Sciences de l'ingénieur Quel est le but du TP ? Le but est d’être capable : - de reconnaître un détecteur dans un système automatisé, de définir ces caractéristiques - de dimensionner une fonction de visualisation et de vérifier son fonctionnement. Qu’allez vous apprendre ? Vous apprendrez à : - justifier un choix de capteur ; - expliciter les caractéristiques d’entrée et de sortie. - identifier les grandeur physique à détecter et la nature de l’information délivrée par le capteur. - Identifier la nature de l’information à communiquer. A quoi cela va t-il vous servir ? Ce travail est un préliminaire pour une étude ultérieur plus poussée du système . Vous devez d’abord reconnaître les différents détecteurs du système automatisé et de comprendre leur fonctionnement. De quelles connaissances avez vous besoin ? Les notions vues en seconde ISI sur la représentation fonctionnelle sont souhaitables mais pas indispensables Quel est le matériel dont vous avez besoin ? - - Le dossier comportant le TP le dossier technique le transgerbeur un multimètre toute documentation disponible dans le laboratoire Comment sera évalué votre travail ? L’évaluation se portera principalement sur : - l’exactitude des réponses - la propreté du compte rendu - le soin apporté au matériel et son utilisation en respectant les consignes. - le rangement et la propreté de l’aire de travail - votre comportement général (pertinence des questions , dynamisme…) Quelle doit être votre démarche de travail ? Vous allez dans un premier temps lire la documentation technique (notice d’emploi) de l’appareil puis mettre en œuvre le système . En répondant ensuite aux questions posées, vous pourrez affiner votre compréhension fonctionnelle du système technique Durée du TP : Lycée louis PAYEN Nombre d’élèves : 3 2H Page 1 26/05/17 QUESTIONNEMENT Analyse fonctionnelle Répondre aux questions suivantes après lecture du dossier technique. Quelles sont les matières entrantes et sortantes du système TRANSGERBEUR ? Quelle est sa valeur ajoutée ? Acquérir l'information Avant la localisation du détecteur, vérifier la sécurité du système. L’automate doit être en mode « STOP », c'est-à-dire le voyant VERT placé sur l’automate clignote. Si l’automate n’est en « STOP », se référer à l’annexe « CONNECTION AUTOMATE » pour passer en « STOP ». Avant de pénétrer dans la zone interdite, appeler le professeur. Localiser : Où se trouvent les capteurs qui permettent de détecter la position de l’axe X ? Localiser les entrées de l’automates qui permettent d’informer l’opérateur de la position de l’axe X (se référer au dossier technique du système). Mesurer : Pour mesurer la tension aux bornes du détecteur, préciser le nom de l’appareil à utiliser. Mesurer la tension aux bornes du « détecteur position droite de l’axe X » en faisant déplacer manuellement la pince de l’axe X. Constatation : Quelle est la nature de l’information envoyée à l’automate programmable ? Est-ce que les mesure effectuées sont conformes à la documentation constructeur du détecteur et de la carte d’entrée sortie de l’automate ? Effectuer de nouvelle mesure en approchant un objet non conducteur du détecteur, que remarquezvous ? Quelle est la nature de la grandeur physique permettant de détecter un objet ? Maintenant on se propose d’estimer la portée de ce type de détecteur en approchant un objet métallique du détecteur. Observer le comportant du détecteur suivant la distance à laquelle se trouve l’objet métallique. Que constatez-vous ? Conclusions : Vérifier vos différentes constations avec les données constructeurs de ce type de détecteur. Si on souhaite détecter des objets non conducteur quel type de détecteur (cf. document annexe « détecteur ») faudrait il choisir ? Lycée louis PAYEN Page 2 26/05/17 QUESTIONNEMENT Communiquer l'informations Localisation : Localiser les voyants qui permettent d’informer l’opérateur de la position de la pince de l’axe Y. Quelle est la technologie employée pour permettre d’informer le système de la position de la pince (cf. annexe « voyants ») ? D’après les informations constructeurs, quelle est la tension nominale de fonctionnement de ce composant ? Simulation du fonctionnement du voyant par un logiciel appelé Electronic workbench. Pour le lancement du logiciel et l’ouverture du fichier « testled », appeler le professeur. Première phase : calcul Comment sont agencés ces composants (parallèle ou série) ? Calculer le courant traversant la résistance et la LED rouge en utilisant les lois élémentaires de l’électricité. Calculer la tension aux bornes de la résistance en utilisant la loi d’ohm et la puissance dissipée dans celle ci. Deuxième phase : Vérification des résultats par la simulation Faire le schéma papier du montage avec les appareils de mesure. Vérifier vos calculs par la mesure en incorporant un ampèremètre et un voltmètre. Mesurer la tension aux bornes de la LED ? Inverser la polarité du générateur et lancer une nouvelle simulation, que constatez-vous ? Refaire les mêmes mesures de tension et courant en utilisant une LED d’une autre couleur (attention à la polarité du générateur )? Conclure. Dernière phase : dimensionnement Calculer la résistance de limitation du courant d’une diode verte pour qu’il soit de 15mA. La tension d’alimentation du montage est de 30V. La tension nominale d’utilisation appelé « tension de seuil » d’une diode verte est de 2,5V Choisir cette résistance dans la série normalisée E12 composé de 12 valeurs par décade. Par contre la série E24 est composée de 24 valeurs par décade. Exemple : 10 ; 12 ; 15 ; 18 ; 22 ; 27 ; 33 ; 39 ; 47 ; 56 ; 68 ; 82. soit 12valeurs par décade Puis 100 ; 120 ; 150 ; 180 ; 220 ; 270 ; 330 ; 390 ; 470 ; 560 ; 680 ; 820. Etc.. Pour choisir une résistance, il est nécessaire de connaître la puissance qu’elle dissipe sous forme de chaleur. Lycée louis PAYEN Page 3 26/05/17 QUESTIONNEMENT Calculer la puissance dissipée par cette résistance. Compte tenu de la valeur de la puissance calculée, choisissez la parmi les valeurs normalisées de puissances suivantes 0,25W, 0,5W, 1W, 2W ? Lycée louis PAYEN Page 4 26/05/17 ANNEXES PROCEDURE POUR ARRETER UN PROGRAMME EN PL7-2 Sous Dos : Taper TE pour lancer le logiciel puis choisir PL72-17 WORKMEM ( F1 ) puis sélectionner « mémoire tsx » avec les flèches du clavier. ATTENTION : Ne pas appuyer sur « entree » Appuyer sur F6 (RUN/STOP) pour passer en mode « STOP ». Sur l’armoire du système, se mettre en mode manuel Information sur les détecteurs : Pour plus d’information sur les détecteurs, se referez au fichier « ACQUERIR LES INFORMATIONS » situé dans le répertoire génie électrique du bureau. Lycée louis PAYEN Page 5 26/05/17 ANNEXE DETECTEURS Détecteurs inductifs : Symbole : Sélectif ferreux Forme Portée nominale Sn Type de montage Face de détection Raccordement Signalisation Matière Dimensions en mm Type de corps Tension d'alimentation type de sortie Courant commuté Fonction de sortie Fréquence de commutation Certifications Norme cenelec Degré de protection Température de fonctionnement XS1M18PAS40 cylindrique court 5 mm noyable frontale câble de 2 m Sortie Métallique laiton M18 x 1 (fileté) Fixe DC 12…24V PNP, 3fils 0…200mA NO 1000 Hz UL / CSA Forme A Produits généraux XT Forme Portée Type de montage Face de détection Raccordement Matière du boîtier Dimensions Type de corps Tension d'alimentation type de sortie Courant commuté Fonction de sortie Fréquence de commutation Certifications Degré de protection Température de fonctionnement XT1M18FA262 cylindrique fileté métallique 5 mm noyable (matériaux isolants) frontale câble de 2 m Métallique M18 x 1 L=60 Fixe 24V…240V (50/60Hz) 2 fils 5…300mA NO 100 Hz CE IP64 -25°..+70°C IP68 -25°..