CENTRAL MEDIA ÉMETTEUR F.M.

CENTRAL MEDIA
PROJET
Réf.
KCM 494
ÉMETTEUR F.M.
Version 2.00
AVANT PROPOS
Ce projet est étudié en tenant compte de son aspect ludique et éducatif pour
les ateliers de technologie.
Chaque élève apprend à réaliser un projet dans les conditions réelles
d'une entreprise.
Central Media fabrique tous ses projets dans un seul souci :
vous donner une entière satisfaction par des contrôles stricts et rigoureux.
Nous sommes toujours à votre disposition
En cas de doute, d'hésitation ou d'explication supplémentaire
n'hésitez pas à contacter nos services technique et assistance.
Par téléphone : 01 48 65 45 59
Par fax
: 01 48 65 45 65
Par E-mail : [email protected]
Nom :
Prénom :
Classe :
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Echelle :
Le :
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A4
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2
2
- SOMMAIRE -
I : OBJECTIF
I-1 Étude de base
I-2 Définition du besoin
I-3 Désignation du produit
II : ÉTUDE DE LA FAISABILITÉ
II-1 : Fonctionnalité
II-2 : Critères d'appréciation
II-3 : Facteurs de succès
III : DOSSIER TECHNIQUE
III-1 : Diagramme structurel
III-2 : Schéma électronique
III-3 : Principe de fonctionnement
III-4 : Liste des composants
IV : DÉFINITION
IV-1 : La modulation de fréquence
IV-2 : L'oscillateur en haute fréquence
IV-3 : Calcul de la self
IV-4 : Le micro électret omnidirectionnel
3
V : RÉALISATION PRATIQUE
V-1 : Opération de brasure
V-2 : Opération d'implantation des composants
V-3 : Opération de perçage du circuit imprimé
V-4 : Opération de perçage du coffret
VI : FABRICATION
VI-1 : Typon
VI-2 : Synoptique d'implantation des composants
VI-3 : Instruction de montage
VII : TEST TECHNIQUE
VII-1 : Norme électrique
VIII : UTILISATION
VIII-1 : Notice de réglage
ANNEXES
Code des résistances
Code des condensateurs céramiques et polyesters Européens
Code des condensateurs céramiques et polyesters non Européens
Kits disponibles
4
Émetteur FM
I : OBJECTIF
Toute fabrication ou création répond à un besoin. Un
industriel ne construit pas n'importe quoi et n'importe comment, sans
cibler avant tout les besoins de ses clients.
La fabrication d'un objet sans étude préalable, risque de
conduire financièrement l'entreprise vers un échec : aucune garantie de
vente du produit et de production n'est assurée.
I - 1 : Étude de base
Les liaisons radiophoniques répondent aujourd'hui à un besoin économique. Le téléphone
portable est l'exemple qui illustre le mieux ce besoin.
Une entreprise décide de produire un émetteur en modulation de fréquence. Le projet consiste à
réaliser une liaison radiophonique en modulation de fréquence reçue en bande FM sur un simple poste
radio du commerce.
I - 2 : Définition du besoin
Le bureau d'étude analyse l'idée pour répondre aux attentes du client.
La transmission radiophonique utilise les propriétés physiques des ondes électromagnétiques.
L'onde électromagnétique est l'association d'un champ électrique et celui d'un champ magnétique
vibrant à une fréquence déterminée et se déplaçant à la vitesse de la lumière.
Le projet consiste à réaliser un émetteur qui permettra, sur une petite distance de
quelques dizaines de mètre, de transmettre une information sonore sur un poste récepteur en
bande FM.
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I - 3 : Désignation du produit
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II : ÉTUDE DE LA FAISABILITÉ
Une fois le besoin ciblé, il reste à l'entreprise à définir les
caractéristiques du produit et ses éventuelles contraintes techniques.
Une entreprise est limitée par sa structure. Elle ne peut pas
construire n'importe quoi et n'importe comment. À partir d'un cahier des
charges, elle réalise un prototype pour garantir la faisabilité du produit.
