Mirville Thibaut Terminale STI génie électronique Dossier Bac 2004
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Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Sommaire Systémique Introduction Diagramme sagittal Présentation Fonction d’usage Milieux associés Schéma fonctionnel du premier degré Schéma fonctionnel du second degré de FP1 Page Page Page Page Page Page Page Etude Théorique et pratique Pont en H Introduction Provenance des signaux de commande Etat de fonctionnement de T1 Etat de fonctionnement de T2 Etat de fonctionnement de T3 Etat de fonctionnement de T4 Etude du choix des composants Page Page Page Page Page Page Page Sécurité Contrôle U Etat de fonctionnement de T7 pour V->V2 Etat de fonctionnement de T7 pour V->V2 Etude des variations du « 24V » Rôle de C14 Contrôle I Page Page Page Page Page Page Création de tension de référence Page Aiguillage Page Affichage présence tension Affichage présence 12V Affichage présence 24V Page Page Page Typon Page Nomenclature Page Mise en conformité Page Remerciement Page -= | 1 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Systémique Introduction Le libre service affranchissement (LISA) est installé dans les bureaux de poste, certaines gares, aéroports, et centres commerciaux, pour l’affranchissement rapide de colis ou de lettre. Créer par l’IER et développer pour La Poste, cet outil permet de réduire les files d’attente par une interface entièrement contrôlée par le client qui peut : Peser son courrier. Affranchir grâce à la vignette délivrée par l’appareil. Acheter un ou plusieurs carnets de timbres pour la Polynésie française et pour la France métropolitaine. Le module d’impression du LISA permet l’impression de : Vignettes d’affranchissement. Etiquettes signalétiques à code barre pour les colis. L’impression du reçu pour les achats par cartes bancaires. Le logiciel de l’automate facilite les opérations : De transaction : pesée, affichage de prix en fonction du poids, paiement, distribution de produit, rendu de monnaie, reçu de paiement. D’exploitation : changement des tables tarifaires, gestion des consommables et des produits, édition de statistiques de vente, édition des données comptable. De télétransmission, soit sur le réseau IBP (Informatisation des Bureaux de Poste), soit au travers d’un modem si la borne est en site externe. Le LISA propose une interface parmi cinq langues dont le Tahitien. Le LISA est distribué en deux versions actuellement: La Poste change les LISA1 pour des LISA2 Les points communs entre les LISA : Une interface gérée par le client Plusieurs trémies pour le rendu de monnaie Une caisse à monnaie Les plus du LISA2 : Un écran tactile Adapté aux norme handicapé Faculté de prendre les cartes électroniques: Moneo et Carte Bleu . Un ordinateur industriel Conforme aux normes anti-braquages -= | 2 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Diagramme sagittal Gestionnaire de service Demande Entretien l’appareil Emploi Choix des paramètres d’envoie Utilisateur / Client Info visuelle Objet technique Entretien mécanique de l’appareil Affiche mode Liaison externe Technicien La liaison externe sert aux paiements par Carte Bleu et Monéo sur le LISA2. La liaison externe se fait par l’intermédiaire du modem ou d’une liaison RNIS (Numéris) si le site est externe à LaPoste. Mais il se fait par Ethernet (réseau local) quand la borne est en interne. Cette liaison permet aux employés postaux de voir à distance le niveau des trémies ainsi que les statistiques de vente. Le technicien intervient périodiquement pour vérifier le bon fonctionnement de l’appareil. C’est lui qui lubrifie la mécanique et règle le mode de fonctionnement du rendeur de monnaie de l’affranchisseur. Le gestionnaire de service est dans notre cas « LA POSTE ». Il s’occupe de gérer les besoins des clients et de remédier aux dysfonctionnements en intervenant par l’intermédiaire du technicien. C’est le gestionnaire de service qui s’occupe aussi de réapprovisionner l’affranchisseur en monnaie quand celui-ci est