I.Analyse fonctionnelle de FP1 : Schéma fonctionnel : Entrées

I.Analyse fonctionnelle de FP1 :
Schéma fonctionnel :
Actions manuelles du kiné
FP1 :
Actions manuelles du tech
Régler et acquérir les paramètres de
fonctionnement
Mot binaire de 3 bits
VCONS
VREG
Entrées :
Action manuelles du kiné : intervention sur les boutons de réglages
Actions manuelles du technicien : intervention sur les 2 potentiomètres
Sorties :
VCONS : tension image multiplexée des paramètres de consigne
VREG : tension image multiplexée des paramètres réglés par le technicien
Les signaux de sortie sont exploités par une fonction secondaire de FP3 : FS34 => conversion
analogique numérique.
Explication de la fonction :
Sur le schéma structurel, on observe que le circuit U9 est un double multiplexeur
démultiplexeur 4 voies.
Sur la sortie VCONS, 4 signaux peuvent apparaître à un instant donné :
Pos ext, Pos flex, Speed et Vpot ref
Sur la sortie VREG, 2 signaux peuvent apparaître à un moment donné :
Iflex et Iext
Conclusion sur FP1 : Le principal intérêt de la fonction est d’acquérir et de traiter les
informations en entrées tout en économisant des entrées pour le microcontroleur.
II. Analyse fonctionnelle de FP2 :
Schéma fonctionnel :
FP2 :
Actions manuelles du patient
Etablir les commandes marche arrêt
inversion
GO
START/STOP
Explication de la fonction :
Les chronogrammes suivants illustrent la prise en compte de l’information « appui sur la
poignée de commende par le patient » :
III.Analyse fonctionnelle de FP3 :
Schéma fonctionnel :
VBAT
Voltage
D2D1D0
RXD
FP3 :
VPOT
Superviser et générer des
commandes vers le moteur
VPOT-MAX
ILOAD
VMOTA, VMOTB
IMOT
Explication de la fonction :
Sur le schéma structurel, on peut observer les composants TR1, TR4, TR3, TR6.
Il s’agit de transistors MOS à canal P et à canal N.
Phase d’extension :
GO => NL1
S+ => NL1
S- => NL0
TR5 et TR6 sont saturés et TR4 commandé par PWM.
Le courant circule de VA à VB : VA – VB = sens positif. Extension de l’attelle.
Phase de flexion :
GO => NL1
S+ => NL0
S- => NL1
TR2 et TR3 sont saturés et TR1 commandé par PWM
Le courant circule de VB à VA : VA – VB = sens négatif. Flexion de l’attelle.
TXD
VIMOT
VA, VB
Conclusion sur FP3 :
L’intérêt de distribuer l’énergie au moteur par le biais d’une interface typer « pont en H » est
de pouvoir inverser le sens de rotation du moteur et de l’arrêter. La raison pour laquelle on
commande cette interface avec le signal PWN est que de cette manière, on pourra faire varier
la vitesse de rotation.
IV.Analyse fonctionnelle de FP4 :
Schéma fonctionnel :
FP4 :
Action manuelle du tech
Capter la position angulaire
VPOT REF
VPOT
VPOT MAX
Explication de la fonction :
VPOT REF est la tension de référence d’alimentation 5V. Le microcontrôleur doit donc
constamment comparer VPOT REF pour savoir la position angulaire.
Les tensions couvertes par le déplacement du potentiomètre de position angulaire sont de 0V
à 5V ; ce qui correspond à une plage de positions angulaires variant de -5° à 115°.
Conclusion sur la fonction :
La position angulaire doit être contrôlée à chaque instant. SIG est le signal image de la
position angulaire instantanée. VSIG = VPOT car d’après le schéma structurel, le rôle du
circuit en question et de réaliser une adaptation d’impédance entre le potentiomètre et le
convertisseur analogique.
V.Analyse fonctionnelle de FP5 :
Schéma fonctionnel :
FP5 :
ILOAD
VIMOT
Acquérir les informations
représentatives de l’effort et de la
vitesse
VMOTA
VMOTB
Explication de la fonction :
FS51 :
D’après le schéma structurel, le non inverseur U3-A réalise une amplification donc ILOAD
est proportionnel à VIMOT. Le rôle des résistances dans le montage est d’avoir une image de
l’intensité en fonction de la tension. Pour un moteur à courant continue, la relation qui lie le
couple électromqgnétique fourni et le courant absorbé est C = K.I .
