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STORE SOMFY Centre d’intérêt n° 09 : TP 2-CI9-I3-1 ACQUISITION ET CONDITIONNEMENT DES INFORMATIONS : Transformation d’une grandeur physique à mesurer en une grandeur mesurable par détecteur TOR. Support de l’activité : Store SOMFY Durée : 2h Compétences attendues : Identifier la grandeur physique à mesurer et la nature de l’information délivrée par le capteur. Mesurer les signaux en divers points du système d’acquisition. Décrire e représenter l’évolution du signal le long de la chaîne d’information. Réaliser un compte rendu. Savoirs et savoir faire associés : B31 : Les capteurs. Acquis Préalables : Loi de Kirchoff, diviseur de tension. Problématique : Permettre au microcontrôleur d’acquérir des les paramètres atmosphériques nécessaire au fonctionnement du store. Sommaire des questions posées : Tester le fonctionnement de la carte « mesure et adaptation du soleil ». Analyser le fonctionnement du capteur. Etudier l’adaptation des signaux issus du capteur. Justifier le choix de certains éléments. Etablir un compte rendu. Environnement d’expérimentation : Carte mesure et adaptation du soleil. Système réel. Capteur vent démontable Mémotech électronique. Tachymètre, multimètre. Critères et modalités d’évaluation : Rigueur dans les mesures. Exactitude des mesures. Qualité des analyses et des observations. Qualité du compte rendu. Pour répondre aux questions posées, vous devrez : Utiliser les connaissances de première. Faire fonctionner la maquette « mesure et adaptation soleil. Lire le mémotech électronique. Produire un compte rendu. PREALABLE : Les réponses sont à rédiger convenablement sur copie double. Les résultats seront encadrés. La note finale tiendra compte de la qualité du compte-rendu. Rappel : Pour tout essai, il est impératif de proposer un schéma propre et dessiné dans le compte rendu [email protected] http://perso.wanadoo.fr/giovanni.delfranco/ 1 TP 2-CI9-I3-1 STORE SOMFY Le contexte : Les systèmes de traitement de l’information qu’ils soient du domaine public ou industriel sont quasi tous numériques. La plupart des capteurs utilisés aujourd’hui sont encore liés à la grandeur qu’ils mesurent et sont donc analogiques. 1ère PARTIE : Etude du capteur, acquisition. Dans cette première partie on vous propose d’analyser et comprendre le fonctionnement des capteurs traitant les conditions atmosphériques. Pour cela on met à votre disposition la carte capteur Soleil, et le schéma de principe de cette carte. 1-1 Vérification du fonctionnement de la carte : Identifier les bornes d’alimentation de la carte. A partir du mémotech définir la tension d’alimentation de la carte. Alimenter et tester le fonctionnement de la carte. On expliquera la méthode. +Vcc LDR A R1 R2 B DRL µCClé + AO1 R5 S R3 - R4 P Q R8 R D1 R7 RELAIS R9 T L1 R10 L2 R6 Gnd Vers µC 1-2 Analyse de la partie capteur : Exprimer la tension au point A en fonction de RLDR, R4 et Vcc. Exprimer la tension au point B en fonction de R1, P et Vcc. Donner la nature de l’information an point A, au point B. On met maintenant à votre disposition le capteur vent. 1-3 Analyse du capteur vent: Caractéristiques techniques- Performances Sur le système réel mesurer la vitesse du vent. En observant le capteur démonté en déduire la nature de l’information. Ce type d'anémomètre est composé de trois coupelles à 120°. L'utilisation de trois coupelles permet un meilleur fonctionnement qu'avec quatre coupelles, la vitesse de rotation étant plus régulière. Godet hors de la zone d'ombre [email protected] http://perso.wanadoo.fr/giovanni.delfranco/ Godet dans la zone d'ombre VENT 2 TP 2-CI9-I3-1 STORE SOMFY Le couple d'entraînement en rotation est fourni par la différence de Cx (coefficient de pénétration dans l'air) entre les formes extérieures et intérieures des coupelles. La relation qui fournit l'effort