presque vide. -= | 3 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Présentation L’objet technique que nous allons étudier est le module « rendeur de monnaie » qui est une partie du système LISA. Physiquement notre objet d’étude est représenté par la trémie. L’objet technique « rendeur de monnaie » se décompose en trois parties : la puissance, la commande, la simulation. La trémie peut s’administrer selon trois modes. Le mode 0, le mode 1 et le mode 2. Le MODE 0 : Le moteur tourne quand le 24 V est à ses bornes. Le MODE 1 : Le moteur se commande selon le signal IN3 (signal crée par la carte simulation et qui est analysé par la commande). Quand IN3 est au niveau logique 0, le moteur tourne. Quand IN3 est au niveau logique 1, le moteur est freiné. Le MODE 2 : Le moteur est commandé par les impulsions de IN3. Les impulsions doivent être de la forme front montant plus front descendant espacé de 5 ms au moins. Fonction d’usage Gérer les besoins grâce au programme microcontrôleur puis simuler un technicien et un utilisateur ce qui induit la commande des informations visuelles et le moteur amplifié préalablement en puissance. Milieux associés Milieu économique. Le système technique permet de diminuer la masse salariale en remplaçant un agent par une machine plus rapide et surtout plus rentable. Le système technique donne une meilleure image de La Poste car il diminue les files d’attente, le client étant plus vite servi. Milieu humain. Simplicité d’utilisation Interface intuitive Présence d’une information visuelle Diminution des files d’attente Milieu technique. Amplification de courant grâce au pont en H. Sélection de mode grâce des interrupteurs : MODE 0, MODE 1, MODE 2. Gestion de l’objet technique grâce à un microcontrôleur (68hc11). -= | 4 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Schéma fonctionnel du premier degré FP3 FP1 SIMULATION ET MONNAYEUR PUISSANCE PARTIE FP4 GESTION FP2 OPERATIVE COMMANDE « TREMIE » FA FP5 ALIMENTATION ET REFERENCE VISUALISATION Définition des liaisons. FP1FP2 : CONTROLE_I actif niveau bas. CONTROLE_U actif niveau bas. VCOM Valeur de référence. FP2 FP1 : COM_T1 COM_T2 Signaux de commande du pont COM_T3 en H actif niveau bas. COM_T4 FP1Trémie : M+ ; M Borne du moteur Trémie FP2 : Fourche optique 4-5Capteur fourche optique Fourche optique 8-9 Capteur fourche optique FP3FP2 : IN1 Sélection du mode de fonctionnement IN2 Sélection du mode de fonctionnement IN3 Commande moteur sur impulsion FP4FP2 Port B (PB0 à PB6) Commande moteur et del O/P_B et SEC Port C (PC1 à PC6) Signaux logique de commande FP2FP4 Port A) Signal de commande de la del O/P_A, (PA4; PA4, PA7) O/P_B, SEC. FP2FP5 O/P_A Signal de commande de la del OP/A O/P_B Signal de commande de la del OP/B SEC Signal de commande de la del SEC FASystem V3 Valeur seuil pour la commande VCOM Valeur de référence a 23V 0VL Masse logique 0VP Masse puissance VCC Alimentation circuit intégré du systeme 5V Alimentation des dels 8V Alimentation carte puissance -= | 5 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Schéma fonctionnel du second degré de FP1 COM_T1 COM_T2 COM_T3 VCOM FS11 CONTROLE PONT EN H PONT EN H COM_T4 FS14 AFFICHAGE PRESENCE 24V 24V 12V FS15 AIGUILLAGE MOTEUR FS12 FS13 CAPTAGE CONTROLE : I CONTI FS16 CAPTAGE CONTROLE : U CONTU FA11 REGULATION REFERENCE FS17 AFFICHAGE PRESENCE 12V 8V 0VP 5V VCC FA12 V3 REGULATIONS REFERENCE 0Vl -= | 6 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Etude Théorique et pratique Pont en H Introduction Le pont en H est un amplificateur de courant. Nous avons besoin d’une telle structure car le moteur ne pourrait pas tourné en son absence ; le courant délivré par les circuits intégrés étant beaucoup trop faible. D’après le dossier on sait que le pont en H agi sur le moteur de trois façons : marche avant, marche arrière, freinage du moteur. Marche avant : Marche arrière : Freinage : T1 et T4 sont saturés. T2 et T3 sont saturés. T3 et T4 sont saturé. Le pont en H se commande par les niveaux appliqués sur les points