CABLAGE

ELECTRONIQUE

BEP 2
ELECTROTEHNIQUE

M. KAMBELE
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 CABLAGE ELECTRONIQUE / BEP2 ELECTROTECHNIQUE
HORAIRE : 5h/semaine

OBJECTIF FINAL : A la fin de ce cours, l’élève en classe de BEP2 électrotechnique doit être
capable de câbler un montage électronique à l’aide du schéma de montage et du matériel
nécessaire tout en respectant les règles de sécurités.

PROGRAMME

I- Règles de sécurité dans un atelier

II- Appareils et composants
III- Les portes logiques
IV- Les bascules
V- Les compteurs

REPARTITION SEMESTRIELLE

SEMESTRE 1

 Règles de sécurité dans un atelier

 Appareils et composants électronique
 Les portes logiques

SEMESTRE 2
 Les bascules
 Les compteurs

On est ensemble pour gagner, les amis !

Car nous sommes tous des gagnants !

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 I- LES REGLES DE SECURITES DANS UN ATELIER

1. Les dangers du courant électrique

L'utilisation de l'électricité peut présenter des risques d'électrocution et aussi des risques
d'incendie.
En effet le courant électrique a des effets physiques sur le corps ; ceci peut se produire avec
un contact direct ou indirect avec un conducteur sous tension. Il convient alors de prendre les
mesures de sécurité nécessaires pour protéger les biens et les personnes.

a. L’électrocution ou l’électrisation

C’est le passage du courant électrique à travers le corps humain pouvant entrainer la mort par
asphyxie. Toute tension supérieur à 24V et toutes intensité supérieur à 30mA traversant le
corps humain est dangereux pour l’être humain.

Pour éviter les contacts directs ou indirect avec un fil sous tension il faut respecter les règles
de sécurité suivantes :

 Ne jamais toucher un fil dénudé faisant partie d’une installation ;

 Ne jamais intervenir sur une installation sous tension en cas de réparation ;
 Ne jamais utiliser un appareil électrique les mains et le corps mouillé ;
 Remplacer les éléments effectués d’une installation (prise cassées, des gaines isolantes
détériorées).
 Pour limiter les conséquences d’une électrocution accidentel les appareils à carcasse
métallique doivent être muni d’une prise de terre et l’installation électrique doit
comporter un disjoncteur différentiel. Le rôle du disjoncteur différentiel est de couper
le courant en cas de contact accidentel de la carcasse métallique avec un fil de phase.

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 Effet du courant électrique sur le corps humain

b. Les incendies

Les incendies peuvent survenir en cas de court-circuit ou de surcharges car les court-circuit et
les surcharges entrainent des courants très intenses dans les fils des installations. En
conséquence les fils de connexion doivent être recouvert d’une gaine isolante.

2. Les précautions à prendre pour les câblages et mesures

 S’assurer du bon fonctionnement du matériel avant son utilisation ;
 Bien disposer les appareils pour faciliter le câblage et les vérifications ;
 Ne jamais câbler ou decâbler sous tension ;
 Utiliser des fils ou câbles isolés pour éviter les court-circuit ;
 Respecter le sens de branchement des appareils ou des composants polarisés ;
 Respecter les valeurs nominales des composants et les caractéristiques des appareils ;
 Faire vérifier le câblage avant de le mettre sous tension ;
 En cas de disfonctionnement, couper la tension de l’alimentation du secteur.

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  Signaler les pannes constatées sur les appareils ;
 Ranger soigneusement les appareils, les composants, les fils et les cordons après les
travaux pratiques.

3. Rédaction du rapport de manipulation

Ce rapport doit comporter :

 But de la manipulation ;
 Principe de la manipulation ;
 Matériels utilisés ;
 Résultats obtenus ;
 Conclusion.
 Le but : C’est ceux à quoi se rapporte le travail.
 Principe : C’est la partie qui comporte les schémas de principe ou de montage. Dans
cette partie expliquer brièvement comment il faut procéder pour effectuer le travail
demandé.
 Matériels utilisés :

Nombre Désignation / Référence Caractéristique Observation

02 Résistance 12Ω / 0,5A limiter
01 Alimentation stabilisée - -
- - - -

 Résultats : Dans cette partie on retrouve :

- Les tableaux de relever de mesure et les calculs ;
- Les courbes caractéristiques
 Conclusion : Elle consiste à exploiter les résultats obtenus :
- Interprétation des phénomènes observé, analyse des résultats
obtenus ;
- Mentionner les difficultés rencontrées ;
- Comparaison des résultats théoriques et pratiques ;
- Les applications pratique des montages étudiés.