II - 1 : Fonctionnalité
La fonctionnalité définit les diverses applications prévues par le produit :
- Générer une onde électromagnétique
- Moduler une onde électromagnétique
- Transcrire une onde sonore en une tension électrique
- Transmettre une onde électromagnétique sur la bande FM
II - 2 : Critères d'appréciation
Les critères d'appréciation doivent répondre aux besoins du client face au produit.
Ce projet est conçu spécialement pour des essais expérimentaux.
Sa grande autonomie électrique lui assure de nombreuses heures de service.
L'utilisation d'un micro électret omnidirectionnel (suivi d'un étage haute amplification) garantit un
confort audiométrique maximum.
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I I - 3 : Facteurs de succès
Les facteurs de succès sont l'ensemble des remarques d'appréciation du client face
au produit :
- la possibilité de régler la sensibilité du micro électret omnidirectionnel
- une réalisation rapide et fiable
- un ensemble compact et simple
- un réglage d'émission simple et agréable
- une consommation électrique très faible
- facilement transportable
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III : DOSSIER TECHNIQUE
Le cahier des charges et celui du besoin définis, reste à
l'entreprise à élaborer le dossier technique.
Ce dossier permet de comprendre les diverses fonctions du
module proposé : dans son usage, dans son fonctionnement global et
dans son principe.
Le dossier technique coordonne les divers services internes
de l'entreprise.
III - 1 : Diagramme structurel
DEBUT
Mise en oscillation et création d' une
onde radio d'où émission
Transcription électrique d'un son par
le micro électret omnidirectionnel
Codage du son sur l'onde radio,
d'où émission du message sonore
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III - 2 : Schéma électronique
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III - 3 : Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement est la description littérale du schéma électronique.
Un premier transistor génère une onde électromagnétique qui est définie par son amplitude et
sa fréquence d'oscillation.
Le transistor, la self et le condensateur forment l'oscillateur. Ici la boucle de contre-réaction est
réalisée par le condensateur et la self.
Un second transistor module la fréquence de l'étage oscillateur. Toute variation de tension sur
la base de ce transistor influence directement la valeur de la fréquence de l'oscillateur. Ainsi il est
possible de transmettre un message par variation de fréquence.
Le module électronique utilise un micro électret omnidirectionnel, pour transcoder un message
phonique en courant électrique. Le signal électrique est directement amplifié par un amplificateur
opérationnel.
Ce signal amplifié est directement appliqué à la base du transistor qui commande les
variations de l'oscillateur.
L'oscillateur est construit autour d'un transistor bipolaire de type NPN et de deux autres
éléments : une self et un condensateur. La self et le condensateur forment le circuit d'accord. Dès la
mise sous tension, la self et le condensateur ne réagissent pas tous les deux de la même façon. En
effet, la tension aux bornes du condensateur varie graduellement tandis que la self à l'inverse laisse
passer directement la tension. Ce qui bloque et débloque le transistor. Le transistor oscille et sa
fréquence d'oscillation est déterminée par les valeurs de la self et du condensateur.
Le second transistor commande directement le courant de collecteur du premier transistor qui
oscille. Ainsi une variation de celui-ci entraîne une variation de tension, qui à son tour influence
l'oscillateur proprement dit.
L'étage préamplificateur micro électret est assuré par un amplificateur opérationnel uA 741, dont
le gain est supérieur à 100.
Le micro électret omnidirectionnel est alimenté par une résistance de charge de 2.2 KΩ.
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A4
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I II - 4 : Liste des composants
R1
1
résistance de 1 Kilo ohms
R2
1
résistance de 220 Kilo ohms
R3
1
résistance de 2.2 Kilo ohms
R4
1
résistance de 1 Méga ohms
R5
1
résistance de 1 Méga ohms
R6
1
résistance de 56 Kilo ohms
R7
1
résistance de 220 Kilo ohms
RV
1
résistance variable verticale 2 Méga ohms
C1
1
condensateur radial électrochimique 10µF/25V
C2
1
condensateur radial électrochimique 1µF/63V
Rep.
Nb.