+70°C Détecteurs capacitifs : Symbole : Lycée louis PAYEN Page 6 26/05/17 ANNEXE DETECTEURS Détecteurs à contact : Interrupteur de position Type de tête Tête à mouvement Dispositif de cde de la tête Suite dispositif de cde de tête Action si mouvement angulaire Appareil pour attaque Vitesse d'attaque max Effort ou couple rnini Raccordement Visualisation de sortie Matière du boîtier Dimensions Corps Mode de fixation Type de Corps Entrée de câble Contact à action Positivité du contact Elément de contact Forme de contact Nbre enclenchement Conformité mécanique Degré de protection Température de fonctionnement XCKP118 levier à galet angulaire Levier à galet thermoplastique Droite et gauche Par came à 30° 1,5m/s: O,11'Nm Vis étriers:: Sans plastique 30 x 73 x 30mm corps fixe 1 pour PE 11 brusque OK Bipolaire "O+F" Zb 1 EN50047 IP65 -25… +70°C Extrait de la documentation constructeur de la carte d’entrée-sortie du l’automate TSX17. Type de signaux Tension d’alimentation Niveau de détection d’un niveau bas Max Niveau de détection d’un niveau haut Mini Tout Ou Rien (TOR) 24V 8V 16V Détecteurs photoélectrique : Le détecteur photoélectrique permet de signaler la présence ou le passage d'un objet à travers un faisceau lumineux. Il se compose essentiellement d'un émetteur à diode infrarouge et d'un récepteur photosensible. Lycée louis PAYEN Page 7 26/05/17 ANNEXE VOYANTS Ampoules : Symbole normalisé : Corps Couleur lampe Embase Tension Raccordement ZB6EB3B vert sans embase 6 à 24V Faston Diodes électroluminescentes (LED : Light Emitted Diode) : Les diodes électroluminescentes (D.E.L.) sont commercialisées sous leur dénomination anglaise : L.E.D., abréviation de Light Emetting Diode (diode qui émet de la lumière). Elles ont la propriété d’être lumineuse lorsqu’elles sont polarisées en sens direct ( les couleurs que l’on trouve généralement sont : rouge, jaune, vert et bleu ). On trouve également des D.E.L. tricolores : elles sont rouges lorsqu’elles sont polarisées en sens passant, vertes en sens inverse et jaunes lorsqu’elles sont alimentées en tension alternative. Elles sont de couleurs blanches quand elles ne sont pas alimentées. Id Symbole : Tension de seuil Id Vs Vd Courbe caractéristique Schéma de base : I I Ud E U r E Sens direct Lycée louis PAYEN Vd Ud U r Sens inverse Page 8 26/05/17 ANNEXE VOYANTS Fonctionnement : La LED est polarisé dans le sens direct (sens passant) quand E est positif. C’est à dire Ud = Vs, I>0 La LED est bloqué (sens inverse) lorsque les bornes du générateur sont inversées. C’est à dire Ud=-E, I=0. La LED se comporte comme un interrupteur ouvert. Données constructeurs : Une LED rouge a une tension de seuil « Vs » voisin de 1,7V alors que les LED jaune et verte ont une tension de seuil de 2,4V. Généralement le courant nominal de fonctionnement d’une LED est compris entre 10 et 20mA. Descriptif : Les LED sont présentées dans un boîtier en matière plastique transparent et généralement associées à une lentille pour que l’émission de lumière soit très directive. De par leur aspect extérieur, elles sont facilement reconnaissables. Généralement, une rainure, au bas du boîtier plastique sur la périphérie, permet de reconnaître le sens de polarisation de la diode (la cathode est située du côté de la rainure et est toujours du côté de la broche la plus courte). Comment calculer la résistance à associer avec une diode LED Schéma: I Ud Ur E=21,5V Supposons une tension d'alimentation de 21,5 volts. On sait que pour qu'une diode LED s'éclaire normalement, elle doit être traversée par un courant de 20 mA sous une tension de 1,5 Volt (dépend du type de diode utilisée). La tension aux bornes de R doit être de 21,5 V - 1,5 V = 20 V Selon la loi d'ohm R = U / I R = 20 V / 0,02 A = 1000 ohms On doit donc placer une résistance de 1000 ohms en série avec la diode LED pour que celle-ci puisse fonctionner correctement sous une tension d'alimentation de 21,5 volts. Un autre paramètre important auquel il faut tenir compte est la puissance que l'on doit utiliser pour la résistance. P = Ur * I = R * I2 20 volts * 0,02 A = 0,4 Watts On devra donc utiliser une résistance capable de dissiper cette puissance, on prendra donc une résistance de 1000 ohms 1/2 watt. Lycée louis PAYEN Page 9 26/05/17 SYNTHESE Classer sous forme de tableau tous les détecteurs qui ont été exposés dans le TP : Nom du détecteur Type de détecteur Grandeur à détecter Donnée fournie Applications Compléter la représentation fonctionnelle du détecteur étudié : CONVERTIR Rappeler les caractéristiques principales d’une LED qui permettent d’effectuer le dimensionnement du composants qui lui est associé. Quel est le rôle de la résistance associée à la LED. Donner le schéma de la structure étudiée. Lycée louis PAYEN Page 10 26/05/17