Sciences de l`ingénieur

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
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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 ?
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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.
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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 ?
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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.
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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 :
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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.
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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
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Vd
Ud
U
r
Sens inverse
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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.
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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.
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