exercé par le fluide en déplacement s'écrit ici : F 1 * S * Cx * V ² 2 F étant l'effort exercé en N ρ étant la masse volumique du fluide (1,13 kg/m 3 pour l'air) S étant la surface projetée perpendiculairement à la vitesse du fluide (en m²) Cx étant le coefficient de pénétration dans le fluide (sans unité) V étant la vitesse relative entre le fluide et l'objet (en m.s-1) Données: Les coupelles ont pour diamètre extérieur 40 mm. Le Cx d'une demi-sphère creuse est de 1,4. Le Cx d'une demi-sphère pleine est de 0,4. Le rayon de giration des sphères est de 40 mm. 1.4 Calcul du couple de démarrage pour le vent minimum: Répondre sur feuille de copie. Calculer l'effort qu'exerce un vent de 10 km/h sur chaque type de demi sphère supposée immobile. En admettant que ces efforts s'opposent, déduire le couple exercé alors sur les coupelles (immobiles). 1.5Loi de variation de la vitesse: Répondre sur feuille de copie. Le constructeur de l'anémomètre fournit la loi Vitesse du vent / Fréquence rotation: V 0,8 2,03 * N V est la vitesse du vent en m.s-1 N est la fréquence de rotation de l'anémomètre en tours/s. Quelle vitesse minimum du vent (en km/h) peut-être mesurée ? Calculer les vitesses de rotation mini. et maxi de l'anémomètre pour les limites du dossier technique. 2ème PARTIE : Conditionnement de l’information. Les capteurs utiliser nous informent sur les conditions atmosphériques, on se propose d’étudier le conditionnement de l’information issue du capteur solaire. 2-1 Analyse de la partie mise en forme : Donner le mode de fonctionnement de l’amplificateur AO1. Quel est donc le rôle de l’amplificateur AO1. Dire pourquoi et dans quel but. La diode D1 est là pour écrêter le signal négatif, cela évite d’appliquer au microcontrôleur ou à la bascule RS une tension négative destructrice pour ces composants. Mesurer les deux tensions limites. Quelle remarque peut-on faire ? Mettre la carte sous tension. (On pourra utiliser le switch µc pour renouveler l’opération). 2-2- Etude de l’influence de P et du capteur soleil sur la sortie de l’AO1 : Placer la carte dans un milieu éclairé (salle de TP). Faire varier P et observer le comportement de la sortie de l’AO1. Donner le Rôle de P. Régler P pour avoir VB= 4 volts. Mesurer VA au moment du basculement, en déduire la valeur de RLDR, la comparer à R1. 3ème PARTIE : Fonctionnement global. Dans cette partie on valide le fonctionnement global de la carte de mesure du taux d’ensoleillement. [email protected] http://perso.wanadoo.fr/giovanni.delfranco/ 3 STORE SOMFY TP 2-CI9-I3-1 3- Analyse des signalisations visuelles : Quelle Led est allumée quand il y a du soleil ? Relever la valeur de la résistance qui protège cette Led. Des données techniques justifier le choix de cette résistance. La présence de soleil est mise en forme par l’AO1 cette information est envoyée au microcontrôleur. - Présence soleil fugitive : contact sec µC fermé. - Présence soleil établie : contact sec µC ouvert. - Absence de soleil : contact sec µC fermé. 1.1 Vérification du fonctionnement Bornes d’alimentation Tension d’alimentation mémotech Alimentation et test 0.5 0.5 0.5 Tension au point A Tension au pointB Nature des informations 1 1 0.5 Mesure vitesse vent Nature de l’information 1 1 3 1.2 Analyse partie capteurs 1.3 Analyse capteur vent 1.4 Calcul du couple de démarrage Effort Couple sur les coupelles 3 1.5 loi de variation de vitesse Vitesse mini mesurable Vitesses de rotation mini. Et maxi. 2.1 Analyse de la mise en forme Mode de fonctionnement de l’AO1 Rôle de l’AO1 Mesure des tensions limites - Remarque 0.5 0.5 1 Variation de P et observation Réglage de P 0.5 0.5 Led allumée et valeur de R Justification de R 0.5 0.5 4 2-2- Influence de P et du capteur de soleil 3-Analyse des signalisations visuelles Autonomie - Attitude NOTE [email protected] http://perso.wanadoo.fr/giovanni.delfranco/ 20 4
