electraudio ?

Le kit Electraudio peut être obtenu

• sur la boutique electrolab http://shop.electrolab.fr/,
• à l'electrolab où lors d’événements où participe l'electrolab

Comment monter le kit Electraudio ?

Contenu du kit

Nom sur la carte	Composant
R1	470 Ohm
R3	100 kOhm
555	TLC555
C1	560pF
C2	100 nF
R2	10 kOhm
CONN	Connecteur pile 9V
BATT	Pile 9V
D1	Diode 1N4148
	Fils
	Pince crocodile
	Punaise
	Crayon 2B
	Boîte
	Circuit imprimé
HP	Haut parleur
	Notice

Outillage nécessaire pour monter le kit

Il est recommandé de monter le kit Electraudio dans les conditions suivantes.

• un environnement de travail adapté
  • une surface de travail surface propre et sèche qui ne craint par la chaleur du fer à souder (carton épais par exemple)
  • un local aéré

• un poste de soudure composé de
  • un fer à souder pour soudure électronique avec une panne fine,
  • un support pour fer à souder,
  • une petite éponge humide.
• du consommable
  • quelques centimètres de fil de "soudure" électronique de diamètre 1mm ou 2mm,
  • (facultatif) du flux à souder.
• un petit outillage pour manipuler les composants
  • une pince à bec fin pour plier les composants
  • une pince coupante
  • (facultatif) une troisième main

• 

  (facultatif) une troisème main toute simple

• 

  (facultatif) une troisième main plus élaborée

L'outillage nécessaire pour assembler un circuit tel que le "kit Electraudio" est disponible, si besoin, dans le "kit electrolab" disponible sur la boutique electrolab : boutique electrolab.

Quelques précautions élémentaires

L'assemblage des composants électroniques ne présente pas de risques pour peu que soient respectées les quelques règles élémentaires suivantes :

• les enfants peuvent souder sous la supervision d'un adulte.
• assemblez les composants sur un espace de travail dégagé.
• la soudure ou le flux ne doivent pas être ingérés. Lavez-vous les mains après chaque séance de soudure.
• il est préférable de ne pas trop respirer les vapeurs de soudure. Privilégiez un environnement de travail bien aéré.
• ponctuellement de petites projections peuvent survenir pendant la soudure des composants. Le port de lunettes suffit à s'en protéger.

Identifiez les composants, l'ordre et le sens de montage

• 

  La valeur de la résistance est donnée par la couleur des bagues

• 

  Un condensateur céramique avec l'indication de sa capacité

• 

  Fil noir sur le moins, fil rouge sur le plus

• 

  Le sens de passage du courant est identifié par une bague à l'extrémité de la diode

• 

  Le point point de repère pour l'orientation du circuit intégré

Soyez vigilants sur les deux points suivants :

• Certains composants du kit se ressemblent mais ne sont pas interchangeables.
• Le sens de montage de certains composants est essentiel pour le bon fonctionnement.

Identifiez les composants

Les résistances R1, R2 et R3 ont trois valeurs différentes. Leur valeur, encadrée par une norme se lit sur les bagues de couleur qui entourent la résistance. Le code des couleurs respecté par les bagues répond également à une norme.

La capacité des condensateurs céramiques C1 et C2 est identifiable par le marquage normalisé imprimé sur le composant.

Déterminez l'ordre de montage des composants

Lors du montage, le circuit imprimé est retourné et repose sur les composants déjà soudés. Le poids du circuit imprimé est censé plaquer le composant à souder contre le circuit. Si le composant à souder est moins épais que les composants déjà soudés, il ne pourra pas être parfaitement plaqué.

Les composants se montent donc du plus fin au plus épais.

Dans le kit Electraudio, l'ordre de montage idéal est le suivant.

1. les fils du support de pile,
2. les fils du haut-parleur,
3. les résistances,
4. la diode,
5. les condensateurs,
6. le circuit intégré.

Veillez au sens de montage

Le sens du montage du connecteur de pile 9V est essentiel pour le bon fonctionnement. Identifiez où doit être soudé le fil noir et où doit être soudé le fil rouge.

La diode de protection doit également être montée dans le sens approprié matérialisé par la correspondance de la bague blanche sur le boîtier de la diode avec le trait dessiné sur le circuit imprimé.

Le sens du montage du circuit intégré 555 est repéré par un petit point gravé sur son boîtier. La place de ce point est repérée par un point sur le circuit imprimé.