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Désignation
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Dessin
Symbole
Echelle :
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A4
/
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12
C3
1
condensateur radial électrochimique 10µF/25V
C4
1
condensateur polyester de 470 Nano farad
C5
1
condensateur céramique de 10 Pico farad
C6
1
condensateur céramique de 10 Pico farad
CV
1
LED
1
Diode électroluminescente rouge Φ 5 mm
TR1
1
transistor 2N 2222 (boîtier métallique)
TR2
1
transistor 2N 2222 (boîtier métallique)
CP
1
coupleur à pression pour pile 9V type 6F22
MIC
1
Micro électret omnidirectionnel
INT
1
interrupteur miniature à glissière
IC1
1
Rep.
condensateur variable de 4 à 30 Pico farad
Circuit intégré µa 741
Nb.
Nom :
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Désignation
Symbole
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Echelle :
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A4
/
13
13
SU08
1
ANT
FIL1
1
1
Support de C.I à 8 broches
Fil d'antenne
long = 70 cm
Fil rigide monobrin (pour réaliser la self)
SA123
1
CI
1
Rep.
Nb.
Nom :
Prénom :
Classe :
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long = 11 cm
Coffret
dim = 65 x 100 x 23
Circuit imprimé
dim = 64 x 54 mm
Désignation
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Dessin
Echelle :
Le :
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A4
/
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IV : DÉFINITION
Le prototype utilise des éléments dans sa conception et sa mise au point.
Ceci nécessite une définition pour chaque phase successive de fabrication. Elles
serviront de base pour la fabrication de l'objet par l'entreprise.
IV - 1 : La modulation de fréquence
La modulation de fréquence consiste à moduler une fréquence d'émission pour transmettre un
message. Un oscillateur oscille sur une fréquence F, le codage du signal à transmettre se fait de manière à
ce que l'écart entre la fréquence modulée et la fréquence de référence F soit proportionnel au signal à
transmettre. Le récepteur décode ainsi le message en restituant l'écart entre la fréquence reçue et celle de
référence F.
IV - 2 : L'oscillateur en haute fréquence
Le principe de base d'un oscillateur est de générer des signaux périodiques, de forme connue et
stable.
La structure de l'oscillateur est simple, il s'agit d'une boucle de réaction, qui utilise un transistor
bipolaire type NPN, avec une cellule de réaction réalisée par un condensateur et une self.
IV - 3 : Calcul de la self
Le calcul de la self S est une difficulté pour tous les projets radio-transmission. Il n'existe pas de règle
précise, mais un calcul moyen.
Ainsi dans le cas d'une bobine cylindrique à air de longueur L (en cm), de diamètre D (en cm), et de
nombre de spire N, la valeur de la self est :
S (en micro-henry) = (D x D x N x N) / (45 x D + 102 x L)
IV - 4 : Le micro électret omnidirectionnel
Le micro électret omnidirectionnel est constitué de deux parties :
- un transducteur qui convertit le signal audio en courant électrique
- et un transistor FET qui amplifie ce courant électrique
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15
V : RÉALISATION PRATIQUE
V - 1 : Opération de brasure
Pour réaliser une brasure, il suffit de chauffer l'ensemble des parties métalliques des éléments à
assembler. Puis de faire fondre du fil dit à "souder" sur les conducteurs. Une bonne brasure se reconnaît à
son aspect clair et brillant. Procédure qui ne doit pas dépasser plus de 4 secondes de temps de chauffe.
- maintenir le fer à souder comme un stylo
- chauffer à l'aide de la pointe du fer à souder en la plaquant sur la pastille cuivrée et la
patte du composant simultanément
- approcher le fil d'étain jusqu'au contact avec la pointe du fer à souder et la patte du
composant
- l'étain se répand par fusion
- retirer le fil d'étain lorsque le dépôt est suffisant
- ôter le fer à souder
- vérifier la brasure
- dans le cas d'une mauvaise brasure : chauffer la brasure en question puis à l'aide de la tresse
ou de la pompe à dessouder retirer la brasure. Attendre quelques instants, et recommencer l'opération de
brasure.