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 II- APPAREILS ET COMPOSANTS

1. Appareils

a- L’alimentation continue stabilisée

Les systèmes électroniques ont besoin d’une alimentation continue. Cette tension continue
est généralement générée à partir de :
 Piles pour les systèmes portables et à faible consommation, tel qu'une télécommande
de télévision, etc.
 De batterie d'accumulateurs pour les systèmes tel que la voiture, etc.

 Secteur pour des systèmes qui demande de la puissance et qui ont accès au réseau
alternatif.

Dans ce dernier cas, la tension alternative doit être convertie en tension continue stabilisée,
conformément au schéma synoptique suivant :

Schéma synoptique d’une alimentation continue stabilisée

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Alimentation simple model

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 Alimentation model sophistiqué

b. Le multimètre
Le multimètre est le premier instrument à acquérir pour pouvoir travailler en
électronique, car grâce à lui, on peut mesurer les volts d’une tension, les ampères d’un courant
et les ohms d’une résistance.
On distingue deux types de multimètre à savoir les multimètres analogiques et les
multimètres digitaux ou numériques.

b.1. Le multimètre analogique

Dans un multimètre analogique, on trouve un instrument de mesure à aiguille, un
galvanomètre de 10, 20 ou 30 microampères et d’un commutateur mécanique.

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 Mode de lecture
Lors d’une mesure avec le multimètre analogique, la valeur mesurée est donnée par la formule
suivante :
𝐂∗𝐋
𝐕𝐦 = Avec C : le calibre choisi pour la mesure ; L : la déviation de l’aiguille
𝐄

sur l’écran gradué ; E : Echelle

Avantage et inconvénients
Avantage
Plus économiques que le multimètre numérique
Inconvénients
 Le premier inconvénient est d’avoir à l’écran plusieurs échelles graduées ainsi qu’un
commutateur indiquant les valeurs maximales des ohms, des volts, des ampères, qu’il
est possibles de lire l’échelle préalablement choisie.
 Le second inconvénient est qu’à chaque fois que l’on tourne le commutateur pour
changer d’échelle, il faut chercher l’échelle correspondant.

b.2 Le multimètre digital ou numérique

Les multimètres digitaux sont complètement différents des analogiques car à la place
de l’instrument à aiguille ils disposent d’un afficheur permettant de faire apparaitre la valeur
des volts, des ampères ou des ohms en chiffres.
Sur ces multimètres, la valeur de tension ou de courant appliqué sur les pointes de
touches est convertie par un circuit intégré spécifique en un signal digital permettant de faire
allumer les segments de l’afficheur de façon à obtenir un chiffre.

Avantages
 Le premier avantage est que sa résistance interne est élevée, à peu près 1 MΩ par volt
sur toutes les échelles.
 Le second avantage est la lecture simplifiée, les valeurs des tensions ou de courant ou
de résistance sont directement visualiser en chiffre sur l’afficheur.
 Et enfin le troisième avantage, c’est de ne pas avoir d’aiguille qui risque à tout
moment de se déformer si par inattendu on choisit une échelle inferieure à la valeur
mesurée.

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Multimètre numérique

Multimètre analogique

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 c. La platine d’essai
Encore appelé kit d’essai, le kit d’essai est une plaquette constituée de plusieurs rangés de
petits trous dans lesquels sont insérés les bornes des composants et les fils. Les longues
rangés de trous situées près des côtés d’extension de la plaquette sont normalement utilisés
pour distribuer les tensions d’alimentation.

2. Quelques composants de base en électronique

2.1 La résistance
Une résistance est un composant électronique qui s’oppose au passage du courant dans un
circuit électrique. Sa valeur est exprimée en ohm(Ω)
Pour connaitre la valeur d’une résistance soit :
 Passer par le code de couleur où chaque couleur représente un chiffre.
 Utiliser le multimètre calibré sur la position ohm(Ω).

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 2.2 La diode
La diode est un composant électronique à deux électrodes [Anode (A) et Cathode (K)] qui ne
laisse passer le courant que dans un seul sens. Le sens passant est celui de l’anode vers la
cathode.

a. La diode de redressement

Elle est utilisée pour redresser le courant alternatif, pour protéger un appareil polarisé, pour
maintenir une tension à la valeur souhaitée.