C : couple électromagnétique
I : courant absorbé par l’induit
K : constante liée à la constitution d’un moteur
On en déduit que ILOAD est le signal représentatif de l’effort exercé sur l’attelle.
FS52 :
L’ensemble R20, R19 et C2 réalise un filtre passe-bas de fréquence de coupure inférieure à 3
Hz. Les signaux qui apparaîtront alors sur les entrées non inverseuses du circuit U4 seront des
tensions continues.
Pour U4-B on a alors, v+ = VMOTA
Pour A4-C on a alors v+ = VMOTB
VMOTA et VMOTB sont donc représentatives de l’information « vitesse de rotation » du
moteur.
VI. Analyse fonctionnelle de FP6 :
Schéma structurel :
FP6 :
D0
D1
Elaborer des informations
lumineuses : « Marche, Défaut »
Signal lumineux
clignotant ou non
D2
Explication de la fonction :
Pour signifier que le système est bien alimenté, il doit y avoir un NL1 sur D0.
Pour signifier que le système doit subir une opération de graissage et d’entretien, il faut un
signal carré, la diode D1 va clignoter.
Pour signifier que le système présente une anomalie au niveau de la poignée de commande, il
faut un NL1 sur D1, orange fixe sur la diode.
Pour signifier que le système présente une anomalie autour du circuit électronique ou du
capteur, il faut un NL1 sur D2, rouge fixe sur la diode.
Conclusion sur la fonction :
Pour signifier diverses informations, on a établit un code avec des diodes de couleurs qui
s’allumeront ou clignoteront selon la bonne marche ou non de l’appareil.
VII.Analyse fonctionnelle de FSA :
Explication de la fonction :
FSA2 :
Les composants C11, C12, C38, C40 et c38c49 réalisent un filtrage pour l’alimentation à
découpage.
La diode transil quant à elle permet d’écrêter la tension avec un temps de réponse très rapide.
On en déduit que le rôle du composant PRO1 est de protéger des surtensions qui apparaissent
en sortie de l’alimentation à découpage.
FSA3 :
Vcc est une tension régulée de 5V car elle est en sortie d’un régulateur.
FSA4 :
Il est nécessaire d’avoir une tension inférieure à 5V pour le convertisseur et donc d’avoir une
tension image de Vbat avec un coefficient de 0,32.
VIII.Caractéristiques de l’existant :
Capteur d’angle :
Pour une extension maximale, on a VPOTmin = 150 mV.
Pour une flexion maximale on a VPOTmax = 1,85 V.
Pour vérifier la linéarité du capteur, c’est-à-dire l’information de sortie proportionnelle à
l’angle résumé, on peut faire un graphique représentant VPOT pour différents angles :
-5°
115 mV
20°
450 mV
40°
720 mV
60°
1V
80°
1,3 V
100°
1,6 V
115°
1,85 V
Commande de l’actionneur :
Il s’agit d’un convertisseur électromagnétique.
Quand on configure une rééducation entre 0° et 100° et qu’on règle à la vitesse minimum, la
durée de l’état haut de PWM est de 5 us tandis que quand on règle à la vitesse maximum ; la
durée à l’état haut de PWM est de 20 us.
On peut en déduire que la vitesse est proportionnelle à l’état haut de PWM.
Cependant, en phase d’arrêt et à l’occasion d’un mouvement inversé le signal PWM reste au
niveau logique 0. On peur supposer que PWM n’est pas le seul signal de commande du
convertisseur.
IX.Etude l’alimentation à découpage :
Le modèle de l’alimentation à découpage utilisé est une PSA 45W 120V.
Voici ces principales caractéristiques :
Plage de tension d’entrée : 90V => 264V
Plage de fréquence admise en entrée : 47 Hz => 63 Hz
Courant d’entrée nominal efficace consommé : 1A pour 120V et 0,5A pour 240V
Courant d’entrée nominal en sortie : 20A max pour 120V
Durée probable de fonctionnement : 100 000 heures
Courbe de Vbat en fonction de Ibat :
Ibat (A)
Vbat (V)
2
1.8
1,5
1,3
1,1
1
0,8
0,6
0,4
0,2 0,1 0,05 0,01
11,83 11,85 11,88 11,9 11,92 11,93 11,95 11,97 11,98 11,99 12 12
12
On observe que quelque soit l’intensité demandée, Vbat reste presque tout le temps constant ;
elle varie très peu. On en conclut que l’alimentation est bien dimensionnée si le courant max
demandé par le moteur et les cartes interfaces et micro n’excède pas 2A.