travaux préparatoires - Sn-Bretagne

Acquisition d’informations
TP 1SEN Rév 01
ARCEAU DE PARKING MOTORISE
Simulation de la charge batterie
- +
Lycée des Métiers Jacques Prévert Combs – la – Ville
Section de BAC PRO Systèmes électroniques numériques
Electronique Industrielle Embarquée
1
Acquisition d’informations
Bac Pro Systèmes Electroniques Numériques
TP 1SEN Rév 01
Repère : TP1VIGI
Niveau : 1ERE
Champ professionnel : Electronique industrielle embarquée
Fiche de travaux liée à des activités de : Travaux pratiques
Système ou sous-système : ARCEAU VIGIPARK
Lieu d’activité :
Définition des tâches confiées à l’élève à l’occasion
de la séquence de :
1 - PREREQUIS :
Enoncé des objectifs de formation associés
aux tâches définies :
FONCTIONS ET TACHES :
Savoir utiliser les outils du logiciel ISIS
Savoir utiliser Excel
A4-2 S'informer et se documenter
A2-3 Mettre en place les équipements, les logiciels,
configurer, paramétrer, tester et valider
2 - EN AYANT A VOTRE DISPOSITION :
Dossier technique
Logiciel ISIS
SAVOIRS ASSOCIES :
Capture et acquisition d’un signal
Conversion d’une grandeur physique en grandeur
électrique
Capteurs : électromagnétique, optique, magnétique,
mécanique, chimique
3 - ON VOUS DEMANDE :
De relever et de tracer des caractéristiques de
quelques fonctions de la carte sur Excel
4 - CRITERES D'EVALUATION :
Avoir effectué les tests nécessaires et fait une synthèse
du fonctionnement
COMPETENCES :
C2-1 Faire un bilan de l’existant
C2-4 Analyser le fonctionnement de l’objet technique
susceptible d’une intervention
Evaluation proposée par le professeur :
Compétences
barème
C2.1
C2.4
/26
/6
A
(x1)
B
(x0.75)
Temps prévu : 4h
C
(x0.5)
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Section de BAC PRO Systèmes électroniques numériques
Electronique Industrielle Embarquée
D
(x0.25)
E
(x0)
Temps passé :
Note de l’élève :
Nom de l’élève :
2
Acquisition d’informations
TP 1SEN Rév 01
I – MISE EN SITUATION
Vous êtes technicien au sein de l’entreprise BEST ELECTRONIQUE spécialisée dans la fabrication de
cartes électroniques (sous-traitance), notamment pour la société VIGIPARK.
Au sein du laboratoire électronique constitué d’une dizaine de personnes, et rattaché au responsable de
production, vous participez :
- aux tests, contrôles, réglages et assemblages des cartes électroniques VIG01 des arceaux de
parking.
On vous demande dans cette activité de réaliser une simulation du fonctionnement de la charge de la
batterie en vue d’améliorer la fiabilité. La batterie est en effet un élément essentiel et coûteux.
II –REPERAGE DES FONCTIONS
L’alimentation de l’arceau de parking est réalisée par une batterie de 12V ; l’énergie fournie n’est pas
inépuisable, elle est donc rechargée par un panneau solaire.
Pour des questions de sécurité et de durée de vie de cette batterie, il est conseillé de contrôler la charge
de cette batterie, notamment en surveillant la température de celle-ci ainsi que la tension à ses bornes.
C’est ici le rôle de FP1 (fonction principale 1), présente sur la carte électronique.
Panneau
solaire
Sonde de
température
VPSOL
TBAT
Conversion
température VIM_TBAT
/ tension
FS1.2
VCC
Génération
d’une tension VREFB
de référence
FS1.1
VBAT
Adaptation
en tension
VIM_BAT
Commutation
de la source
d’énergie
Vérification
ETAT_TE
de la
température
de la batterie
FS1.3
Autorisation
de la charge CHARGE
de la batterie
VBAT
FS1.7
Vérification
de la charge ETAT_CH
de la batterie
FS1.4
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Section de BAC PRO Systèmes électroniques numériques
Electronique Industrielle Embarquée
FS1.6
FS1.5
FP1
3
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TP 1SEN Rév 01
III – SIMULATION DES FONCTIONS SECONDAIRES
1- Fonction secondaire 1.2 (FS1.2)
VCC
Commentaires:
Vcc est une tension de 5V
R2 est le capteur de température ; sa valeur de résistance
varie en fonction de la température de la batterie.
R1
10k
Température (°C)
25
15
20
0
30
40
50
60
VIM-TBAT
R2
10k
C1
100nF
R3
6.8k
Résistance (kΩ)
10
15.7
12.5
32.7
8
5.4
3.6
2.5
Question 1 :
Réaliser le schéma ci-dessus à l’aide du logiciel ISIS. R1, R2 et R3 sont des résistances RES et C1,
un condensateur CAP dans la bibliothèque de composants.
/2
Question 2 :
Compléter dans le tableau ci-dessous, les valeurs de VIM-TBAT qui correspondent aux températures
de la batterie, résultats de la simulation (vous placerez, pour cela, un voltmètre sur V IM-TBAT).