On peut tester une diode à jonction en mesurant sa tension de seuil à l’aide du multimètre
calibré sur la fonction diode. Cette tension de seuil est de l’ordre de 0,3V à 0,7V.

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 2.3 La diode électroluminescente (LED)
La DEL est un composant optoélectronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’elle est
parcourue par un courant électrique. Elle est couramment utilisée comme témoin lumineux
et d’affichage. Elle existe sous différentes couleurs : vert, rouge, jaune, orange, blanc, bleu.

On peut vérifier l’état d’une l’aide en se servant du multimètre.

2.4 Le transistor bipolaire

Le transistor bipolaire est un composant électronique à trois électrodes : Emetteur (E), Base
(B) et Collecteur (C). Il existe deux types de transistor bipolaire : le transistor NPN et le
transistor PNP.
Il est utilisé soit comme un interrupteur commandé soit comme un amplificateur de courant.

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 2.5 Le circuit intégré
Le circuit intégré (CI ou IC) aussi appelé puce électronique est un composant électronique à
plusieurs « pattes » réalisé sur un support extrêmement réduit dans lequel sont logés
plusieurs types de composants électronique de base tels que les résistances, les
condensateurs, les diodes, les transistors.

Il se présente généralement sous forme de boitier plein rectangulaire noir équipé sur un ou
plusieurs côtés de « pattes » aussi appelé broches. Sur le boitier, on retrouve une référence
et un code permettant d’identifier le composant. On peut également retrouver le logo du
fabriquant. On peut avoir les circuits intégrés de 8 broches, 14 broches, 16 broches, 24
broches, etc…

Pour qu’un circuit intégré puisse fonctionner, il doit être alimenté. Chaque circuit possède
ses broches d’alimentation.

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 III- LES PORTES LOGIQUES

INTRODUCTION

Les systèmes logiques fonctionnent en mode binaire → les variables d’entrée et de sortie ne
prennent que deux valeurs : « 0 » ou « 1 ». Ces valeurs (états) « 0 » et « 1 » correspondent à
des plages définies à l’avance.

Exemple :
Technologie électrique TTL :
« 1 » ↔ 2,4 à 5 V
« 0 » ↔ 0 à 0,8 V
Technologie pneumatique :
« 1 » ↔ présence de pression
« 0 » ↔ absence de pression

Les valeurs « 0 » et « 1 » ne représentent pas des nombres réels mais plutôt l’état d’une
variable (logique) → on les appelle donc « niveaux logiques ».

Ces deux valeurs peuvent être nommées de différentes façons :

– Niveau logique « 1 » : Vrai, Fermé, Marche, Haut, Allumé, Oui ;
– Niveau logique « 0 » : Faux, Ouvert, Arrêt, Bas, Éteint, Non.

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 1. Etude de la fonction NOT (NON ou inverseur)
Symbole logique, table de vérité et équation logique
Symbole :

Exemple de circuit intégré : 7404 ; 7405 ; 7406 ou 4069

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 2. Etude de la fonction AND (ET)
Symbole logique, table de vérité et équation logique

Symbole :

Exemple de circuit intégré : 7408 ; 7409 ou 4081

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 3. Etude de la fonction NAND (NON ET)
Symbole logique, table de vérité et équation logique

Symbole :

Exemple de circuit intégré : 7400 ; 7403 ;7437 ou 4011

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 4. Etude de la fonction OU (OR)
Symbole logique, table de vérité et équation logique

Symbole :

Exemple de circuit intégré : 7432 ou 4071

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 5. Etude de la fonction NON OU (NOR)
Symbole logique, table de vérité et équation logique

Symbole :

Exemple de circuit intégré : 7402 ou 4001

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 6. Etude de la fonction OU exclusive (XOR)
Symbole logique, table de vérité et équation logique
Symbole :

Exemple de circuit intégré : 7486 ou 4030

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 7. Etude de la fonction NON OU exclusive (XNOR)
Symbole logique, table de vérité et équation logique
Symbole :

Exemple de circuit intégré : 74266 ou 4077

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 8. Implantation du système logique
On appelle implantation d’un système logique, le passage de l’expression algébrique à la
réalisation pratique composée des opérateurs élémentaires (AND, OR, NAND, NOR). Il existe
deux types d’implantation :

 L’implantation directe : on utilise dans ce cas l’opérateur AND. Pour la réalisation, on

peut utiliser le CI 7408 qui a 4 portes AND à 2 entrées.

 L’implantation indirecte : il faut transformer l’équation de la fonction en utilisant le

théorème de De Morgan.

