Système AGRITEC

Mesure de l’état de
maturation et du taux
d’humidité des fruits
Système de production de
pruneaux
Le cycle de production de pruneaux,
se décompose en deux étapes:
1. Cueillette des fruits

2.
Mesure du taux de sucre et du taux
d’acidité des prunes d’ente.
Séchage

Mesure du
pruneaux
taux
d’humidité
des
Les méthodes de mesures
traditionnelles
Pour mesurer les taux de sucre et
d’acidité, la prune fraîche est broyée
puis les dosages sont faits par des
procédés chimiques.
Pour mesurer le taux d’humidité, le
pruneau est broyé puis passé dans un
four à dessiccation.
La mesure de l’impédance
Les taux de sucre et d’acidité sont
en relation avec la température et
l’écart de phase entre tension et
courant .
 Le taux d’humidité est en relation
avec la température et le courant

Impédance mètre
Le principe de mesure
est la détermination de
grandeurs électriques
équivalentes du fruit
placé sur une sonde
en contrôlant la
tension appliquée et
en mesurant la
température pour
assurer les
corrections.
Unité de
mesure
Rm
Req
Modèle
équivalent du
fruit
Ceq
Up
Vm
Application spécifique à la
prune d’Ente et au pruneau
Caractéristiques
La mesure est effectuée à tension et fréquence
constante en fonction des produits analysés.
Prune d’Ente : 4,5V 100Hz pour la mesure de
l’acidité et du taux de sucre.
Pruneaux : 2V 100Hz pour la mesure de
l’hygrométrie.
L’appareil effectue la mesure et fourni les
donnée sur un afficheur pour la lecture directe.
Une mémorisation des mesures effectuées
permet un traitement informatique sur PC à
posteriori.
Principe
La relation entre les paramètres physicochimiques et électriques est déterminée par
l’appareil à l’aide d’un module de calcul
statistique issu d’une modélisation réalisée sous
Matlab et intégrée dans le processus de calcul.
Compte tenu des caractéristiques, l’acquisition
des tensions et courants est réalisée par une
partie analogique suivie d’une conversion
numérique 16 bits. La mesure de phase est
effectuée par un CPLD. Le calcul numérique est
traité par un microcontrôleur.
Schéma fonctionnel
Mesurer la
température
Sonde
Calculer les
paramètres
physico-chimiques
Mémoriser
les mesures
Mesurer le
courant et la
tension
Générer une
tension
sinusoïdale
Contrôler les
paramètres
de mesure
Début de mesure
Afficher les
caractéristiques
du produit
Centres d’intérêt
x
x
x
x
x
x
1. Description des systèmes électroniques
Approches externes des systèmes électroniques et leurs environnements
Modélisations fonctionnelles et comportementales
Architectures des systèmes électroniques
Lectures de schéma
2. Solutions constructives associées à la transmission de l’information
Acquisitions – conditionnements
Capteurs électriques et grandeurs physiques
Couplage électromagnétique
Couplage optoélectronique
Fibres optiques
Lignes de transmission
Caractérisation des antennes
Centres d’intérêt
3. Solutions constructives associées aux pilotages des systèmes électroniques
x Traitements et stockages des informations
x Alimentations
Hacheurs – onduleurs
Actionneurs électriques
Modélisation des chaînes d’actionnement
Identification des principaux paramètres
4. Solutions constructives associées aux traitements de l’information, communication
Transducteurs
x Filtrages des signaux analogiques – numériques
x Conversion A/N et N/A - acquisitions temps réel
Compression de données
Multiplexage
Modulations – démodulations
Représentation des signaux – dualité temps/fréquence.
Constellations
représentations statistiques du bruit
Centres d’intérêt
x
x
x
x
x
5. Approches industrielles des systèmes électroniques
Gestion et suivi de projet
Simulations numériques
Outils de développement
Programmation de systèmes - Tests in situ
Conception de circuits CMS et circuits multicouches à trous métallisés
Technologie des matériaux
maintenance
Fiabilité – statistique
Procédures qualité
Organisation des entreprises
6. Performances des systèmes électroniques
x Mesures temporelles et fréquentielles des signaux
Analyses des protocoles
Représentation des constellations
Bases de données
x Caractérisation des systèmes électroniques
Démarche qualité
Savoirs associés
S01 : Acquisition et restitution des grandeurs physiques
Savoirs
· Conditionnement des signaux
· Technologie de mesure,
précision, tolérance, fiabilité
On se limite à :
· analyser et exploiter de la documentation du
capteur en termes de plage de validité, précision,
linéarité, fiabilité, tenue aux agressions
· analyser les structures matérielles en établissant
les relations de correspondance entre la grandeur
d’entrée captée et la grandeur électrique, image de la
grandeur physique captée.
Savoirs associés
S02 : Traitement analogique de l'information captée
Savoirs
· Conversion
analogique/numérique et
numérique/analogique (relation
entrées/sortie, résolution, précision,
linéarité et non-linéarité),
On se limite à:
· mesurer, puis exploiter les paramètres
caractéristiques (gain, bande passante, différence de
potentiel de décalage, erreur de non-linéarité, rapport
signal / bruit, ..)..
· filtrage (passe haut, passe bande,
passe bas, réduction du bruit),
· analyser les structures électroniques uniquement
dans le domaine de fréquence en dessous de
quelques centaines de Mhz. Les systèmes à
constantes réparties sont à exclure.
·
· déterminer la plage de validité de la relation entre
grandeur d’entrée et de sortie (en terme d’amplitude
de la grandeur mesurée, en terme de fréquence,…)
amplification,
· caractériser les erreurs apportées par la structure
matérielle étudiée et les moyens de les réduire.
·
Production de signaux
Savoirs associés
S03 : Traitement numérique de l’information et stockage des données
Savoirs
· Conversion analogique/numérique et
numérique/analogique.
Les circuits logiques programmables
(PAL, GAL, CPLD, FPGA ..)
Architecture matérielle
Méthodes de développement
Mise en oeuvre
Les ensembles à base de microprocesseurs
(microprocesseurs, microcontrôleur et mono chip)
·
Architecture matérielle
· Architecture logicielle
· Périphériques d’entrée/sortie.
· Méthodes de développement et langages
de programmation
· Mise en oeuvre
· systèmes de mémorisation électroniques,
des données numériques..
On se limite à:
· justifier l'architecture matérielle au regard du cahier des charges de l'application
(relation entrées/sortie, résolution, précision, linéarité et non-linéarité,….).
· justifier l'architecture au regard du cahier des charges de l'application.
· développer la structure à partir d'une stratégie fournie. Le développement se fait à
l'aide d'outils de conception graphiques.
· valider (quel que soit le codage) une structure logicielle convenablement
commentée. Le développement se fait à l'aide d'outils graphiques afin de réduire les
phases de codage (C ou assembleur).
· Justifier l'architecture matérielle au regard du cahier des charges de l'application
(capacité, temps d’accès, mémorisation, fiabilité, sûreté de fonctionnement…)
Savoirs associés
S04 : Transmission et transport de l’information
Savoirs
On se limite à:
· Transmission numérique de
· vérifier le type de connexion est conforme à la
l'information point à point sous forme
norme ou à la convention de connexion
série (RS232, RS 485,…) ou
parallèle
S06 : Commande des actionneurs
Savoirs
On se limite à:
· Convertisseur continu - continu,
· justifier l'aspect fonctionnel des convertisseurs
continu - alternatif, alternatif d'énergie électrique. La conception et la réalisation de
continu (hacheur élévateur ou
convertisseur statique d'énergie n'est pas du domaine
abaisseur de tension, onduleur,
du BTS électronique
variateur, alimentation à
découpage,…)
· Stockage de l’énergie électrique
· déterminer la durée de l'autonomie d'un système
(piles, accumulateurs,…)
alimenté par pile ou accumulateur
· justifier le choix d'un composant qui assure le
stockage de l'énergie à partir de l'exploitation d'une
documentation.
Exemple d’activité

