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Centre d’intérêt n° 11 et n°5
1 S SI
769766297 - 18/04/2017
Devoir N°4
Podium mobile
Durée 2x1h
Présentation
Question :
Que se cache t-il dans ce camion ?
Réponse :
Un podium
dépliable.
Le devoir contient une première partie concernant l’étude des mouvements, vitesses et trajectoires du toit
et une deuxième partie concernant l’étude de la protection du moteur du vérin électrique :
Il est conseillé de répartir son temps comme ceci :
 Lecture rapide du sujet : 5 minutes.
 Partie 1 : environ 50 minutes
Faites ces parties dans l’ordre que vous voulez.
 Partie 2 : environ 50 minutes

Relecture et retour sur les
questions non traitées : 10 min
1. Première partie : Etude des mouvements
L’objectif de cette première partie est d’analyser le mécanisme assurant le déploiement du toit, et déterminer la
vitesse linéaire de l’extrémité du toit
.
La motorisation est assurée par le vérin hydraulique (4+5).
5
4
3
2
1
0
Tige du vérin
Corps du vérin
Bielle
Levier
Toit
Châssis camion
Données :
 Lorsque le toit est fermé, il est à la verticale (cf. schéma du document DR1).
 Lorsque le toit est ouvert, il est à l’horizontale (cf. schéma du document DR2).
 La vitesse de sortie de la tige du vérin (4+5) est de 20 mm/s.
Attention, le travail est à réaliser pour les deux positions DR1 et DR2, et les résultats numériques sont à
placer dans le tableau question 1.10.
1.1 Déterminer la nature des mouvements suivants :
Mvt1/0
Mvt2/0
Mvt4/0
Mvt5/4
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
1.2 Déterminer et tracer VF5 / 4 .


1.3 Comparer VF2/0 et VF5 / 0 .


1.4 Appliquer la loi de composition des vitesses en F, en faisant intervenir VF5 / 0 et la vitesse relative VF5 / 4 .
1.5 Ecrire le bilan de ce que l’on connaît des trois vitesses de la loi précédente.

1.6 Interpréter graphiquement la loi de composition, et déterminer VF2/0 .

1.7 Donner la direction de VE2/ 0 et déterminer graphiquement sa norme.

1.8 Donner la direction de VD1/0 .

1.9 Par équiprojectivité, déterminer graphiquement la norme de VD1/0 . Préciser dans quelle pièce vous employez
cette propriété.
1.10 Synthèse

VF2/ 0

VE2/ 0

VD1/ 0
Position toit fermé
Position toit ouvert
1.11 Tracer sur le DR1 les trajectoires TF2/0, TE2/0 et TD3/0.
1.12 Déterminer alors la course du vérin et à partir des données cinématiques du vérin, calculer le temps
d’ouverture du toit :
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2. Deuxième partie: Etude de la protection du moteur du vérin électrique
2.1 Descriptif
Le moteur du vérin électrique est protégé contre les surchauffes par un composant appelé CTN. Une CTN est une
résistance dont la valeur varie en fonction de la température. La signification du sigle CTN est : Coefficient de
Température Négative.
On peut caractériser son fonctionnement par une droite du type y=a.x + b. L’allure de la caractéristique est la
suivante :
Une CTN est caractérisée par la valeur de la résistance à 25°C. Celle utilisée a les caractéristiques suivantes :
RCTN=10KΩ pour une température =25°C.
2.2 Schéma du dispositif de protection
Le schéma du dispositif de protection est le suivant :
IE
E2
RCTN
UREF
COMPARATEUR
DE
TENSIONS
US>UREF ===> UVAL=0V
US<UREF ===> UVAL=12V
U
IS
E1
UVAL
R1
US
0V
La CTN est associée à une résistance R1. La tension US prélevée aux bornes de la résistance R1 est ensuite
comparée à une tension de référence (UREF) de valeur fixe et égale à 5V. La comparaison est obtenue grâce à un
montage appelé « montage comparateur de tensions ».
2.3 Cahier des charges
La température du moteur est comprise entre 10°C et 70°C.
A 0°C la valeur de la résistance de la CTN est égale à 15KΩ.
La tension d’alimentation de l’ensemble RCTN+R1 est égale à 12V (U=12V).
La valeur de la résistance R1 est égale à 470Ω.
2.4 Etude du montage
2.4.1 Modélisation de la CTN
On étudie la CTN seule, tous les autres composants n’interviennent pas.
Question 1.
Déterminer les paramètres « a » et « b » de l’équation caractérisant le fonctionnement de
la CTN.
Question 2.
Ecrire l’équation complète en fonction des grandeurs «  » et « RCTN » et des coefficients
« a » et « b ».  représentant la température. Donner la représentation graphique de l’équation en faisant
apparaître ces différentes grandeurs (Un tracé à l’échelle n’est pas demandé).
Question 3.
Calculer la valeur de la résistance de la CTN pour les températures minimale et maximale
données dans le cahier des charges.
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2.4.2 Etude du montage RCTN + R1
La température du moteur est de 50°C, la résistance de la CTN est égale à 4KΩ.
Question 4.
Calculer la valeur du courant IE circulant dans le montage. On considère le courant de
sortie IS nul.
Question 5.
Déduire de la question précédente la valeur de la tension US.
2.4.3 Etude du montage RCTN + R1 + entrée E1 du montage comparateur
On se place dans les mêmes conditions qu’au paragraphe précédent. On considère qu’une résistance est présente
entre l’entrée E1 et le point de référence 0V. Cette résistance est appelée RE1.
Question 6.
Tracer le schéma correspondant à la description donnée et flécher les courants et les
tensions.
Question 7.
Calculer la valeur de la tension US pour une valeur de résistance RE1 égale à 890Ω et
pour une valeur de RE1 égale à 100KΩ.
Question 8.
Préciser quelle valeur devrait avoir RE1 pour obtenir un fonctionnement correct du
montage. Justifier succinctement votre réponse.
2.4.4 Générer la tension de référence UREF
Le schéma permettant d’obtenir la tension de référence UREF est donné ci-dessous.
IEREF
R10
ISREF
U
R11
UREF
0V
Les données sont les suivantes :
U=12V
ISREF=0
R10 + R11 = 1KΩ
On rappelle que UREF=5V
Question 9.
Calculer les valeurs des résistances R10 et R11.
2.4.5 Montage comparateur (pour être encore meilleur)
On souhaite déterminer à quelle température du moteur on a un changement d’état de la sortie du comparateur.
La température du moteur est actuellement de 40°C et la tension de sortie UVAL est égale à 12V.
Un disfonctionnement mécanique se produit et la température du moteur augmente rapidement. A une certaine
valeur de température va correspondre une certaine tension US. Cette dernière va, à un instant donné, devenir
supérieure à la tension de référence UREF. La tension de sortie UVAL prendra alors la valeur 0V.
Au changement de valeur de UVAL va correspondre une égalité entre UREF et US. On prendra donc pour la
question suivante cette condition UREF=US=5V. On considère le courant IS nul.
Question 10.
Calculer la valeur de la résistance RCTN, en déduire la valeur de la température limite de
fonctionnement du moteur. Le cahier des charges est-il respecté ? Justifier votre réponse.
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