V - 2 : Opération d'implantation
L'insertion des résistances et des capacités est assez aisée : à l'aide d'une pince plate on
cintre les divers éléments. Avec une pince coupante plate on coupe les pattes des composants
débordantes, de façon qu' elles ne dépassent pas plus de 1mm par rapport à la surface cuivrée.
Pour l'implantation de la LED, un gabarit est préférable.
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A4
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16
V - 3 Opération de perçage du circuit imprimé
* percer au Φ = 1.2 mm
◆ percer au Φ = 2 mm
percer le reste au Φ = 0.8 mm
**
**
*
◆
*
*
*
◆
Vue face cuivrée
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A4
/
17
17
V - 4 Opération de perçage du coffret
Perçage du couvercle
23
54,5
31.5
55
100
12
Φ5
Φ 5.5
6.5 6
65
fond
couvercle
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A4
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18
18
Perçage du fond
Vue intétieure du fond du boîtier
Φ2
19
10
Vue de dessus
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Le :
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A4
/
19
19
VI : FABRICATION
VI - 1 : Typon
Vue face cuivrée
Vue côté composants
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20
20
VI - 2 : Synoptique d 'implantation
antenne
Self
C5
C6
c
TR1 b
e
CV
b
c
e
TR2
C4
R7
R2
RV
R6
IC1
C3
- 9V
-
+
R5
R4
LED
+
C1
+
R1
+
C2
-
-
MIC
R3
INT
+ 9V
Vue côté composants
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Le :
/
A4
/
21
21
VI - 3 : Instruction de montage
VI.3.1
- Braser les résistances R1 à R7
R7
R2
R6
R5
R4
R1
R3
Vue côté composants
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Le :
/
A4
/
22
22
VI.3.2
- Braser le support du circuit intégré
SU 08
Vue côté composants
Nom :
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/
A4
/
23
23
VI.3.3
- Braser les condensateurs :
- céramique C5 - C6
- polyester C4
- électrochimique C1 à C3 en respectant leur polarité (voir le schéma)
- ajustable CV
C5
C6
CV
C4
C3
-
+
C1
+
+
C2
-
-
Vue côté composants
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A4
/
24
24
VI.3.4
- Braser les transistors TR1 et TR2 en respectant leur polarisation, comme indiqué sur le schéma
c
TR1
TR2
b
b
c
e
e
Vue côté composants
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/
A4
/
25
25
VI.3.5
- Braser :
- la résistance variable RV
- le micro électret omnidirectionnel MIC en respectant son sens de montage (la masse côté -), comme
indiqué sur le schéma ci dessous
- et l'interrupteur à glissière INT
RV
MIC
INT
Vue côté composants
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/
A4
/
26
26
VI.3.6
- Braser la LED, à une hauteur de 10 mm entre le C.I. et le dessous la LED, en plaçant la plus grande patte
du côté (+)
Astuce pour positionner la LED à une hauteur de 10 mm par rapport à la surface du circuit imprimé :
- réaliser un gabarit à partir d'un morceau de carton fin (hauteur 10 mm, longueur 30 mm)
- intercaler celui-ci entre les pattes de la LED et le circuit imprimé
- braser la LED
12345678901234
12345678901234
12345678901234
10
C.I.
LED
+
-
Vue côté composants
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/
A4
/
27
27
VI.3.7
- Braser le coupleur à pression pour pile :
le fil rouge au point (+ 9V) et le fil noir au point (- 9V)
- Braser le fil d' antenne au point "ant"
- Braser la self
- Enficher le C.I µa 741 dans son support 8 broches
Astuce pour réaliser la self :
prendre le fil monobrin et effectuer 5 tours sur un mandrin (ou foret) de diamètre 3 mm.
Dans cette position couper les 2 extrémités du fil (longueur environ 10 mm) et dénuder les.
