Permettre à l`utilisateur de recharger les batteries

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Problématique : comment réaliser l ‘alimentation en énergie électrique d’un système embarqué ?
Aux élèves des
Sciences de
l’Ingénieur de
Première
Les connaissances de
l’entité générique
« Alimenter »
Activité
de
formation
Permettre aux élèves d’identifier, de
caractériser, de quantifier les formes
d’énergies et les paramètres d’entrée
et de sortie de la fonction
« Alimenter »
A qui rend-il
service ?
Sur quoi agit-il ?
Dans quel but ?
Expression du besoin
(Intérêt de l’activité)
Support utilisé
Consignes de sécurité
Le démontage d’un appareil ne peut être
envisagé que déconnecter du réseau
électrique.
Etude des fonctions de service
« Permettre à l’utilisateur de recharger les batteries »
« Assurer la fourniture d’énergie électrique »
Sécateur INFACO
Permettre à
l’utilisateur de
recharger les
batteries
Disposer d’une énergie électrique
adaptée
Adapter la
connectique
Stocker
l’énergie
Prise « phono »
Batteries Nickel
Cadmium
Solutions constructives
Chargeur
Assurer la
fourniture
d’énergie
électrique

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Les objectifs de l’activité pratique sont de mesurer les paramètres importants de la batterie
d’accumulateurs utilisée pour alimenter le sécateur INFACO, ainsi que de vérifier ses performances par
rapport au besoin exprimés dans le cahier des charges.
Déroulement de l’activité.
Analyse fonctionnelle du sécateur et du dispositif de charge – Point de vue maintenance.
Analyse du cahier des charges.
Documents utilisés : Document de référence sur les accumulateurs « Ref_accumulateurs.doc »
Document de référence sur les signaux « Ref_signaux.doc »
Travail demandé.
 Analyse fonctionnelle.
I Dossier technique du sécateur INFACO.
Ce dossier allégé correspond à un extrait du dossier technique du sécateur. Il contient les informations
nécessaires à la réalisation de cette séance de travaux pratiques.
I 1 Eléments du cahier des charges fonctionnel.
I.1.1 Caractéristiques techniques et économiques.
* Capacité de coupe moyenne (en fonction du bois) : 25 mm
* Effort de coupe : 1000 N à mi-bois
* Cadence en charge moyenne : 60 cp/mn
* Cadence à vide : 100 à 160 cp/mn
* Poids du sécateur : 900 gr
* Tension d’alimentation du sécateur : 48 1,2 Volts
* Puissance moyenne 30 Watts
* Capacité de la batterie Nickel Cadmium : 4,5 ampèreheure
* Durée d’utilisation moyenne sans recharge : environ 8 heures
* Poids de la batterie : 2,5 kg
* Tension d’alimentation du chargeur : 230 Volts ; 50Hz
* Puissance du chargeur : 24 Voltampères
* Temps de charge moyen : 12 heures
* Rendement global de la chaîne cinématique 0,7.
* Chaîne cinématique : moteur électrique, réducteur à engrenages, écrou et vis à billes,
biellettes, lames.
* Fonctionne en sécurité conformément au code du travail, article R233-100 (doigts,
isolation galvanique, bruit).

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* Stable au repos.
* Coût d'acquisition inférieur à 1200 euros.
* Durée de vie : 6 ans soit 6 000 000 coupes mini
* Coût d'exploitation de 50 euros par an.
* Coût de renouvellement des accumulateurs 800 euros (tous les 5 ans).
 Soulignez les caractéristiques techniques en relation avec la fonction « Alimenter » du sécateur.
I.1.2 Description technique
L'ensemble sécateur électronique INFACO est constitué de :
* Un sécateur électronique,
* Une ceinture contenant une batterie d’accumulateurs,
* Un boîtier électronique,
* Un chargeur de batterie.
I.2 Analyse fonctionnelle
I.2.1 Système sécateur
La frontière d’étude est définie dans ce paragraphe comme l’ensemble sécateur (partie opérative) +
commande.
La fonction globale du système est représentée ci-dessous par le niveau A-0 d'un point de vue utilisateur.
Cette fonction est "COUPER UNE BRANCHE".
* La matière d'œuvre entrante est une branche non coupée.
* La matière d'œuvre sortante est une branche coupée.
Nous avons mis en évidence, cours « Architecture des systèmes pluritechniques », la relation qui existe
entre l’expression de la fonction globale et le point de vue.
 Exprimez à l’aide du diagramme SADT niveau A-0, la fonction globale point de vue technicien de
maintenance.
SECATEUR ELECTRONIQUE
INFACO
(BATTERIE # 48 V CC)

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I.2.2 Système dispositif de charge.
La frontière d’étude est définie dans ce paragraphe comme l’ensemble chargeur + batterie.
La fonction globale du système est représentée ci-dessous par le niveau A-0 d'un point de vue technicien
de maintenance.
* La matière d'œuvre entrante est une batterie déchargée (C0 < 4,5 Ah).
* La matière d'œuvre sortante est une batterie rechargée (C1 > C0).
 Définissez la fonction globale qui n’a pas été représentée sur l’actigramme ci-dessus.
 Analyse du cahier des charges.
II Problématique technique
Comment vérifier l’adéquation des paramètres de la batterie d’accumulateurs fournis par le
constructeur avec les besoins définis dans le cahier des charges fonctionnel du sécateur ?
II.1 Partie préparatoire
II.1.1 Constitution de la batterie
La batterie utilisée comme la majorité des batteries est constituée d’accumulateurs branchés en série.
Lorsque n accumulateurs sont branchés en séries, la tension totale est égale à la somme des tensions des n
accumulateurs. La capacité de la batterie est la capacité de l’élément le plus faible. Le courant qui
parcourt le circuit est le même en tout point.
 A l’aide du cahier des charges du sécateur et du document ressource, calculez le nombre n
d’accumulateurs utilisés pour réaliser la batterie.
 Les accumulateurs étant tous identique déterminez leur capacité nominale.
 En vous aidant du schéma équivalent d’un accumulateur, donnez l’expression de la résistance
interne rT de la batterie en fonction de la résistance interne r de chaque accumulateur.
On ne dispose que des accumulateurs de l’extrait du catalogue SANYO du document ressource. Comment
satisfaire le cahier des charges de la batterie ?
UT
IT

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Chaque accumulateur défini précédemment sera remplacé par deux accumulateurs SANYO montés en
parallèle.
Lorsque n accumulateurs sont branchés en parallèle, la tension est la même aux bornes de chaque
élément. La capacité de la batterie est la somme des capacités des n accumulateurs. L’intensité du courant
total est la somme des intensités débitées par chaque élément.
 Choisissez les accumulateurs SANYO et argumentez votre choix.
 Votre choix étant fait, calculez le poids des accumulateurs devant être placé dans la ceinture.
 Conclure sur le choix des accumulateurs du catalogue SANYO que l’on vous a imposé pour
satisfaire le cahier des charges.
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