1 Académie de REIMS | BAC STI Epreuve de Construction

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BAC STI Epreuve de Construction Electronique
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Dossier Projet 2007
Projet Bac 2007
Appareil de mobilisation passive du genou et de la hanche
KINETEC Adventa +
1
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
2
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Présentation du projet :
2
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
3
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Sommaire :
3
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
4
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CARTE 100
4
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
5
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100.1 – Carte 100 Présentation :
5
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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100.2 - Schéma d’implantation Carte 200 :
6
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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100.3 - Schéma structurel de la Carte 100 :
7
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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100.4 - Nomenclature de la Carte 100 :
PT101 à PT110
Point test
RF
Refroidisseur pour TO220
WA 400-9P
R101 à R104
Résistance 100 k
¼ W,  5 %
R105
Résistance 1 k
¼ W,  5 %
R106
Résistance 220 
¼ W,  5 %
P101
10 k multi tours
P102
220  multi tours
C101
Condensateur 330 nF
Plastique
C102
Condensateur 100 nF
Plastique
C103-C104
Condensateur 330 µF
Electrochimique 16V
L101
SELF antiparasites
RN112 1,2/02 Schaffner
D101
Diode 1N4007
CI102
Régulateur 7805
CI101
LM 324
J1
Connecteur DIN 2 X 32
coudé mâle
J2
Embase DIN femelle
coudée 7 broches pour C.I.
Réf : COWB71 Electronique Diffusion
REPERES
DESIGNATION
CARACTERISTIQUES
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Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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Carte 200
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200.1 – Carte 200 Présentation :
La carte 200 est la carte « commande moteur ». Celle-ci contient les fonctions :
 A25 – Détecter une surcharge.
 A24 – Faire varier la valeur moyenne et le sens d’une tension ( sauf A244 )
A241 : Elaborer un signal rectangulaire de fréquence fixe de rapport cyclique variable et d’amplitude
0V / 12V, ce sont les CI201 et CI202 qui gère cette partie du fonctionnement avec en sortie la tension
MLI12V.
A242 : Adapter les niveaux de tensions, cette partie constituée par le CI204 permet l’adaptation du
MLI12V en MLI5V, le rapport cyclique reste donc le même au point test MLI12V et MLI5V, seul
l’amplitude varie.
A243 : Commuter une tension de forme rectangulaire, de rapport cyclique variable et de sens
variables ( CI205 ) avec en sortie Imot, l’image du courant dans le moteur.
A251 : Convertir un courant en une tension avec entré Imot ( courant traversant le moteur ). R205
permet cette conversion
A252 : Filtrer et amplifier, le circuit RC situé dans le montage réalise le filtrage et le CI206 ( LM324 )
permet d’amplifier la tension.
A253 : Elaborer 5 tensions de références.
A254 : Sélectionne une tension analogique parmi cinq. Le CI203 accompagné des 5 potentiomètres
P201 à P205 permet de sélectionner une référence de surcharge pour chaque vitesse. ( RefSurcharge )
A255 : Comparer deux tensions analogiques. Le CI207 ( LM311 ) permet de comparer Ref-Surcharge à
la tension IMAGE Imot pour deduire si oui ou non une surcharge est detecté.
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200.2 - Schéma d’implantation Carte 200 :
11
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200.3 - Schéma structurel de la Carte 200 :
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200.4 - Nomenclature de la Carte 200 :
PT201 à PT213
Point test
R201-R202
Résistance 10 k
¼ W,  5 %
R203
Résistance 4,7 k
¼ W,  5 %
R204
Résistance 10 
¼ W,  5 %
R205
Résistance 0,22 
5W,  5 %
R206
Résistance 220 
¼ W,  5 %
R207
Résistance 680 
¼ W,  5 %
R208
Résistance 47 k
¼ W,  5 %
R209
Résistance 4,7 k
¼ W,  5 %
R210
Résistance 1,5 k
¼ W,  5 %
R211
Résistance 15 k
¼ W,  5 %
R212 à R216
Résistance 1,2 k
¼ W,  5 %
R217
Résistance 100 
¼ W,  5 %
R218
Résistance 5,1 k
¼ W,  5 %
R219
Résistance 12 k
¼ W,  5 %
R220-R221
Résistance 5,1 k
¼ W,  5 %
P201 à P205
10 k trimmer
Multi tours
C201
3,3 nF
Plastique
C202-C203
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
C204
Condensateur 1 µF
Electrochimique 16V
C205
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
C206-C207
Condensateur 22 nF
Plastique
C208
Condensateur 100 nF
Plastique
C209
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
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C210
Condensateur 47 µF
Electrochimique 16V
C211
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
Condensateur 1 µF
Electrochimique 16V
47 nF
Plastique
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
Condensateur 100 nF
Plastique
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
C212-C213
C214
C215
C216-C218
C217
D201-D202
Diode BYV27
CI201
XR 2206
CI202-CI203
4051
CI204
LM311
CI205
L6203
CI206
LM324
CI207
LM311
J1
Connecteur DIN 2 X 32 coudé
mâle
REPERES
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DESIGNATION
CARACTERISTIQUES
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200.5 - Test des fonctions de la carte 200.
5.1 - Test des fonctions : A241 et A242 :
A241 : Elaborer un signal rectangulaire de fréquence fixe de rapport cyclique variable et d’amplitude
0V / 12V, ce sont les CI201 et CI202 qui gère cette partie du fonctionnement avec en sortie la tension
MLI12V.
A242 : Adapter les niveaux de tensions, cette partie constituée par le CI204 permet l’adaptation du
MLI12V en MLI5V, le rapport cyclique reste donc le même au point test MLI12V et MLI5V, seul
l’amplitude varie.
Schéma de câblage :
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Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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Matériel utilisé:

Alimentation Double pour obtenir +12V et +5V

Oscilloscope

Fils & Grippes Fils

Multimètre
Mode opératoire :
Prendre l’alimentation et la régler pour obtenir du +12V et +5V.
Alimentation éteinte, connecter le +12V à PT12V, le +5V a PT5V et le GND a PT0V
Relier l’oscilloscope a PTMLI12V
Les points testes VT0 VT1 et VT2 seront quand a eux régler en fonction de la vitesse désirés :
VT2
VT1
VT0
Vitesse en fonction de
la combinaison
logique de VT2 VT1 et
VT0
0
0
0
Vitesse 1
0
0
1
Vitesse 2
0
1
0
Vitesse 3
0
1
1
Vitesse 4
1
0
0
Vitesse 5
Ensuite, suivant la table ci-dessus, on alimente les PT VT2/VT1/VT0 en 0V ( GND ) pour le « 0 »
logique ou +5V pour le « 1 » logique.
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Résultats obtenus :
Vitesse 1 : Periode T = 41.2µs
Durée à l’état haut TH = 28.8
Rapport Cyclique RCY = TH/T = 0.699
Vitesse 2 : Periode T = 41.2µs
Durée à l’état haut TH = 32.8
Rapport Cyclique RCY = TH/T = 0.796
Vitesse 3 : Periode T = 41.2µs
Durée à l’état haut TH = 34
Rapport Cyclique RCY = TH/T = 0.829
Vitesse 4 : Periode T = 41.2µs
Durée à l’état haut TH = 36.4
Rapport Cyclique RCY = TH/T = 0.866
Vitesse 5 : Periode T = 41.2µs
Durée à l’état haut TH = 40
Rapport Cyclique RCY = TH/T = 0.952
Conclusion : les rapports cycliques varient bien en fonction de la vitesse sélectionnée au niveau du
multiplexeur CI202, ceux-ci sont progressifs en fonction de l’augmentation de la vitesse.
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5.2 - Test de la fonction : A243 :
A243 : Commuter une tension de forme rectangulaire, de rapport cyclique variable et de sens
variables ( CI205 ) avec en sortie Imot, l’image du courant dans le moteur.
Test de Sens1 et Sens0 :
Niveau logique 0 = GND
Niveau logique 1 = +5V
Schéma de cablage :
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Matériel Utilisé :