Oter la self ainsi réalisée du mandrin (délicatement sans la déformer) et braser la aux points "L1" et "L2"
antenne
Self
L1
ant
L2
µa 741
- 9V
fil noir
fil rouge
+ 9V
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/
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28
Positionnement du C.I. dans le boîtier
Passer le fil d'antenne dans le trou prévu à cet effet
Placer le circuit imprimé au fond du boîtier (côté antenne)
- option 1 : fixer le C.I. par un point de colle thermofusible au fond du coffret
- option 2 : le C.I. peut ne pas être collé, car compte tenu de son encombrement et de la place
disponible, les fils, la LED et l'interrupteur plaquent le C.I. au fond du coffret, évitant ainsi qu'il ne
bouge
antenne
PILE
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Le :
/
A4
/
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29
VII : TEST TECHNIQUE
Le produit sera mis en vente, il devra au préalable subir des
tests techniques, qui assureront son mode d'emploi et la rédaction de sa
notice d'utilisation, ainsi que la notice technique pour d'éventuelles
réparations.
VII - 1 : Norme électrique
Les fils de couleur noire sont reliés au potentiel négatif. Les fils de couleur rouge sont
reliés au potentiel positif. Les autres couleurs sont utilisées pour les autres connexions du
montage.
VIII : UTILISATION
- L'émetteur est réalisé à titre expérimental dans un but pédagogique uniquement, suivant la
législation française la possession et l'usage d'émetteur sur la bande dite "FM" est interdite.
VIII - 1 : Notice de réglage
La notice de réglage accompagne le produit. Elle explique comment utiliser l'émetteur et informe de
la réglementation du produit suivant la législation en vigueur.
La mise en service est simple. Allumer le poste radio et placer vous sur une fréquence libre.
Approcher l'émetteur et mettez le en marche. A l'aide d'un tournevis isolant, tourner doucement le
condensateur variable de l'émetteur jusqu' à obtenir un sifflement par effet Larsen dans le poste radio. A
ce moment vous êtes "calé", vous pouvez parler et transmettre.
La résistance variable interne ajuste la sensibilité du micro électret omnidirectionnel que l'on peut
régler à sa convenance. En pratique positionner la à mi-course.
L'emplacement de l'émetteur détermine son bon fonctionnement. Eviter de placer l'émetteur à côté
de toute source métallique conductrice ou électrique : exemple mobilier métallique, grand miroir,
canalisation cuivrée, etc.
La porté de l'émetteur est fonction des matériaux que les ondes radio doivent traverser. L'atténuation est
de 10% pour le bois, de 30% pour la brique et de 75% pour le béton.
L'emplacement géométrique agit sur la qualité de l'émission, en effet un émetteur placé en hauteur
aura plus de porté qu'un autre placé au ras du sol.
De même il existe aussi des directions géométriques par rapport au plan horizontal où la distance
de réception est plus grande. Ces directions géométriques se repèrent par rapport à l'axe central de la self.
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Le :
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30
Code des Résistances
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
1
Couleur
Noir
Marron
Rouge
Orange
Jaune
Vert
Bleu
Violet
Gris
Blanc
Or
Argent
1 Chifffre
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
123
123
123
123
123
123
123
123
123
123
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
2
M
T
2 Chiffre
Multiplicateur
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x1
Ω
x 10
Ω
x 100
Ω
x 1 000
Ω
x 10 000
Ω
x 100 000
Ω
x 1 000 000 Ω
x 10 000 000 Ω
x 0.1
x 0.01
Ω
Ω
Tolérance
+/+/-
1
2
%
%
+/+/+/+/-
0.5
0.25
0.10
0.05
%
%
%
%
+/+/-
5
10
%
%
Exemple :
Rouge - violet - orange - Or
Nom :
Prénom :
Classe :
c CENTRAL MEDIA
= 2 7 x 1 000 Ω
= 27 000 Ω
= 27 KΩ
CENTRAL MEDIA
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Tolérance + 5 %
Tolérance + 5 %
Tolérance + 5 %
Echelle :
Le :
/
A4
/
31
31
Code des Condensateurs Céramiques
et Polyesters Européens
470n K
1 Chifffre
2 Chiffre
3 Chiffre
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ou
Lettre
p = picofarad
n = nanofarad
470n K
Lettre
G
J
K
M
Tolérance
+/+/+/+/-
2
5
10
20
%
%
%
%
Exemple :
470 n K
Nom :
Prénom :
Classe :
c CENTRAL MEDIA
= 4 7 0 x 1 nanofarad
Tolérance + 10 %
= 470 nanofarad
Tolérance + 10 %
CENTRAL MEDIA
ÉMETTEUR F.M.