COM_T1, COM_T2, COM_T3 et COM_T4 Marche Avant Marche Arrière --[Schéma du courant dans le moteur]-- Le pont en H est entouré d’une structure composée de résistances et de transistors qui n’a d’autre utilité que de faciliter la programmation. Avec cette structure, T3 et T4 se commandent avec un niveau logique bas sur COM_T3 et COM_T4, de la même façon que T1 et T2 . Dans notre étude du pont en H nous commencerons par étudier d’où vienne les signaux de commande. Puis nous étudierons la saturation de chaque transistor du pont en H en commencent par T1 puis T2 ensuit T3 et pour finir par T4 . Pour conclure notre étude nous vérifierons que les transistors du pont en H sont bien adaptés à notre demande. -= | 7 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Provenance des signaux de commande D’après la carte commande on sait que les signaux COM_T1, COM_T2, COM_T3 et COM_T4 sont des signaux qui proviennent de l’ULN2003 qui est un circuit à collecteur ouvert ce qui signifie que la sortie provient de cette structure : -[Structure interne de l’uln2003]- Le rôle du circuit ULN2003 est de faire une adaptation de tension car en entrée il a du 0V, 5V et sortie en 0,6, 23V. Il adapte aussi le courant grâce au montage Darlington. Rôle du bouclage de VCOM sur la sortie Cette valeur de référence à deux applications la première est une autorisation de transmission et la seconde est une protection type diode de roue libre pour la protection des éléments du system au stoppage du moteur. En analysant la structure on s’aspersoir que la diode interne est passant iniquement quand la sortie est plus grande que VCOM Premièrement le circuit ULN2003 permet l’autorisation de transition si jamais VCOM=0V alors la diode interne fixe un niveau bas sur Vs et ainsi n’autorise pas la transmission. Dans notre cas, quand Vs=VCOM alors la diode interne est bloqué ainsi il ne fixe pas de niveau par conséquent il permet la transmission. Deuxièmement la diode peut servir de diode de roue libre car quand le moteur est stoppé alors la tension augment aux bornes du moteur. Passe par les diodes de protection (jonction collecteur émetteur) de T1 et T2 puis « cherche une masse » et le chemin le plus court est de passé par l’ULN2003 mais si une telle tension devais venir au borne de se composant alors il viendrai a ne plus fonctionner. Et donc la forte tension passe par la diode interne et fait office de roue libre. On remarque sur le graphique théorique, le pique de courant est couper grâce a la diode de roue libre se qui protège les composants du montage. -= | 8 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Etat de fonctionnement de T1. Si COM_T1 provient d’une sortie type transistor bloqué Alors il n’y a pas de différence de potentiel donc le courant ne peu passée dans R14 , R15 et T1 par conséquence pas de courant de base donc T1 est bloqué Si COM_T1 provient d’une sortie type transistor saturé Alors on a une différence de potentiel donc le courant peu passé. -[Extrait de la documentation constructeur pour les transistor TIP121 et TIP126]- Calcule de IR15 IR15 VCC Vd Vbesat T1 24 1 2,5 3mA R15 6,8.10 3 Calcule de IR14 IR14 Vbesat T1 2,5 0,37mA R14 6,8.10 3 D’après la lois des nœuds Ib T1 IR15 IR14 Ib T1 3.10 3 0,37.10 3 2,63mA D’après le dossier on sait que le courant de démarrage du moteur est de 2A et ceci est le courant maximal que le moteur demande à l’état normal On sait aussi d’après la documentation technique que le beta des transistors T1 , T2 , T3 et T4 est de 1000 Donc Icmax T1 2A Icmax T1 2 2mA min 1000 On remarque que IbT1 IbjsatT1 donc T1 est bien saturé. On sait que Ic Ibjs donc Ibjsat T1 Etat de fonctionnement de T2. La structure entourant T2 est la même que celle entourant T1 par conséquent les résultat seront identique donc : Si COM_T2 provient d’une sortie type transistor bloqué alors T2 est bloqué. Si COM_T2 provient d’une sortie type transistor saturé alors T2 est saturé -= | 9 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Etat de fonctionnement de T3 Si COM_T3 provient d’une