L’implantation indirecte peut être effectuer en utilisant uniquement des portes NOR ou des
portes NAND.

Rappel du théorème de De Morgan :

La complémentarité d’un produit est égale à la somme de chaque terme complémenté

La complémentarité d’un produit est égale à la somme de chaque terme complémenté

La complémentarité d’une somme est égale au produit de chaque terme complémenté

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 IV. LES BASCULES
I. DÉFINITIONS
 Système combinatoire : c’est un système dont les sorties dépendent uniquement de
la combinaison des états des entrées.
 Système séquentiel : c’est un système dont les sorties évoluent en fonction non
seulement de la combinaison des états des entrées mais aussi de l’état du système à
l’instant précédant.
 Système synchrone : c’est un système dans lequel on peut contrôler l’évolution de
l’état des sorties par le biais d’un signal externe appelé horloge.
 Système asynchrone : c’est un système dont on ne peut pas contrôler l’évolution de
l’état des sorties par un signal externe quand des signaux sont appliqués aux entrées.
 Bascule : c’est un circuit bistable ne pouvant prendre que deux états logiques « 0 »
ou « 1 ». L’état de la bascule peut être modifié en agissant sur une ou plusieurs
entrées. Le nouvel état de la bascule dépend de l ’état précédant, c’est l’élément de
base des systèmes séquentiels. La bascule peut être utilisée comme mémoire car elle
peut conserver son état pendant une durée quelconque. Il existe plusieurs types de
bascules : RS, RSH, JK, D, T, etc.

1. LA BASCULE RS
La bascule RS est une bascule asynchrone (sans entrée d’horloge). Sa sortie évolue dès lors qu’un
changement a lieu sur l’une des entrées. C’est la bascule élémentaire qui constitue la base de tous les
autres types de bascules.

Symbole logique

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Fonctionnement

Câblage de la bascule RS

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 2. LA BASCULE RSH
La bascule RSH est une bascule RS dont la prise en compte de l’état des entrées est
synchronisée par une impulsion d’horloge. On dit qu’elle est synchrone car toute évolution de
la sortie est dépendante du niveau logique de l’horloge (H).
Rappel sur le signal d’horloge
Le signal d’horloge permet de valider la combinaison des états des entrées des bascules. Il
peut être actif sur :
 Front : le front montant ou le front descendant
 Niveau : le niveau logique haut « 1 » et le niveau logique bas « 0 »

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Câblage de la bascule RSH à l’aide de portes NAND

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 3. BASCULE JK
LA bascule JK est une bascule synchrone obtenue à l’aide de bascule RSH dont les sorties sont
rebouclées sur les entrées. Ceci permet d’éviter l’état indéterminé.

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 Initialisation des bascules

Exemple de bascule JK munie d’entrées asynchrones

Schéma de câblage de la bascule JK

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 4. BASCULE D
La bascule D est une bascule synchrone à une seule entrée D et une sortie Q complétée par sa
fonction inverse /Q.
Symbole logique

Structure de base
Elle peut être réalisée à partir d’une bascule RSH ou JK dont les entrées sont reliées par un
inverseur. Ceci impose donc que les entrées prennent des états complémentaires. Ce qui évite
toute possibilité d’indétermination et de basculement.

Fonctionnement
Le fonctionnement de la bascule D est résumé dans la table de vérité suivante :

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Schéma de câblage de la bascule D

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 V. Les compteurs
Définitions
Compteur : Un compteur est un circuit séquentiel comportant n bascules décrivant au rythme
d'une horloge un cycle de comptage régulier ou quelconque d'un maximum de 2n
combinaisons.
État, Modulo : La combinaison de sortie d'un compteur est appelé état, et le nombre d'états
possibles d'un compteur est appelé modulo.
Un compteur modulo N passera donc successivement par N états. Un compteur binaire
naturel comptera donc de 0 à N-1.
Exemple : Un compteur modulo 4 comptera de 0 à 3.
L’élément de base d’un compteur est la bascule.
Il existe 2 types de compteurs : les compteurs asynchrones et les compteurs synchrones
Les compteurs asynchrones : Dans ce type de structure le signal d’horloge est appliquée sur
l’entrée d’horloge du premier étage et les entrées d’horloge des autres bascules reçoivent le
signal de sortie de l’étage précédent.

Les compteurs synchrones : Dans la structure synchrone, l’horloge est la même pour tous les
étages. Le basculement de toutes les bascules se fait en même temps.

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Réalisation d’un compteur

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