KCM 494
Site internet http://www.centralmedia.fr
Echelle :
Le :
/
A4
/
32
32
Code des Condensateurs Céramiques
et Polyesters NON Européens
1 Chifffre
2 Chiffre
Multiplicateur
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x1
x 10
x 100
x 1 000
x 10 000
x 100 000
x 1 000 000pf
x 10 000 000
x 100 000 000
x 1 000 000 000
224 K
ou
224 K
Lettre
pf
pf
pf
pf
pf
pf
G
J
K
M
Tolérance
+/+/+/+/-
2
5
10
20
%
%
%
%
/
/
pf
pf
pf
Exemple :
224 K
Nom :
Prénom :
Classe :
c CENTRAL MEDIA
= 2 2 x 10 000 pf Tolérance + 10 %
= 220 000 pf
Tolérance + 10 %
= 220 nanofaradTolérance + 10 %
CENTRAL MEDIA
ÉMETTEUR F.M.
KCM 494
Site internet http://www.centralmedia.fr
Echelle :
Le :
A4
33
33
Kits disponibles
Alarme de voyage
( 2 projets différents )
Alarme LDR (optoélectronique)
( 2 projets différents )
Alarme par contact (mécanique)
( 2 projets différents )
Alarme personnelle
( 1 projets différent )
Alarme magnétique
( 2 projets différents )
Alarme simple optoélectronique
Alimentation et chargeur solaire
Amplificateur téléphonique
Arbitre électronique
Attente téléphonique
Basket Ball électronique
( 2 projets différents )
Carillon musical
( 2 projets différents )
Carte musicale
Chargeur solaire
Chenillard
Dé électronique
Emetteur FM
Enceinte amplifiée pour baladeur
( 12 projets différents )
Feu arrière de stop pour vélo
Feu arrière de stop + clignotant + position
pour vélo
Flash
( 4 projets différents )
Fontaine lumineuse simple
Fontaine lumineuse « Arc-en-ciel »
Golf musical électronique
Horloge
Horloge + porte-stylo
Horloge + porte-stylo + bloc-note
Horloge Pyramide «Arc-en-ciel»
Horloge canette
Nom :
Prénom :
Classe :
c CENTRAL MEDIA
Horloge escargot
Horloge solaire
( 2 projets différents )
Interphone duplex
Jeux vidéo
( 2 projets différents )
Karaoké
( 2 projets différents )
Kits d’énergie solaire éducatif
( 4 projets différents )
Porte-clés lumineux
( 3 projets différents )
Porte-clés siffleur et lumineux
Porte-clés musical et lumineux
Radio FM
Robot 6 ème éviteur éviteur d’obstacle
( 4 versions différentes )
Robot « Moustache » éviteur d’obstacle
Robot « Explorer » éviteur d’obstacle
Robot « Explorer » télécommandé
Robot « lunaire » sonore
Robot « lunaire » suiveur de lumière
Robot solaire 6 ème "éviteur d'obstacle"
Vélo modèle réduit
Sablier
Set de bureau
Set de bureau pivotant
Sirène + torche de vélo
Soucoupe magique « Arc-en-ciel »
Testeur de continuité
Testeur d’habileté avec remise à zéro
( 2 projets différents )
Thermomètre
Nouveauté 2006/2007
Quad 6 ème
Voiture solaire 6 ème
Hand Skate board + finger Skate Board
Aéropropulseur 6 ème
Robot 5 ème suiveur de ligne
Robot 5 ème suiveur de lumière
CENTRAL MEDIA
ÉMETTEUR F.M.
KCM 494
Site internet http://www.centralmedia.fr
Echelle :
Le :
/
A4
/
34
34
CENTRAL
MEDIA
116, avenue Aristide Briand
93155 LE BLANC MESNIL Cedex
Tél. 01 48 65 45 59
Fax : 01 48 65 45 65