sortie type transistor bloqué alors il n’y a pas de différence de potentiel donc le courant ne peu circuler dans R10 et R11 . Par conséquence il n’y a pas de courant passant par la base de T5 donc T5 est bloqué. Comme T5 est bloqué le courant ne peu arriver sur la basse de T3 par conséquent T3 est bloqué aussi. Si Com_T3 provient d’une sortie type transistor saturé a lors on a une différence de potentiel donc le courant peu passé. Calcule de IR11 IR11 Vcc 2Vd Vbesat T5 COM _ T3 24 2 0,7 0 0,97mA R11 22.10 3 Calcule de IR10 IR10 Vbesat T5 0,7 0,032mA R10 22.10 3 D’après la lois des nœuds Ib T5 IR11 - IR10 Ib T5 0,97.10 3 0,032.10 3 0,938mA Calculs de I CT5 ICT5 Vcc - 2Vd - Vcesat T5 Vbesat T3 V1 24 2 0,2 2,5 1,2 2,66mA R12 6,8.10 3 Ibjsat T5 Icsat T5 2,66.10 3 0,035mA min 75 On remarque que IbjsatT5 IbT5 donc T5 est saturé -= | 10 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Calculs de IR13 IR13 Vbesat T3 2,5 0,36mA R13 6,8.103 D’après la loi des nœuds on a Ib T3 Ic T5 - IR13 Ib T3 2,66.10 3 - 0,36.10 -3 2,3mA On sait que Ic T3 est au max a 2A Ic max 2 Ibjsat T3 2mA min 1000 On remarque que IbT 3 IbjsatT 3 donc T3 est saturé Etat de fonctionnement de T4 La structure entourant T4 est la même que celle entourant T3 par conséquent les résultats seront identique donc : Si COM_T4 provient d’une sortie type transistor bloqué alors T2 est bloqué. Si COM_T4 provient d’une sortie type transistor saturé alors T2 est saturé COM_T1 1 0 0 1 COM_T2 0 1 0 1 COM_T3 0 1 1 0 COM_T4 1 0 1 0 T1 S B B S T2 B S B S COM_T1 . COM_T3 = 0 COM_T2 . COM_T4 = 0 T3 B S S B T4 S B S B Moteur Marche Avant Marche Arrière Freinage Freinage non utilisé Court circuit Court circuit -[Tableau récapitulatif du fonctionnement du pont en H]- COM_T1 COM_T2 COM_T3 COM_T2 Freinage non utilisé COM_T3 Court circuit COM_T4 Marche avant COM_T3 Marche arrière COM_T4 Court circuit COM_T4 Freinage -[Arbre de fonctionnement du pont en H]- -= | 11 - 28 | =- On prendra des niveaux logiques bas sur les signaux indiqués. Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Etude du choix des composants D’après les calcules précédent on remarque que le beta des transistor sont approprié pour que le courant soit de 2A. Se qui correspond a notre demande par conséquent le choix des ses transistors sont adéquate. Avec le montage précédent on peu même monté jusqu'à 2,5 A dans le moteur en étant sure que les transistors sature. Maintenant on peu s’interroger sur l’ajout on non d’un radiateur ? Etude de la puissance dissiper On sait que le courant qui parcouru la jonction émetteur - collecteur est de 2Amax à l’état normal. Et que la tension Vcesat est de 2V Théorique Pratique : PmoteurTheo Vcesat Tx x Imoteur 2 2 4W : PmoteurPrat Vcesat Tx x Imoteur 1 2 2W D’après la formule Ptot Tj Ta Rthca D’après la documentation technique on sait que Tj est de 150 °c on prendra 25 °c pour la température ambiante Ta. On sait aussi que Rthja = 62,5°C/W Donc Ptot Tj Ta 150 25 2W R thca 62,5 On voit que Ptot PmoteurPrat donc les transistor du pont en H n’on pas besoin de radiateur. -= | 12 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Sécurité. Nous allons d’abord étudier la structure qui vérifie la présence du 24V : Contrôle U puis nous étudierons la structure qui vérifie le courant dans le moteur : Contrôle I Contrôle U. On sait que le circuit LM393 est un amplificateur a sorti a collecteur ouvert par conséquence ses états de sortie sont soit transistor bloqué soit transistor saturé. Le montage autour de IC7a Est un comparateur a deux seuils car on a un bouclage de la sortie sur l’entrée +. Cette structure est la pour vérifier la présence du « 24V ». Dans nos calcule nous négligerons le rôle de C14 car on suppose qu’il n’a qu’un rôle de retard. Nous y reviendrons à la fin de l’étude Calcule de V IC7a Par pont diviseur de tension V IC7 a R4 24V R4 R3 V IC7 a 0,176 24V Sachant que le « 24V » peut ne pas être a 24 V en cas de défaut d’alimentation. Quand V->V2 alors le transistor de sortie IC7a est saturé Quand V-<V2 alors le