Température (°C)
25
15
20
0
30
40
50
60
/2
VIM-TBAT (V)
Question 3 :
(C2-4 Analyser le fonctionnement de l'objet technique susceptible d’une intervention)
/2
A l’aide du fichier « graphe.xls » et EXCEL, tracer la caractéristique VIM-TBAT en fonction
de la température batterie TBAT en °C. Imprimer ce graphe sans oublier de mettre le repère
des axes et un titre.
VALIDATION :
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4
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TP 1SEN Rév 01
2- Fonction secondaire 1.3 (FS1.3)
Question 1 :
N’effacez pas la fonction précédente. Reproduire le schéma suivant avec ISIS.
+12V
/2
R5
Commentaires
Sur la broche 2 du LM358N, vous
placerez un générateur simulable fixé
à 2.5V.
1M
8
U1:A
R4
3
VIM-TBAT
1
68
ETAT-TE
4
2
2.5V
LM358N
Question 2 :
Compléter dans le tableau ci-dessous, les valeurs de ETAT-TE qui correspondent aux températures
de la batterie, résultats de la simulation (vous placerez, pour cela, un voltmètre sur ETAT-TE).
Température (°C)
25
15
20
0
30
40
50
60
/2
ETAT-TE (V)
Question 3 :
(C2-4 Analyser le fonctionnement de l'objet technique susceptible d’une intervention)
/2
A l’aide du fichier « graphe.xls » et EXCEL, tracer la caractéristique ETAT-TE en fonction
de la température batterie TBAT en °C. Imprimer ce graphe sans oublier de mettre le repère des
axes et un titre.
Question 4 :
Vous allez observer sur un seul graphe, l’allure du signal sur ETAT-TE, en fonction de VIM-TBAT,
donc finalement de la température. Pour cela, vous utiliserez le mode graphes dans la boite à outils.
Le signal VIM-TBAT est remplacé par un générateur sinusoïdal
dont les propriétés sont les suivantes :
R4(1)
R4
68
2.5V
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5
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TP 1SEN Rév 01
Placer des sondes de tension sur l’entrée et la sortie de la structure.
Placer le graphe de simulation « ANALOGUE » et glisser –déposer les 2 signaux dans le graphe ; leur
nom apparaît.
Puis appuyer sur la touche espace et les signaux apparaissent. Agrandir le graphe, copiez-le et
imprimer.
/4
Question 5 :
Compléter la synthèse suivante.
-
Le signal sinusoïdal simule une variation de ………………………….
Lorsque la tension VIM-TBAT dépasse …………. , la tension ETAT-TE vaut……
Lorsque la tension VIM-TBAT est en-dessous de …………. , la tension ETAT-TE
vaut……
On peut dire que le seuil de……………….correspondant simulé est
d’environ……………….°C.
/3
VALIDATION :
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3- Fonctions secondaires 1.4 & 1.5 (FS1.4 & FS1.5)
Question 1 :
N’effacez pas les fonctions précédentes. Reproduire le schéma suivant avec ISIS.
VBAT
/2
R7
VBAT
1M
R8
U1:B
4
68k
R6
6
7
68
15k
+88.8
8
R9
VIM-BAT
ETAT-CH
5
2.5V
LM358N
Volts
+88.8
Volts
+12V
Question 2 :
Compléter dans le tableau ci-dessous, les valeurs de VIM-BAT et de ETAT-CH qui correspondent
aux différentes tensions de la batterie, résultats de la simulation.
Tension batterie
VBAT (V)
10
11
12
13
14
15
VIM-BAT (V)
ETAT-CH (V)
/2
Question 3 :
Sur le même principe que la question 4 précédente, vous allez simuler des variations de la tension
batterie avec un signal de forme sinusoïdal centré sur 12V (offset) et d’une amplitude de 3V.
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/2
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4- Fonction secondaire 1.6 (FS1.6)
Question 1 :
N’effacez pas les fonctions précédentes. Reproduire le schéma suivant avec ISIS.
VCC
ETAT-TE
/2
R10
47k
D1
1N4148
ETAT-CH
D2
CHARGE
1N4148
Question 2 :
En reprenant les 2 valeurs min et max de ETAT-CH et de ETAT-TE, compléter la valeur de la
tension CHARGE dans le tableau ci-dessous.
ETAT-CH (V)
ETAT-TE (V)
/2
CHARGE (V)
Question 3 :
A l’aide d’une simulation analogique avec les signaux sinusoïdaux comme dans les
questions précédentes, placez les 3 signaux ETAT-CH, ETAT-TE et CHARGE sur un même
graphe. Simulez, et imprimez. Sachant que la charge de la batterie par le panneau solaire est
autorisée lorsque la tension CHARGE est au-dessus de 1V, tracez sur le graphe, les instants où la
charge se réalise.
/3
Question 4 :
(C2-4 Analyser le fonctionnement de l'objet technique susceptible d’une intervention)
/2
Interprétez le graphe obtenu. Le fonctionnement du système vous paraît-il fiable ?
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