Participation à l’élaboration du
schéma structurel avec choix
technologiques des composants et
justifications écrites. (Activité F du RAP).
•
•
•
•
A partir des notes d’applications, des notices des
composants, du référentiel de l’entreprise, il modifie,
élabore, adapte une partie du schéma structurel.
Les schémas sont composés sur ordinateur avec les
outils informatiques adaptés.
Il valide par simulation les nouvelles structures.
Il justifie, par écrit les solutions technologiques
proposées.
Caractéristiques
Imin
Valeur
Résolution
précision
Imax
0
3 mA
0,7 µA
+/- 0,35 µA
PHI
PHI U min U max
min
max
0°
40°
0V
5,5 V
10-2
1,5 mV
5.10-3
+/-0,75 mV
Unité de
mesure
Rm
Req
Modèle
équivalent du
fruit
Ceq
Up
Vm
Exemple d’activité

Choisir les composants du pont de mesure
afin de respecter la caractéristique suivante:
Pour une tension d’entrée de 5V l’écart maximum en
sortie S1 doit être de 0,75 mV.
Exemple d’activité

On détermine l’incertitude sur la mesure en
fonction de la précision des résistances avec une
analyse de Monte Carlo.
Exemple d’activité
Tension de décalage de
l’amplificateur différentiel.
 Tension de décalage du redresseur
sans seuil.
 Étage de filtrage
 Multiplexeur analogique
 Suiveur
 Convertisseur

Exemple d’activité

Établir le segment de programme
permettant le calibrage de
l’impédance mètre compte tenu des
défauts des composants passifs et
actifs de la chaîne d’acquisition.
Exemple d’activité
//const float
COEFF_ASSERV_U[7]={1.20657,1.20657,1.19551,1.1955
1,1.19551,1.19551,1.06803};
//valeur d'etalonnage pour la mesure de la tension aux borne
de la sonde
/* methode d'etalonnage : sur Rp=10K et Cp=22nF, mesure
de Ueff avec Tti en AC (RMS vrai)
lecture sur afficheur de la valeur mesurée
COEFF_MESURE_U[gamme]= coeff_asserv_u[gamme] x (
Ucrete / Uafficheur )
Ex: Tti done 5.0000V
Uafficheur = 5.0037V
coeff_asserv_u[gamme]= 1.20657
COEFF_MESURE_U = 1.20657 x 5.0000 / 5.0037 = 1.20568