transistor de sortie IC7a est bloqué Premier cas : V->V2 transistor de sortie de IC7a saturé Schéma équivalent : D’après le Théorème de Millman : VsIC7 a 8 R23 R5 V2 1 1 1 R23 (R25 R24) R5 8 0,03 3 22.10 51.10 3 V2 1 1 1 3 3 22.10 (680 16.10 ) 51.10 3 V 2 2,9 V -= | 13 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Etat de fonctionnement de T7 pour V->V2 On mesure VceIC7 a 0,03V et Vbesat T7 0,6V et le courant dans Ic T7 est de 0,8mA Calcule de IR 7 IR7 IR6 8V Vbesat T 7 Vcesat IC7 a 8 0,6 0,03 1,08mA R7 6,8.10 3 Calcule de Ir6 Vbesat T7 0,6 0,88mA R6 680 D’après la loi des nœud Ib T7 IR7 IR6 Ib T 7 1,08.10 3 0,88.10 3 0,2mA D’après les mesure on sait que Ic T7 0,8mA Icsat T 7 0,8 Ibjsat T 7 0,01mA min 75 On remarque que IbT 7 IbjsatT 7 donc T7 est saturé quand V->V2 Deuxième cas : Transistor de sortie Ic7a bloqué Schéma équivalent : D’après le Théorème de Millman : 8V Vbesat T 7 8V R5 R7 R23 V2 1 1 1 R23 R25 R24 R 5 R 7 7,3 8 3 57,8.10 22.10 3 V2 1 1 1 3 3 22.10 680 16.10 51.10 3 6,8.10 3 V 2 4V -= | 14 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Etat de fonctionnement de T7 pour V->V2 Comme énoncé plus haut on a VceIC7 a 0,03V et Vbesat T7 0,6V et le courant dans Ic T7 est de 0.8mA par mesure. Calcule de IR 7 IR7 8V Vbesat T7 V 2 8 0.6 2,9 0,077mA R5 R 7 51.10 3 6,8.10 3 Calcule de IR 6 IR6 Vbesat T7 0.6 0,882mA R6 680 D’après la loi des nœud Ib T7 IR7 IR6 Ib T 7 0,077.10 3 0,882.10 3 0,805mA Avec un courant dans se sens le transistor T7 ne peut pas saturé. Donc T7 est bloqué quand V->V2 Etude des variations du « 24V » qui font commuté l’amplificateur IC7a On sait que dans un montage comparateur à deux seuils V+=V- à la commutation D’après les calculs antérieur on sait que Donc "24V" V+ =2,9 ou 4V V- =0,176 x « 24V » V 0,176 « 24V » = 16,5V ou 22,7V Les deux seuils qui font commuté l’amplificateur sont 16,5V et 22,7 V Ceux qui veut dire que quand le « 24 V » décent en dessous de 16,5V alors la sortie de IC7a est a transistor bloqué par conséquent il faut le « 24V » repasse a 22,7V pour que l’amplificateur repasse en sortie transistors bloqué. -= | 15 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE --[Graphique Théorique de CONTROLE_U en fonction du « 24 », Vs, V+ et V-]---[Graphique Pratique de CONTROLE_U en fonction du « 24V »]-- --[Fonction de transfère]---[V2 en fonction du « 24V »]-- -= | 16 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Role de C14 Dans la première partie de notre étude du contrôle U nous avons négliger le rôle de C14 maintenant on va expliquer son rôle. Comme énoncé plutôt le condensateur C14 a un rôle de création de retard nous allons maintenant calculer la valeur de se retard C14 crée deux type de retard le retard à la mise sous tension et le retard sur les seuils de commutation de IC7a On sait qu’a l’état stable (le « 24V » à 24V) V- est supérieur a V+ donc V2=2,9V et a l’état instable quand V- est inférieur a V+ on a V2=4V Premièrement retard a la mise sous tension A la mise sous tension le condensateur C14 passe de 0V et tend vers 8V étant stoppé a 2,9V comme calculé précédemment C14 se charge a travers les résistances R5 , R 6 , R 7 , R 23 et R 24 R eq (R 24 R 23 ) (R 5 R 7 R 6 ) (16.10 3 22.10 3 ) (51.10 3 6,8.10 3 680) 23.10 3 3 3 3 3 R 24 R 23 R 5 R 7 R 6 16.10 22.10 51.10 6,8.10 680 t R eq C14 ln Uc Uc 0 80 23.10 3 100.10 9 ln 1ms Uc Uc t 8 2,9 Le contrôle U est opérationnel a partir de 1ms après la mise sous tension du système. Par conséquent le « 24V » a 1ms pour arriver a 24V Apres l’arrivé soit du « 12V » à 11V soit du « 24V » à 12V. Deuxièmement retard sur les seuils de commutation de IC7a. Constante de charge Pour que C14 se charge il faut que la sortie de IC7a passe de l’état transistor saturé a l’état transistor bloqué. Par analogie V2 passe de 2,9V a 4V. C14 se charge alors par R5 , R 6 , R 7 , et R 23 Req 23.103 t R eq C14 ln Uc Uc 0 8 2,9 23.10 3 100.10 9 ln 56µs Uc Uc t 84 V2 met 56µs a passé de son état stable (2,9V) a sont état instable (4V). -= | 17 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Constante