Instruction pour le montage

1. Préparez un espace de montage dégagé et aéré.
2. Regroupez tous les composants dans un récipient plat, une barquette par exemple, en les rangeant de la plus petite valeur à la plus grande.
3. Identifiez chaque composant grâce à la liste ci-dessus et repérez-les sur le circuit (face des inscriptions) la position de chaque composant.
4. Humectez l'éponge.
5. Placez le fer à souder sur son support et branchez le. Il chauffe en quelques minutes.
6. Chaussez une paire de lunettes, par exemple des lunettes de protection telles que celles vendues dans les magasins de bricolage.
7. une fois le fer chaud, frottez la panne du fer à souder sur l'éponge humide. Répétez l'opération à chaque fois que la panne du fer est trop sale (c'est à dire recouverte d'une matière terne) pour permettre une soudure nette.
8. En suivant l’ordre de montage donné ci-dessus
   1. Avec la pince à bec plat, pliez les pattes des résistances et des condensateurs de sorte que les pattes soient séparées par l'écartement des trous du circuit imprimé,
   2. mettez en place les résistances et les condensateurs dans les trous du circuit imprimé
   3. Écartez légèrement les pattes pour que le composant ne tombe pas lorsque le circuit imprimé sera retourné
9. Retournez le circuit imprimé. Posez le sur l'espace de travail (ou maintenez le à l'aide de la troisième main).
10. Soudez le composant
    1. (si vous souhaitez utilisez le flux à souder) imprégnez la pastille et la patte du composant avec une goutte de flux à décaper.
    2. Étamez la panne, c'est-à-dire imprégnez la pointe du fer à souder avec un peu de soudure. La panne doit être lisse et brillante.
    3. avec la pointe du fer à souder, chauffez simultanément une patte du composant et la pastille correspondante sur le circuit imprimé, pendant 5 s environ. Attention ! chauffer trop longtemps pourrait détériorer les composants.
    4. Maintenez la pointe du fer au contact et touchez la zone a souder avec l’extrémité du fil de soudure. La soudure doit fondre immédiatement.
    5. Retirez le fer et attendez la solidification de la soudure quelques instants.
    6. Vérifiez l'allure de la soudure. Elle doit être bien brillante et présenter un petit cône net sur la pastille
11. Coupez, avec la pince, l'excès de patte qui dépasse de la soudure.

Les débutants pourront consulter un manuel illustré de soudure des composants électroniques.

Pour éviter que la panne ne s'oxyde, nettoyez la panne sur l'éponge humide puise étamez la légèrement avant d'éteindre le fer à souder.

Afin d'éviter tout accident, débranchez le fer à souder après utilisation.

Comment fonctionne le kit Electraudio ?

Produire du son

Le son est une vibration de l'air perceptible par l'ouïe. L'oreille humaine est sensible aux fréquences comprises entre 20 Hz et 16 kHz. La sensibilité de l'ouïe à la fréquence peut varier d'un individu à l'autre. La sensation de volume sonore est plus ou moins proportionnelle au logarithme de la puissance qui dissipée par le haut parleur.

Schéma de principe

Le composant principal du kit Electraudio est le circuit TLC555 de Texas Instruments. Ce circuit est une variante CMOS du circuit intégré NE555 conçue pour consommer beaucoup moins d'énergie que le circuit original.

Le TLC555 est monté en configuration astable. Il se comporte comme un oscillateur qui produit sur la sortie OUT (patte 3) un signal rectangulaire. Dans la configuration astable, le condensateur C1 se charge à travers les résistances R et R2. La charge prend un certain temps. Une fois chargé, il se décharge au travers de la résistance R uniquement. Tel un sablier, la période du signal est définie par le temps de charge et de décharge.

La fréquence f du signal est

$f=\frac{1,44}{(2R+R_2)C_1}=\frac{1}{T}$

de période T et de rapport cyclique

$c=\frac{R+R_2}{2R+R_2}$

• 

  fréquence $f=\frac{1}{T}$, période $T=T_{haut}+T_{bas}$, rapport cyclique $c=\frac{T_{haut}}{T}$

La résistance R n'existe pas en tant que telle. C'est la somme de la résistance R1 et de la résistance R' du trait de graphite du crayon de papier, de la personne qui dessone.

La fréquence est donc limitée par R1 : $R=R1+R^{\prime }$. $f\le \frac{1,44}{(2R_1+R_2)C_1}\simeq 235\text{kHz}$

• Mesure à l'oscilloscope
• 

  tension de sortie du TLC555 ans haut parleur mesurée avec un oscilloscope analogique

• 

  tension de sortie du TLC555 ans avec le parleur mesurée avec un oscilloscope analogique

• 

  tension de sortie du TLC555 ans avec le parleur mesurée avec un oscilloscope numérique

La principe théorique du fonctionnement du TLC555 est confronté à la mesure à l'oscilloscope. Un oscilloscope est un appareil de mesure destiné à tracer l'évolution d'une tension au cours du temps.

• La tension est tout d'abord mesurée avec un oscilloscope analogique à la sortie Vout du circuit intégré. Conformément à la théorie un signal rectangulaire est produit.
• La tension mesurée à l'oscilloscope analogique aux bornes du haut parleur met en évidence un pic de tension à chaque fois que la tension Vout bascule.
• Une mesure plus précise est enfin mesurée à l'oscilloscope numérique.

Le condensateur C2 immunise, contre les parasites, la patte inutilisée CV (control voltage) du TLC555. Un condensateur consacré à cette fonction est appelé un condensateur de découplage.

Le diode D protège le TLC555 contre une pile 9 V montée à l'envers (par exemple en cherchant le sens de montage de la pile en tâtonnant).

La résistance R3 limite le courant produit par la sortie du TLC555 et consommé par le haut parleur. La limitation du courant évite que le circuit intégré et le haut parleur (8 Ohms, 0,5 W) ne soient endommagés.

• 

  mesure de la résistance du trait de graphite

• 

  mesure de la réistance du crayon de papier

• 

  mesure de la résistance du corps