Conception et Simulation de schémas sur QUCS

Conception et Simulation de schémas sur QUCS

 

Auteur: Ramatoulaye Dramé,technicienne supérieure en Génie électrique ESP-Dakar

 

Résumé

 

Nouvellement stagiaire à DEFAR-Sci, la conception et la simulation de schémas électroniques par un logiciel appelé QUCS fera l’objet de mon initiation mais aussi du présent article.Nous procéderons donc  à une présentation du logiciel, suivi d’un exemple de simulation avec comme appui l’exercice 4 du baccalauréat Sénégalais série S1 de 2008 .

 

DAKAR, le 22/11/2018

DEFAR-Sci

 

Quite Universal Circuit Simulator(QUCS)

 

Présentation de QUCS

 

QUCS est un logiciel gratuit qui permet de concevoir des schémas électroniques et d’en vérifier le comportement grâce à la simulation. Il peut être utilisé sur Linux, Windows, FreeBSD,  MacOS, NetBSD, Solaris.

Il dispose d’un environnement de travail simple qui se présente comme suit :

Image1: Environnement de travail de QUCS

À droite, nous avons un onglet qui donne accès aux différents composants, à la librairie, aux projets en cours enregistrés et aussi aux types de fichiers joints aux projets.

De l’autre côté se trouve l’espace permettant la conception des idées schématiques.

Sur la barre d’outils, il y a divers icônes pouvant servir à la réalisation des schémas mais aussi à la sauvegarde des projets.

En ce qui concerne les composants, ils sont classés par type. Par exemple, les résistances se trouvent dans la catégorie composants discrets et les diodes dans la catégorie composants non-linéaires. Pour les mettre dans la zone de schéma, il suffit de double cliquer sur les composants et de les placer.

 

Conception et Simulation sur QUCS

 

Nous aurons comme illustration l’exercice 4 du BAC S1 2008 comportant trois schémas et donnant des résultats différents selon le branchement de l’oscilloscope.

Au passage, l’oscilloscope est un appareil de mesure électronique de représentation graphique d’une ou plusieurs tensions variables en fonction du temps. La représentation se fait par des courbes appelées oscillogrammes.

Les figures de l’exercice comportent :

  • Une source de tension  alternative de 4V et de fréquence f= 167 Hz (Hertz)
  • Une résistance R1 de 50 Ohms
  • Une bobine L1 de 30 mH (milli Henry) avec une résistance interne R de 50 Ohms
  • Un condensateur C1 de 6.75 uF (microFarad)

Pour la conception des circuits, nous procéderons d’abord par le placement des composants et leur liaison grâce à l’icône fil disponible sur la barre d’outils. Ensuite, il faudra déterminer les caractéristiques de chaque composant.

Il n’y a pas de schéma d’oscilloscope mais sa représentation se fera par la masse (ground) et l’outil « Nom de l’équipotentielle » qui permettront de déterminer le dipôle dont on veut mesurer la tension.

Image 2 : Schéma de la figure 1 de l’exercice.

y1 : permet de déterminer le dipôle dont nous voulons voir la tension et comportant R, L1, C1, R1

y2: permet de déterminer le dipôle comportant  L1, C1, R1

La particularité avec QUCS est qu’il dispose d’une liste de différents types de simulations. Ainsi avant de simuler, il faudra placer le bloc adéquat.

Image 3: les différents types de simulation disponible

Dans cet exercice, nous devons représenter les courbes en fonction du temps et c’est le bloc simulation en régime transitoire qui le permet. Aussi, faudra-t-il le placer et le configurer en définissant le temps de visualisation (en générale multiple de la période).

Après avoir réglé tous les détails, la simulation peut être lancée.

Un  nouvel onglet s’ouvrira et permettra de déterminer le type de diagramme que l’on veut utiliser.

Pour notre cas nous choisirons le diagramme cartésien.

Image 4 : onglet pour le choix des diagrammes

Une fois le diagramme choisi, nous aurons une fenêtre qui nous donnera les tensions des dipôles nommés antérieurement et et permettra de caractériser leur mode de présentation. Il suffira de double cliquer sur le nom pour l’ajouter au repère.

Image 5 : résultat simulation de la figure 1 de l’exercice.

Le même procédé se fera pour les autres figures.

Image 6 : Schéma de la figure 2 de l’exercice.

y1 : permet de déterminer le dipôle dont nous voulons voir la tension et comportant R1

y2: permet de déterminer le dipôle comportant  L1, C1, R1

Image 7: résultat simulation figure 2 de l’exercice.

 

Image 8 : schéma de la figure 3 de l’exercice.

y1 : permet de déterminer le dipôle dont nous voulons voir la tension et comportant R1

y2: permet de déterminer le dipôle comportant  L1, C1, R1, R

Image 9: résultat simulation figure 3 de l’exercice.

 

En observant toutes les figures, nous pouvons déduire que les résultats diffèrent et pouvons conclure que selon la position de la masse et du « Nom d’équipotentiel », les dipôles considérés changent.

Les différences des tensions sont clairement explicitées ainsi que d’autres propriétés plus avancées.

Ce présent article aura  résumé le mode de fonctionnement de QUCS avec un exercice à l’appui. Quant à l’étude plus avancée des résultats qu’il peut donner, les prochains articles les mettront certainement en exergue.

 

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