Alimentation Double pour obtenir +12V et +5V

Fils & Grippes Fils

Moteur
Mode opératoire :
Prendre l’alimentation et la régler pour obtenir du +12V et +5V.
Alimentation éteinte, connecter le +12V à PT12V, le +5V a PT5V et le GND a PT0V.
Relier le moteur comme décrit sur le schéma de câblage : une borne sur la cathode de D201 et une
autre sur la cathode de D202.
Mettre SENS1 à 0 et SENS0 à 1.
Alimenter la carte.
Observer le sens de rotation du moteur.
Eteindre la carte
Mettre SENS1 à 1 et SENS0 à 0.
Alimenter la carte.
Observer le sens de rotation du moteur, celui-ci doit tourner dans le sens inverse de l’observation
précédente.
Conclusion : la rotation doit permuter lors de l’inversement des niveaux logiques sur SENS1 et SENS0.
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5.3 - Test des fonctions : A251 et A252 :
A251 : Convertir un courant en une tension avec entré Imot ( courant traversant le moteur ). R205
permet cette conversion
A252 : Filtrer et amplifier, le circuit RC situé dans le montage réalise le filtrage et le CI206 ( LM324 )
permet d’amplifier la tension.
Schéma de câblage :
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Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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Matériel utilisé:

Alimentation Double pour obtenir +12V et +5V

Fils & Grippes Fils

Multimètre

Moteur

Mode opératoire :
Prendre l’alimentation et la régler pour obtenir du +12V et +5V.
Alimentation éteinte, connecter le +12V à PT12V, le +5V a PT5V et le GND a PT0V.
Relier le moteur comme décrit sur le schéma de câblage : une borne sur la cathode de D201 et une
autre sur la cathode de D202.
Mettre SENS1 à 0 et SENS0 à 1.
Mettre le voltmètre au PT205.
Il va falloir appliquer des niveaux logiques aux points tests VT2/VT1/VT0 pour simuler les différentes
vitesses. Cf le tableau ci-dessous pour les réglages.
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Ensuite nous allons relever les tensions IMAGE Imot aux points test PT205 grâce au Voltmètre.
Mettre en vitesse n° 1 : observer la tension IMAGE Imot qui doit être égale à 0.5V
Mettre en vitesse n° 2 : observer la tension IMAGE Imot qui doit être égale à 0.6V
Mettre en vitesse n° 3 : observer la tension IMAGE Imot qui doit être égale à 0.7V
Mettre en vitesse n° 4 : observer la tension IMAGE Imot qui doit être égale à 0.8V
Mettre en vitesse n° 5 : observer la tension IMAGE Imot qui doit être égale à 0.9V
Conclusion : une fois ces valeurs reprises, elles permettront par la suite le réglage des
potentiomètres P201 à P205.
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5.4 - Test de la fonctions : A254 :
A253 : Elaborer 5 tensions de références.
A254 : Sélectionne une tension analogique parmi cinq. Le CI203 accompagné des 5 potentiomètres
P201 à P205 permet de sélectionner une référence de surcharge pour chaque vitesse. ( RefSurcharge )
Schéma de câblage :
23
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Matériel utilisé :

