« Systèmes électroniques » Séminaire du BTS « Systèmes électroniques » « Le système: de la simulation à la réalité»

Les contraintes du système virtuel Un outil de simulation pour quelles utilités ? Critères de choix : un logiciel « ouvert » La simulation des systèmes linéaires, quels pièges, quels modèles, quels logiciels ? La simulation des systèmes mixtes (linéaires et discrets) La simulation des systèmes non linéaire. La programmation quel langage ?

Un outil de simulation pour quelles utilités ? La gestion de projet La conception partielle d’un système électronique ou d’une fonction se réalise à partir d’un cahier des charges dans lequel est consigné l’ensemble des contraintes. Un diagramme sagital, en particulier, décrira les relations environnementales à respecter. Les outils de l’étude et de la conception passent par une phase de recherche de fonctions (programmées ou intégrées) et une phase de simulations partielles. Les phases de conception et de réalisation s’appuient sur l’utilisation de chaînes logicielles de simulation et de CAO (routeurs), qui peuvent être complétées par des outils CEM. Dans la gestion du projet, la phase expérimentation est intégrée et permet souvent de paramétrer les outils de CAO et de cerner la réalisation finale.

Critères de choix : un logiciel « ouvert » et « ergonomique » « Calculette vectorielle » Ergonomie Graphique Exemples d’application 1 Représentation d’un système triphasé 2 Une transformation complexe 3 Fonction AD2S100 (Analog Device) 4 Redressement avec un filtrage capacitif.

Représentation d’un système triphasé

Une transformation complexe

Fonction AD2S100 (Analog Device): la transformée de Park

Redressement avec un filtrage capacitif.

La simulation des systèmes, quels pièges, quels modèles, quels logiciels ? L’utilisation de logiciels de simulation nécessite une bonne connaissance des modèles utilisés. Une échelle de temps à pas variable ou à pas fixe doit pouvoir être choisie par l’utilisateur ainsi que les conditions initiales. Les méthodes d’intégration doivent être adaptées aux systèmes simulés (Euler, Gear, Trapèze) Les passages par zéro des variables doivent pouvoir être détectés avec une précision réglable. La simulation n’exclut pas une bonne connaissance de la fonction étudiée.

Exemple l’oscillateur Colpitts avec le logiciel

l’oscillateur Colpitts avec le logiciel La mise en équation nécessité de rechercher les variables d’état: 3 variables: le courant iL et les tensions Vc1 , Vc2 Les équations de réseau (le transistor en base commune) Les conditions initiales . La solution ne dépend que du régime libre: Les conditions d’oscillation sont données par le déterminant de la matrice . Les conditions d’oscillation: 2 pôles imaginaires purs et un pôle réel stable. L’amplitude est limitée par les non linéarités (saturation des éléments actifs, le transistor dans cet exemple).

Le modèle avec le logiciel

La simulation des systèmes mixtes (linéaires et discrets)

La simulation des systèmes non linéaires Prise en compte des charges stockées dans une diode

Expérimentation

Modéliser à l’aide d’une simulation par éléments finis Rappels équations locales de Maxwell en électromagnétisme: Existence d’un potentiel vecteur : Particularités de la représentation en 2D: Pour une section S A(y) Un contour C A(y+d)

Modéliser un circuit magnétique à l’aide d’un calcul par éléments finis

La Programmation, quel langage ?

La programmation: Une approche graphique Le langage est indépendant de la cible. Une description par étapes (état stable). Activations parallèles ou séquentielles des étapes. Une description des transitions: Transition conditionnelle, Prise en compte des évènements extérieurs, Actions dans les transitions. Appels de sous-fonctions Prise en compte des contraintes liés au temps réels

Exemple:une alarme domestique

Simulation de l’alarme domestique

Conclusion il n’existe pas un logiciel unique…. Un logiciel est un outil complémentaire de l’action pédagogique. La modélisation ne peut se faire sans l’expérimentation La connaissance des limites des modèles est indispensable. L’utilisation des logiciels doit être est centrée sur les systèmes électroniques étudiés.