Baccalauréat Professionnel SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES

Baccalauréat Professionnel
SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES NUMÉRIQUES
Champ professionnel : Alarme et Sécurité Incendie
SOUS - EPREUVE E12
TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES
SUR SYSTÈME
Durée 3 heures – coefficient 2
Note à l’attention du candidat :
La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront dans l’appréciation des
copies.
L’usage de la calculatrice alphanumérique ou écran graphique est autorisé à condition que leur
fonctionnement soit autonome (circulaire n° 99-186 du 1999).
Sujet :
ETUDE DE L’ALIMENTATION
D’UNE CENTRALE D’ALARME
SIEMENS SI 410
Lycée Professionnel Ampère - rue Guéthennoc 56120 JOSSELIN
Nom et Prénom de l’élève :
CCF Sciences - Bac SEN – Session 2010
Note :
/20
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ETUDE DE LA CARTE CHARGEUR / ALIMENTATION
D’UNE CENTRALE D’ALARME SI 410
Le but de ce TP est d’étudier chaque étape de transformation d’une tension sinusoïdale en une tension
continue de valeur définie, et de vérifier les caractéristiques de l’alimentation (comparaison des mesures
réelles et des données constructeur.) de la carte chargeur SMP 20.
Dans la suite du document, ce symbole signifie : « appeler le professeur »
Des extraits du dossier technique de l’alarme sont joints avec ce document en annexes.
Vérification des caractéristiques de la carte d’alimentation et comparaison
des caractéristiques réelles et des données « constructeur ».
INTRODUCTION :
La carte d’alimentation (SMP 20) de la centrale a deux rôles :
-
Alimenter la centrale d’alarme (SI 410) en permanence,
-
Charger la batterie de façon à ce qu’elle puisse prendre le relai en cas de coupure du réseau
d’alimentation.
Cette carte est alimentée par le réseau EDF et délivre une tension continue aux bornes de la batterie et de
la centrale.
Elle transforme donc une tension alternative en tension continue.
Le circuit de la carte d’alimentation peut être schématisée comme suit :
TRANSFORMATION
UP
US
REDRESSEMENT
A
FILTRAGE
B
UD
UC
C
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REGULATION
R
E
G
U
L
A
T
E
U
R
UR
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1- Etude du transformateur :
1-1 Tension d’alimentation du primaire (UP) :
APPEL n°1 :
En prenant toutes les dispositions nécessaires de sécurité, mesurez à l’aide d’un multimètre
la tension d’alimentation du primaire UP ainsi que sa fréquence fP (voir annexes 1.1et 3.2)
UP=
f P=
1-2 Tension au secondaire du transformateur (US) :
- Mesurez à l’aide d’un multimètre la tension de sortie au secondaire du transformateur
(voir annexe 1.1 et 1.2)
US =
APPEL n°2 :
- Branchez un oscilloscope de façon à visualiser la tension de sortie au secondaire du
transformateur (voir annexe 1.1 et 1.2)
- Réglez-le de façon à obtenir au plus 2 périodes complètes sur l’écran.
- Représentez sur l’oscillogramme ci-dessous, la courbe du signal obtenue, en précisant les calibres
choisis :
Calibres : Voie A :
V/div Base de temps :
ms/div
A l’aide de l’oscillogramme :
-
Donner la période du signal :
T=
ms
T=
-
s
En déduire sa fréquence :
f=
f=
-
Hz
Donner sa valeur maximale :
USmax=
USmax=
-
V
Calculer sa valeur efficace :
USeff=
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USeff=
V
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1-3 Comparaison des données « constructeur » :
A l’aide de la documentation technique (annexes 2.2 et 3.1) ou des indications directement lues sur la
carte chargeur (SMP 20), indiquez :
- La tension d’alimentation du circuit primaire :
U’P=
- La fréquence de fonctionnement du transformateur :
f’=
- La tension au secondaire :
U’S=
- Comparez ces valeurs « constructeur » (U’P, U’S, f’) avec celles mesurées précédemment (UP, US, f) :
- Conclusion :
1-4 Puissances et consommations:
A l’aide de la documentation technique (annexe 2.2 ), indiquez :
- l’intensité pouvant être consommée au primaire du transformateur :
IP=
mA
IP=
A
- En déduire la puissance apparente du transformateur au primaire ( rappel : S=U.I ) :
S=
S=
VA
Le transformateur est considéré comme parfait, la puissance apparente est donc la même au primaire et au
secondaire.
- En déduire la valeur efficace maximale théorique du courant (IS) qui pourra être fournie au système
SINTONY (centrale, batterie, périphériques etc…) par le transformateur :
IS=
IS=
A
A l’aide de la documentation technique (annexes 2.2 et 4.1 et 5) , indiquez :
- l’intensité pouvant être fournie au système SINTONY :
I’S=
A
- Comparez les valeurs « constructeur » (I’S ) et « théoriques » (IS ) du courant fourni au système. Ces
valeurs sont-elles cohérentes ? :
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2- Etude du redressement et du filtrage :
2-1 Caractéristiques du signal redressé :
Le redressement est effectué à l’aide d’un pont de 4 diodes (voir schéma page 2 et annexe 1.2).
