Sciences industrielles

CONCOURS ATS
SESSION 2010
Epreuve de Sciences Industrielles
Durée : 5 Heures

Concours ATS – Session 2010 – Epreuve SI Page 1
1. Présentation du système
Le dispositif étudié est un système permettant de limiter ou d’interdire la circulation
dans des zones à accès réservé. Ce dispositif comporte :
 un caisson intégrant la partie opérative, à savoir une borne motorisée
rétractable dans le sol,
 un caisson intégrant la partie commande comportant :
- une platine électronique de gestion,
- une batterie d’alimentation électrique du système,
- des cellules photovoltaïques assurant la charge de la batterie.
Figure 1.a : Vue d’ensemble du système
1.1. Problématique et objectif de l’étude
Selon son concept innovant et breveté, le système utilise un module solaire
pour recharger sa batterie. L’installation d’une borne de ce type ne nécessite aucune
tranchée, aucun raccordement, ni abonnement EDF ; son alimentation est gratuite et
peut être envisagée sur n’importe quel site.
Cependant, le fonctionnement du système est limité à un nombre de cycles
dont la valeur dépend des conditions d’ensoleillement.
La problématique majeure pour ce système est donc d’atteindre une
autonomie suffisante, tout en minimisant le coût et l’encombrement des moyens de
production et de stockage de l’énergie électrique.
L’objectif général de l’étude est de modéliser le système
pour quantifier sa consommation énergétique et son autonomie.
Cellules
photovoltaïques
Borne
Caisson
partie
commande
Caisson
partie
opérative

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1.2. Fonctions de service, diagramme des interactions
Fonctions de service :
FP : Permettre à l’utilisateur d’interdire ou d’autoriser un espace aux véhicules de type
automobile.
FC1 : Etre commandée à distance.
FC2 : Recevoir l’énergie solaire.
FC3 : Permettre d’être actionnée manuellement en cas de panne électrique.
FC4 : Résister aux agressions du milieu extérieur (corrosion, chocs, …).
FC5 : Etre mise en place dans le sol.
FC6 : Respecter les normes de sécurité mécanique et électrique.
FC7 : Etre esthétique.
BORNE
RETRACTABLE
Utilisateur
Sol
Normes de
sécurité
Espace à
interdire
Œil
Soleil
Milieu
environnant
FP
FC1
FC2
FC5
FC7
FC6
FC4
FC3

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1.3. Caractérisation partielle des fonctions
Fonction Critère Niveau
FP Temps de sortie (ou de rentrée)
Hauteur de la borne sortie correspondant
à la course de la borne
Diamètre de la borne
Poids maximum soutenu avec le plot
relevé
Poids maximum supportable sur le plot
abaissé
Poids maximum supportable lors de la
montée du plot
Autonomie
6 s maximum
500 mm
210 mm
80 daN
15 000 daN
80 daN maximum en fin de course
du plot
100 cycles par jour en été
50 cycles par jour en hiver
FC5 Encombrement Les niveaux supérieurs des
caissons et de la borne en
position basse ne doivent pas
dépasser le niveau du sol.
Dimensions caisson borne :
400 mm x 400 mm pour la surface
au sol
et 600 mm pour la profondeur
Dimensions caisson panneau
solaire :
400 mm x 400 mm pour la surface
au sol
et 300 mm pour la profondeur
FIABILITE : Durée de vie > 10 000 heures de fonctionnement

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1.4. FAST partiel associé à la fonction principale FP
Solution
constructive
Fonction de
service Fonction
technique
FP :
Interdire
un espace
à un
véhicule
Escamoter
une borne
rétractable
par un
mouvement
de
translation
vertical
Transformer
l’énergie
électrique en
énergie
mécanique
Limiter le
poids lors de
la montée S.C. 9 : Limiteur de couple
Maintenir en
position haute S.C. 8 : Réducteur roue et vis
sans fin irréversible
Transformer
le mouvement S.C. 6
Adapter
l’énergie
mécanique S.C. 5
S.C. 4
Distribuer
l’énergie
électrique S.C. 3
Stocker
l’énergie
électrique S.C. 2
Transformer
l’énergie
solaire en
énergie
électrique
S.C. 1
Guider en
translation S.C. 7