Alimentation Double pour obtenir +12V et +5V

Fils & Grippes Fils

Multimètre
Mode opératoire :
Prendre l’alimentation et la régler pour obtenir du +12V et +5V.
Alimentation éteinte, connecter le +12V à PT12V, le +5V a PT5V et le GND a PT0V.
Connecter le voltmètre à PT206.
Ce référer aux lignes ci-dessous pour le réglage des potentiomètres :
Vitesse 1 : IMAGE Imot qui doit être égale à 0.5V -> Donc observer la tension à PT206 et la faire varier
pour dépasser un peu la tension IMAGE Imot. Par exemple la fixer à 0.55V
Vitesse 2 : IMAGE Imot qui doit être égale à 0.6V -> Donc observer la tension à PT206 et la faire varier
pour dépasser un peu la tension IMAGE Imot. Par exemple la fixer à 0.65V
Vitesse 3 : IMAGE Imot qui doit être égale à 0.7V -> Donc observer la tension à PT206 et la faire varier
pour dépasser un peu la tension IMAGE Imot. Par exemple la fixer à 0.75V
Vitesse 4 : IMAGE Imot qui doit être égale à 0.8V -> Donc observer la tension à PT206 et la faire varier
pour dépasser un peu la tension IMAGE Imot. Par exemple la fixer à 0.85V
Vitesse 5 : IMAGE Imot qui doit être égale à 0.9V -> Donc observer la tension à PT206 et la faire varier
pour dépasser un peu la tension IMAGE Imot. Par exemple la fixer à 0.95V
Conclusion : Une fois les potentiomètres réglés pour obtenir à chaque vitesse 0.05V par rapport à
IMAGE Imot, le reste du travail revient au CI207 qui se charge de comparer les tensions RefSurcharge de chaque vitesse à IMAGE Imot de chaque vitesse. Si IMAGE Imot est supérieur à la
tension Ref-Surcharge fixé par le technicien alors l’overshoot se déclenchera ce qui entrainera l’arrêt
immédiat de l’attelle empêchant tout dommage sur l’utilisateur ou l’appareil.
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5.5 - Test de la fonction A255 :
A255 : Comparer deux tensions analogiques. Le CI207 ( LM311 ) permet de comparer Ref-Surcharge à
la tension IMAGE Imot pour deduire si oui ou non une surcharge est detecté.
Schéma de câblage :
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Matériel utilisé :