Pour des raisons pratiques, les mesures à l’oscilloscope ne peuvent être effectuées directement.
En l’absence de condensateur C, quelle serait la forme du signal de la tension UD relevée à l’oscilloscope
entre les points A et B après le pont de diodes (voir schéma page2) :
Cochez la case correspondante :
choix 1 :
Calibre : 10 V / div - 5 ms / div
choix 2 :
Calibre : 10 V / div - 5 ms / div
choix 3 :
Calibre : 10 V / div - 5 ms / div
2-2 Caractéristiques du signal filtré :
Le signal est ensuite filtré à l’aide d’un condensateur en dérivation sur la sortie du pont de diodes (voir
schéma page 2). (Ce condensateur est en fait constitué de trois condensateurs sur ce modèle de carte, voir photo en
annexe 1.2)
L’association des trois condensateurs (équivalente à un condensateur unique) filtre la tension redressée.
L’oscillogramme suivant montre le signal filtré UC au niveau des condensateurs.
UC
- Donnez à l’aide de l’oscillogramme la valeur moyenne
approximative de la tension UC :
UC =
- Comparez cette valeur à USmax (tension maximale au
secondaire du transformateur - voir paragraphe A1.2) et
conclure :
Calibre : 10 V / div - 5 ms / div
-
Donnez le rôle du ou des condensateurs dans le circuit de cette carte d’alimentation :
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2-3 Tension redressée, filtrée et régulée UR :
La tension UC est ensuite « traitée » à l’aide d’un régulateur (voir schéma page 2), on obtient alors la
tension UR.
Cette tension correspond à la tension de charge de la batterie (voir annexe 1.2)
APPEL n°3 :
- Branchez un oscilloscope de façon à visualiser la tension de sortie de la batterie UR
(voir annexe 1.2 et 3.1)
- Réglez le calibre sur 5 V / div sur la voie A.
- Représentez brièvement sur l’oscillogramme ci-dessous, le signal obtenu :
A l’aide de l’oscillogramme :
-
Donner la valeur de la tension UR
UR =
UR =
V
-
Cette tension est-elle continue et régulière ?
-
La valeur de cette tension (UR) est-elle la même que
celle aux bornes des condensateurs (UC) ?
-
Quel est le rôle du régulateur dans le circuit ?
A l’aide de la documentation technique (annexe 2.2 et 4.1 ), indiquez :
- la tension de sortie régulée de l’alimentation :
U’R=
V
- Comparez la valeur « constructeur » (U’R) avec celle mesurée précédemment (UR) à l’oscilloscope et
conclure :
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3- Etude de l’alimentation en charge :
La centrale d’alarme est configurée avec un clavier, et deux détecteurs.
On va vérifier la consommation de courant par le système et vérifier par rapport aux données
« constructeur ».
- Vérifiez que le clavier et les deux détecteurs sont reliés à la centrale et que celle-ci est connectée
à la carte chargeur,
- Mettre sous tension la centrale d’alarme (alimenter la carte chargeur par le secteur),
- Installez la batterie dans le circuit.(vérifiez les polarités en vous aidant de la documentation
technique - annexe3.1).
Note : La batterie fournie n’est chargée que partiellement.
3-1 Courant consommé :
Dans la suite, la batterie doit être connectée, la centrale doit être initialisée et en veille avec ses périphériques
connectés.
APPEL n°4 :
- A l’aide d’une pince ampéremétrique, mesurez le courant consommé par la carte chargeur
sur le réseau :
IP =
- Mesurez de même l’intensité du courant dans le circuit secondaire du transformateur :
IS =
A l’aide de la documentation technique (annexes 2.2 et 4.1)
- Relevez la consommation minimale de courant de la centrale SI 410 (mode veille) et de ses
périphériques :
Im =
- Cette intensité (Im) correspond-elle à celle mesurée au secondaire du transformateur (IS) ?
Pouvez-vous donner une explication ?
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ANNEXE 1
Annexe 1.1 :
Sortie du secondaire du transformateur :
(mesure de US , tension au secondaire
et branchement de l’oscilloscope pour
la visualisation du signal.)
Alimentation réseau :
mesure de UP , tension aux bornes
du primaire du transformateur.
Annexe 1.2 : carte chargeur (SMP20)
Condensateurs de filtrage
(voir schéma page 2)
Pont de diodes
(voir schéma page 2)
Sortie Batterie régulée : UR
Sortie Transformateur : US
(voir schéma page 2)
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ANNEXE 2
Annexe 2.1 :
Annexe 2.2 :
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ANNEXE 3
Annexe 3.1 :
Annexe 3.2 :
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ANNEXE 4
Annexe 4.1 :
Annexe 4.2 :
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ANNEXE 5
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