de décharge Pour que C14 se décharge il faut que la sortie de IC7a passe de l’état transistor bloqué a l’état transistor saturé. Par analogie V2 passe de 4Va 2,9V. C14 se décharge alors par R24 R25 et R5 On considère que C14 se décharge dans R5 car la sortie de IC7a peut être considéré comme une masse virtuel. (R 24 R 25 ) R 5 (16.10 3 680) 51.10 3 12.10 3 3 3 R 24 R 25 R 5 16.10 680 51.10 Uc Uc 0 04 t R eq C14 ln 23.10 3 100.10 9 ln 385µs Uc Uc t 0 2,9 R eq V2 met 385µs a passé de son état instable (4V) a sont état stable (2,9V). --[Graphique Théorique de CONTROLE_U]---[en fonction du « 24 », Vs, V+ et V- avec le condensateur C14 ]-- -= | 18 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Contrôle I. La structure qui détecte les surintensités dans le moteur est un montage comparateur à un seuil car on n’a pas de bouclage de la sortie de la sortie sur une des entrée. Ce montage analyse les tensions V1 et UR22 . V1 est une valeur de référence et UR22 est l’image du courant par la lois d’ohm. Détermination de V1. Il n y a pas de courant qui par dans l’amplificateur IC7b par conséquent on peu appliqué un pont diviseur de tension. V1 R25 V2 R25 R24 On prendra pour valeur de V2 = 2,9V car c’est la valeur a l’état stable (Quand le « 24 » est présent). Donc V1 = 118mV On sait que le circuit LM393 est un amplificateur a sortie a collecteur ouvert par conséquent ses états de sortie sont soit transistor bloqué soit transistor saturé. Le montage autour de IC7b est un comparateur à un seuil car on n’a pas de bouclage de la sortie sur l’une des entrées. Cette structure est là pour verifier le courant dans le moteur. Détermination état de T8 pour V+>V1 Quand V+>V- alors la sorti de l’amplificateur est de type transitor bloqué. Ce qui signifie que le courant ne peu circuler dans les resistance R8 et R9. Donc il n’y a pas de courant sur la base de T8 par conséquent il est bloqué Donc quand V+>V- alors T8 est bloqué donc CONTROLE_I est a 0,6V. Détermination état de T8 pour V1>V+ Quand V1>V+ alors la sortie de l’amplificateur est de type transistor saturé. Ce qui signifie que l’on a 0,4V max sur la sortie de l’amplficateur. Et anssi le courant peut circuler Calcule de IR9 IR9 8V Vbesat T8 Volmax IC7b 8 0,7 0,4 0,314mA R9 22.10 3 -= | 19 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Calcule de IR8 IR8 Vbesat T8 0,7 0,032mA R8 22.10 3 D’après la lois des nœuds Ib T8 IR9 IR8 Ib T8 0,314.10 3 0,032.10 3 0,282mA Calcule de Ibjsat T8 D’après les mesure on sait que Icsat T8 0,8mA Ibjsat T8 Icsat T8 0,8.10 3 0,011mA min 75 On remarque que l’on à Ib T8 Ibjsat T8 Donc T8 est saturé quand V1>V+ donc CONTROLE_I est a 7,8V Calcule du courant de déclenchement de l’alerte : Par la lois d ohm I U R Imax V 118.10 3 0,54A R 22 0,22 On remarque que cette valeur est juste au dessus du courant normal en marche avant. On remarque aussi que le programme microcontrôleur admet une temporisation de 100 ms a partir du départ du moteur se qui passe le problème de la détection au démarrage (2A > 0,54 ) et aussi que quand le moteur est en marche arrière (1A ) le programme ne vérifie pas le Contrôle I. -= | 20 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Création des tensions de référence Sur la carte commande il y a plusieurs valeurs de tension de référence, il y a le 8V, le 5V, le Vcc ainsi que le V3. Nous allons les étudier un par un ci dessous. Etude du 8V Le 8 V est crée par le circuit IC6 qui est un Lm7808c dans un boîtier TO-92. A l’état stable (quand le 12v et le 24v sont présents) alors le régulateur a environ Vd=24-2Vd-8=14V 14>2 donc le régulateur fonctionne correctement la consommation en courant du 8V est minime par conséquent le model TO-92 est suffisant Etude du 5V Le 5V est crée par le circuit IC4 qui est un LM7805cdans un boîtier TO-220 Vd=12-5V=12-5=7 Vd>Vdmin donc le régulateur fonction correctement Etude du VCC Le VCC est crée par le circuit IC4 qui est un LM7805c dans un boîtier TO-92 Etude de V3 Le V3 est juste une division de tension car en mesure