Alimentation Double pour obtenir +12V et +5V

Fils & Grippes Fils

Multimètre

Alimentation réglable
Mode opératoire :
 Enlever le CI206.
 Fixer une vitesse ( Exemple Vitesse « 2 » : VT2 à 0 – VT1 à 0 – VT0 à 1) .
 Injecter une tension variable à Image-Imot ( PT 205) .
 Régler cette tension à un seuil inférieur à la tension de surcharge ( Exemple pour la Vitesse
« 2 » le seuil est de 0.65V, donc fixer Image-Imot a 0.60V ).
 Relier le voltmètre à PT207 ( Overshoot )
 Observer le niveau logique « 1 » ( +5V ).
 Faire varier Image-Imot au dessus du seuil ( Exemple toujours pour la Vitesse « 2 » -> faire
passer Image-Imot à plus de 0.65V )
 Vérifier que l’Overshoot se déclenche lors de la surcharge. Donc que celui-ci passe au niveau
logique « 0 »
Conclusion :
L’overshoot est donc fonctionnel ce qui permet en cas de surcharge et ce avec n’importe quelle
vitesse d’envoyer un signal pour arrêter l’attelle.
26
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CARTE 300
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300.1 - Présentation de la Carte 300 :
28
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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300.2 - Schéma d’implantation Carte 300 :
29
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
30
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Dossier Projet 2007
300.3 - Schéma structurel de la Carte 300 :
30
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
31
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Dossier Projet 2007
300.4 - Nomenclature de la Carte 300 :
PT301 à PT307
Point test
D301
Diode 1N4148
R301-R302
Résistance 10 k
¼ W,  5 %
R303
Résistance 56 k
¼ W,  5 %
R304
Résistance 10 k
¼ W,  5 %
R305
Résistance 180 
¼ W,  5 %
R306
Résistance 10 k
¼ W,  5 %
R307
Résistance 180 
¼ W,  5 %
R308 à R310
Résistance 680 
¼ W,  5 %
R311 à R315
Résistance 10 k
¼ W,  5 %
C301
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
C302
Condensateur 100 nF
Plastique
C303
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
C304-C305
Condensateur 100 nF
Plastique
C306-C307
Condensateur 22 pF
Céramique
C308
Condensateur 10 µF
Tantale 16V
C309-C310
Condensateur 10 µF
Electrochimique 16V
C311
Condensateur 100 nF
Plastique
L301
Led verte 5mm
L302
Led rouge 5mm
L303-L304
Led jaune 5mm
L305
Led verte 5mm
L306
Led rouge 5mm
31
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
32
Académie de REIMS
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BAC STI Epreuve de Construction Electronique
|
Dossier Projet 2007
Q301
Quartz 20 MHZ
T301-T302
Transistor BC 547
CI301
PICBASIC-3B
microcontrôleur
CI302
74LS123
Double monostable
CI303
Rxdynacodeur
Réf : RX-DYNA chez SELECTRONIC
INV301
Inverseur miniature
J1
Connecteur 2 X 32
J3
Connecteur HE10
10 broches mâle non coudé pour CI
J4
Connecteur mâle pour CI
Réf : CON-AFF chez LEXTRONIC
J5
Connecteur mâle pour CI
Réf : CON-PB3 chez LEXTRONIC
J6
Connecteur HE10
10 broches femelle pour câble plat
(« voir plan de connectique »)
Afficheur LCD 4 lignes
Réf : ELCD204 chez LEXTRONIC (voir
« organisation de la partie commande »)
Réf : 115-6047 chez RADIOSPARES
Clavier matriciel
(voir « plan de connectique »)
Télécommande HF
REPERES
DESIGNATION
Réf : DYNA-TX2 chez SELECTRONIC(voir
« organisation de la partie commande »)
CARACTERISTIQUES
32
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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BAC STI Epreuve de Construction Electronique
|
Dossier Projet 2007
300.5 - Test des fonctions de la Carte 300.
Programmation de la télécommande :
Matériel utilisé :
 Alimentation Continue
 Télécommande
Mode opératoire :
-
Alimenter la carte avec une alimentation stabilisée 0-5V
Pousser l’interrupteur vers la droite
Eteindre et rallumer l’alimentation
Appuyer sur un bouton de la télécommande jusqu'à ce que la LEDprog (rouge a gauche)
s’allume et s’éteigne.
Faire de même avec l’autre bouton
33
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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BAC STI Epreuve de Construction Electronique
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Dossier Projet 2007
A256 (Mise en forme du signal Overshoot) :
Matériel utilisé :
 Alimentation Continue
 Oscilloscope
 Grippe-Fils
 Générateur Basse Fréquence
Mode opératoire :
-
Alimenter la carte avec une alimentation stabilisée 0-5V
Placer un GBF sur Overshoot avec un signal carré positif d’amplitude 5v (quelques
centaines de Hertz)
Visualiser les signaux Overshoot et Inter à l’oscilloscope.
Résultat à obtenir :
Quand le signal Overshoot arrive sur un front descendant alors Inter passe à l’état bas
pendant environ 176ms
34
Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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BAC STI Epreuve de Construction Electronique
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Dossier Projet 2007
A27 (Recevoir les ondes radio Haute Fréquence) :
Matériel utilisé :
 Alimentation Continue.
 Oscilloscope.
 Grippe-Fils.
 Télécommande.
Mode opératoire
-
Alimenter la carte avec une alimentation stabilisée 0-5V.
Mettre un grippe-fil sur HF.
Appuyer sur un bouton de la télécommande.
Visualiser le signal à l’oscilloscope.
Résultat à obtenir :
Le signal passe bien à l’état haut pendant 30 secondes quand on appuie sur un bouton.
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Appareil de mobilisation articulaire passive du genou et de la hanche : Kinetec Advanta +
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Académie de REIMS
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Dossier Projet 2007
ANNEXE :
Programme LCD :
LCDINIT
LOCATE 1,1
PRINT « CA NE MARCHE PAS »
Chaîne d’acquisition et d’affichage de l’angle de l’attelle :
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Académie de REIMS
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Algorigramme de fonctionnement :
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