Synthèse du TP « Acquérir l`info de fin de course

Synthèse du TP « Acquérir l’info de fin de course »
1° Dans la chaîne d'énergie, quelle fonction est susceptible de produire le couple pour le
cisaillement de l'embase?
Le couple étant une composante mécanique de la puissance mécanique on peut raisonnablement
dire que c’est le moto-réducteur qui le produit.
2° On peut admettre qu'en fin de demi cycle en ouverture ou en fermeture, le courant augmente
fortement dans le moteur, cela sous entend que le couple mécanique augmente. La puissance
électrique du moteur s'exprimant Pe = U.I, la puissance mécanique s'exprimant Pm= C.W avec C:
couple moteur et w : Vitesse angulaire du moteur
Comment évolue U au moment du blocage de l'axe du moteur.
Pe = Pm aux pertes près, lorsque le blocage intervient le couple moteur devient plus important
faisant croître le courant d’induit, la vitesse devenant quasi-nulle la tension aux bornes du
moteur tend vers 0 volt.
3° Quelle grandeur est donc prélevée pour informer la fonction "Traiter" de la fin de course de
l'effecteur.
On peut imaginer que l’espace restreint autour de l’effecteur ne permet pas d’acquérir les infos
de fin de course à l’aide de capteur traditionnel, c’est donc l’évolution de la tension aux bornes du
moteur qui est surveillée et les variations tendant vers 0 qui sont détectées.
Soit les ressources techniques : Schéma fonctionnel ,le schéma structurel , la nomenclature
de l'ensemble étudié.
4° En observant les chronogrammes des signaux suivants, quelle est la nature des signaux fdc1
et fdc2 qui caractérisent la fin de course de l'effecteur.
Le basculement
de fdc1 et fdc2
est observé , la
nature du signal
est logique
5° en utilisant le schéma fonctionnel, identifier sur le schéma structurel les ports d'entrée (
lignes d'entrées) du microcontrôleur mis en jeu dans la détection du couple de fin de course de
l'effecteur dans les deux sens.
Pa0 et Pa1 sont les lignes d’entrée permettant d’acheminer les signaux véhiculant les fins de
course de l’effecteur.
6° Identifier en l'encadrant sur le schéma structurel papier la structure de la chaîne
d'acquisition étudiée qui assure la fonction étudiée.
7° Utiliser la nomenclature pour caractériser chacun des composants de la structure de la chaîne
d'acquisition.
R12 Résistance CMS 1,8 KΩ 5%
R13 Résistance CMS 1,8 KΩ 5%
R18 Résistance CMS 820 Ω 5%
R19 Résistance CMS 820 Ω 5%
D8 Ultrafast Diode (BAS 16)
D9 Ultrafast Diode (BAS 16)
D1 Zener Diode (BZV55 B15) Vz=15 volts
D2 Zener Diode (BZV55 B15)
IC4 Quad CMOS 2 inputs -AND (HCF4081 BM1)
IC3 Dual Photocoupler (PC825
8° Mettre en oeuvre l'outil ISIS_PROFESSIONAL pour:
Editer la structure mise en évidence .
Editer les stimulis Mp et Mn en vous aidant des chronogrammes de H+ et H-voir (lien question
3°)
Simuler le fonctionnement de la structure.
Reproduire les signaux V PA0 et VPA1 en concordance temporelle avec M+ et M-.
L’observation des oscillogrammes des tensions aux bornes du moteur ci dessous permettait
d’éditer des stimulis en tout ou rien ( relatif ) une table de vérité ou encore des stimulis
temporels permettant d’établir des chronogrammes.
+40 volts
t (s)
-40 volts
Exploitation des résultats :
Voir feuille « résultats attendus »
Au regard des signaux tracés, justifier l'emploi d'un opto coupleur pour assurer la détection du
couple maximale et de portes logiques pour adapter les signaux obtenus destinés au
microcontrôleur IC5 .
Données ressources
Un optocoupleur est un dispositif composé de deux éléments indépendants , mais
optiquement couplés à l'intérieur d'une enveloppe parfaitement étanche aux influences
lumineuses extérieures.
Les deux éléments constitutifs de ce dispositif sont à l'entrée, un photo émetteur, dans le
visible ou l'infrarouge et à la sortie un photo récepteur, une photodiode ou le plus souvent un
phototransistor voir un photo triac( interrupteur bilatéral):
L'émetteur d'entrée est alimenté sous un courant If , provoquant une émission lumineuse, reçue
par la base du photo transistor (photo-base) ,on obtient un courant Ic limité par Rc provoquant
une tension Us .
Isolons la structure élaborant VpA0
VR1
VR1bis
I
Vdel
VfD1
Vce
vz
VR2
Une tension nominale de 40 volts sur M+ et 4 volts sur M- provoque une tension V Moteur de 36
volts .
Les conditions de conduction des diodes sont requises car dans ce cas :
V Moteur > Vz+ Vf (BAS16)+ Vf Del
Voir document constructeur.
A partir de la loi d’additivité on peut déterminer le courant circulant dans la diode puis prouver
en utilisant le CTR de l’optocoupleur le courant IC du photo transistor et valider l’état de
saturation de ce dernier (« 0 ») ....
Vmoteur = VR1+ Vdel +VfD1+Vz+VR2 =
Donc I =
(R1+R2).I + Vdel + VdfD1 + Vz
VMoteur Vdel vfD1Vz
R1R2
I=If= 10mA si IC =If.ctr avec ctr =50% voir doc. Constructeur
Avec IC= 5 mA Le phototransistor est saturé et Vce tend vers 0 volt
correspondant à un niveau logique « 0 ».
Le cas échéant si V Moteur tend vers 0 v , les diodes sont bloquées car leur tension de seuil ne
sont pas atteintes.
I=If= 0 donc Ic= 0 le phototransistor est bloqué et la tension relevée entre collecteur et
émetteur se trouve être 5 volts ( « 1 »).
Que peut t-on conclure quant à l’autre branche du circuit ?
Elle est identique dans sa structure mais les éléments polarisés sont inversés, elle répond donc
au même besoin de détection de fin de course mais pour l’autre sens de rotation (tension aux
bornes du moteur inversée)