on observe que très peu de courant s’échappe dans le chien de garde. Par conséquent R2 V3 Vcc 2,5V R1 R 2 Etude de D2A Le rôle de D2A est d’empêcher la décharge du condensateur C1dans le système grâce a cet diode, a la coupure d’alimentation C1 va se décharger dans le circuit IC5 et ainsi il pourra continuer a fournir de l’alimentation au composant branché sur le VCC et ainsi évite les valeur de calcule erroné a la coupure d’alimentation. -= | 21 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Aiguillage La fonction aiguillage est assurée par trois diodes de puissance D1, D3A et D2B. Nous allons ainsi voir l’utilité de chacune d’elle Rôle de D1 Le rôle de D1 est d’empêche le retour de courant dans l’alimentation l’orseque le bobine est crée un effet bobine c'est-à-dire que sa tension a ses borne monte ponctuellement très fortement et qui pourrai ainsi détérioré toute les structure branché sur le « 24V » aussi bien dans la trémie que dans le LISA. Rôle D3A Le rôle de D3A est d’empêcher les retours de courant de la charge du condensateur C 2 dans le moteur ce qui viderai ce condensateur en un instant. Ainsi les charge reste dans se condensateur et a la coupure de courant C 2 se déchargera en partie dans le régulateur IC6 et ainsi ICI6 continuera de fournir du courant au structure Contrôle U et Contrôle I pendant un laps de temps. Et ainsi le microcontrôleur n’aura pas de valeur erroné a sa coupure. Rôle de D2B Le rôle de D2B est d’empêcher les cours circuit entre le « 24V » et le « 12V ». Cette diode devient passant quand le « 24V » est inférieur a 11V pour ainsi dire quand le « 24 » n’est pas présent. Ainsi le 12V sert d’alimentation au circuit IC6 qui fourni l’alimentation au section Contrôle U et Contrôle I. Et ainsi le contrôle U peu envoyer une alerte au microcontrôleur. -= | 22 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Affichage présence tension. Sur notre carte nous avons deux structure permettant l’affichage de tension : Affichage présence 12V et Affichage présence 24V que nous allons ainsi analysé. Affichage présence 12V L’affichage présence 12V se fait grâce a une diode électroluminescente et d’une résistance nous allons ici calculer l’intensité lumineuse de la led ILEDA Vdd VLEDA 12 1,5 7mA RA 1,5.10 3 Affichage présence 24V L’affichage présence 24V de la même façon que pour le 12V ILEDB Vdd VLEDB 14 1,5 6,8mA RB 3,3.10 3 On remarque que les courant dans les deux led son quasiment identique se qui signifie qu’ils auront la même intensité lumineuse ainsi elles auront un éclairement homogène Pour conclure sur cette structure on peu soulevé le faite que ces fonction marche en binaire c'est-à-dire les dels s’éclaire quand on une tension a leurs borne par conséquent que se soit du 10V ou 30V seule l’intensité lumineuse vas changer mais nous verrons toujours les dels éclairés par conséquent ses fonction sont un luxe et n’on pas vraiment d’utilité sauf pour du binaire. -= | 23 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Typon Le typon de ma carte a été réalisé avec P-Cad 2001 (les dessin ne sont pas a l’échelle pour des raisons de mise an page) Face Bottom : Face Top : Double Face: -= | 24 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Nomenclature Référence sur le schéma Quantité structurel R22a, R22b 2 Désignation des composants Remarques Résistance 0,22 ½ Watt Mise en parallèle pour créer la résistance R22 R6, R25 Ra 2 1 Résistance 680 ¼ Watt Résistance 1,5 K ¼ Watt Rb 1 Résistance 2,7 K ¼ Watt R4 R7, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R21. R1, R2. R24 R3, R8, R9, R10, R11, R19, R20, R23. R5. C13 C3, C4, C5, C6, C7, C8, C14 C1, C2 IC4 IC5 IC6 IC7 1 10 Résistance 4,7 K ¼ Watt Résistance 6,8 K ¼ Watt 2 1 8 Résistance 10 K ¼ Watt Résistance 16 K ¼ Watt Résistance 22 K ¼ Watt 1 1 7 Résistance 51 K ¼ Watt Condensateur 0,22 nF 63Volts Condensateur 100 nF 63Volts 2 1 1 1 1 T1,T2 T3, T4 T5, T6, T7, T8. D1, D2a, D2b, D3a LED1 2 2 4 4 1 LED2 1 P1M 1 P1F 1 Condensateur 100 F 35 Volts Régulateur 7805 Boîtier TO 220 Régulateur 78L05 Boîtier TO 92 Régulateur 78L08 Boîtier TO 92 Amplificateur opérationnel double LM 393 Transistor TIP 126 Transistor TIP 121 Transistor 2N 2907 Diode 1N4007 Diode électroluminescente rouge de diamètre5mm Diode électroluminescente verte de diamètre 5mm Connecteur HE10 Male 2 X 5 broches droit à verrouillage pour implantation sur circuit imprimé Connecteur HE10 Femelle 2 X 5 broches à sertir P2M 1 P2F 1 DOU1, DOU2, DOU3, DOU4. 4 Connecteur HE10 Male 2 X 10 broches droit à verrouillage pour implantation sur circuit imprimé Connecteur HE10 Femelle 2 X 10 broches à sertir Douille de sécurité de 4mm ( 2 rouges, et 2 bleues ) -= | 25 - 28 | =- A placer en série avec la led indicatrice de la tension 12 Volts A placer en série avec la led indicatrice de la tension 24 Volts Indicateur de présence de la tension de 12Volts Indicateur de présence de la tension de 24 Volts En liaison avec la partie opérative du rendeur de monnaie En liaison avec la Fonction Commande FP2 Alimentations de 12 Volts et de 24 Volts Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Mise en conformité Teste seul Problème rencontré En faisant mon typon je me sui tromper d’empreinte pour les transistor 2n2907 ainsi j avais l’émetteur a la place du collecteur. Par conséquent j’ai dessoudé T5 , T6 , T7 et T8 pour les remonter dans le bon sens. Puis dans l’avancement de mes test je me suis aperçu que j’avais oublier et faire le typon d’une partie de la carte. J’avais oublié de relier les entrées et la sortie de IC7b a leur composant respectif ( R 24 ,R 25 ,R9 R24 et R 22 ). Comme mon typon est groupé par fonction je n’ai pas eu trop de mal avec les straps ils sont plutôt court. Puis la dernière erreur que j’ai commise c’est l’oubli du raccord entre le connecteur du 0V du bâti du moteur au 0VP. Test de mes entrées A vide on observe environ 23V sur les entrées COM_T1, COM_T2, COM_T3 et COM_T4 ce qui confirme la théorie. Test de mes sorties A vide la tension sur VCOM est de environ 23V se qui est normal. A vide la tension sur 5V est de environ 5V se qui est normal. A vide la tension sur Vcc est de environ 5V se qui est normal. A vide la tension sur 8V est de environ 8V se qui est normal. A l’état stable la tension sur V2 est de environ 3V se qui confirme la théorie. A l’état stable la tension sur V1 est de environ 0,2V se qui confirme la théorie. Test de la saturation du pont en H Avec un niveau logique 0 sur COM_T1 Test des fonctions création de tension En testant au multimetre jai pu observer : 8V à 8,05V. V2 à 2,87V a l’état stable et V2 à 4,01V a l’état instable V1 à 0,12V à l’état stable et V2 à 0,16V à l’état instable V3 à 2,51V à vide et 2,52 chargés Vcc à 5,03V 5V à 5,04V CONTROLE_U à 8,01V à l’état stable et à 0,02V à l’état instable CONTROLE_I à 8,01V à l’état stable et à 0,02V à l’état instable VCOM à 22,66V -= | 26 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Teste relier aux autres cartes Problème rencontré A cause de la mauvaise manipulation de l’un de mes camarades. Mon régulateur IC4 celui qui crée le 5V a été endommagé en faisant je ne sais quoi mais sûrement en faisant un court circuit sur la ligne d’alimentation. Suite a cet incident en sortie de mon régulateur on observai un valeur de 0V à vide par conséquent je l’ai changé et ainsi ma carte a pu a nouveau crée du 5V. Je n’ai pas eu trop de problème j’ai eu de la chance -= | 27 - 28 | =- Mirville Thibaut Dossier Bac 2004 : LISA Terminale STI génie électronique Lycée LAMARTINE Remerciment Merci a Microsoft et la communauté linux le design de mon dossier Je remercie les logiciel : Microsoft Word Microsoft Visio Microsoft Power point Microsoft Excel Adode Photoshop Je remercie les sites : www.edonkey-armata.com www.suprnova.org www.laspirale.net et les ftp free pour mes sauvegardes Je tiens particulièrement à féliciter MON collègue dossier Florian Andrey. Et malheureusement pas mon troisième collègue car son travail d’équipe est des moindre et fût même un échec en laissant ceci a votre appréciation !! -= | 28 - 28 | =-
