MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Direction générale des études technologiques Institut supérieur des études technologiques de Nabeul Département : Génie Electrique RECUEIL DE SUJETS D’électronique, Electronique de commande et Capteurs Actionneurs Devoirs Surveillés et Examens Proposés par : Hidri.Imed Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN CLASSE : GE3M ISET : Radès Département : GE Matière : Electronique DATE : Juin 2009 Semestre : 2 Durée : 1h 30mn Exercice N°1 : a) On considère le circuit de la figure suivante : R2 C A i R1 + v B v et en déduire que le dipôle AB est équivalent à une i inductance L en parallèle avec une résistance R. Exprimer L et R à l’aide de composants R1, R2 et C. Calculer le rapport des amplitudes complexes b) On considère le circuit de la figure suivante : R2 A i C v R1 + B v et en déduire que le dipôle AB est équivalent à une capacité i C’en parallèle avec une résistance R. Exprimer C’ et R à l’aide de composants R1, R2 et C. Calculer le rapport des amplitudes complexes Hidri.I Page 2 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Exercice N°2 : Considérons le filtre actif donné par le montage suivant : C R R ve C + R vs R = 4,7kΩ et C = 47nF. 1- Démontrer que la fonction de transfert du montage est donnée par : Vs p Ve p A B RCp D RCp Calculer A, B et D. 2- En déduire puis calculer : a) le gain max de ce filtre, b) sa fréquence propre ω0, c) la bande passante BP (∆ω) d) le facteur de qualité Q. 3- Préciser l’ordre de ce filtre. Hidri.I Page 3 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR DE CONTRÔLE CLASSE : GE3M ISET : Radès Département : GE Matière : Electronique DATE : 04 / 2009 Semestre : 2 Durée : 1h Exercice N°1 : Le montage représenté ci-dessous utilise un amplificateur opérationnel idéal en fonctionnement linéaire. Z2 Z1 + ve vs vS et donner le nom de ce montage si Z1 = R1 et Z2 = R2. ve v 2) Déterminer l’expression du gain GV S et donner le nom de ce montage si Z1 = C1 et Z2 = R2. ve v 3) Déterminer l’expression du gain GV S et donner le nom de ce montage si Z1 = R1 et Z2 = C2 ve 1) Déterminer l’expression du gain GV Exercice N°2 : On considère l’opérateur soustracteur pondéré, représenté ci-dessous R1 .k1 R1 R2 .k2 + vE1 vE2 R2 vS a) Exprimer la tension de sortie vS en fonction des tensions d’entrée vE1 et vE2 et des coefficients k1 et k2. b) Quelle relation doit relier k1 et k2 pour obtenir un amplificateur différentiel dont on déterminera le gain en fonction de k1. Hidri.I Page 4 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN DATE : Janvier 2009 Semestre : 1 Durée : 1h 30mn CLASSE : GE3M ISET : Radès Département : GE Matière : Electronique Exercice N°1 : Le filtre représenté ci-dessous utilise un amplificateur opérationnel idéal en fonctionnement linéaire. Il est alimenté en régime sinusoïdal de fréquence f . On donne R1 = 10kΩ, R2 = 100kΩ et C2 = 10nF. 2 K C1 C2 R2 R1 - ve + vs I- l’interrupteur K est ouvert. 4) Déterminer l’expression du gain GV vS . Montrer que le gain maximal obtenu est indépendant ve de C1; Le calculer. 5) Entre quelles limites varie la fréquence de coupure à -3dB si la variable C1 peut varier de 10 à 100nF ? 6) Donner l’allure de la courbe GdB (ω). Que peut-on dire de ce filtre ? II- l’interrupteur K est fermé et C1=100nF. 1) Déterminer la fonction de transfert de ce circuit sous la forme: H j -a 1 j - 2 1 2) Montrer que pour une fréquence ω0 que l’on calculera, le gain G H j passe par un maximum G0 que l’on calculera. 3) Quelle est la fonction réalisée par ce circuit si ω >> ω1 ? puis si ω2 >> ω ? donner l’allure de la courbe GdB (ω). Que peut-on dire de ce filtre ? Hidri.I Page 5 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Exercice N°2 : On supposera les amplificateurs opérationnels 1) Montrer que la dispositif représenté ci-dessous est un amplificateur différentiel qui délivre à la sortie la tension vS = A(vE1 – vE2) R/k R.k R - R - + + vS1 vE1 vS vE2 2) On considère l’opérateur soustracteur pondéré, représenté ci-dessous R1 .k1 R1 R2 .k2 + vE1 vE2 R2 vS 2-a) Exprimer la tension de sortie vS en fonction des tensions d’entrée vE1 et vE2 et des coefficients k1 et k2. 2-b) Quelle relation doit relier k1 et k2 pour obtenir un amplificateur différentiel dont on déterminera le gain en fonction de k1. 2-c) Déterminer, en fonction de R1, les résistances d’entrée de chacune des voies 1 et 2. Hidri.I Page 6 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN CLASSE : MI2 ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique DATE : 14 /06/2007 Semestre : 2 Durée : 2 heures Exercice N°1 (5 points) Soit le montage de la figure suivante RC R1 iB1 RC T1 T2 vS1(t) v1(t) R1 iB2 vS2(t) R2 R2 v2(t) RE Les transistors T1 et T2 ne sont pas identiques avec h12 = h22 = 0 (Pour T1 en a β1 et pour T2 on a β2) on pose β1»1, β2»1 et h11de T1 = h11 de T2. 1- Donner le schéma équivalent en petits signaux. 2- Déterminer la tension aux bornes de RE en fonction de v1(t), v2(t) et les éléments de montage. 3- Calculer iC1 et iC2. 4- Calculer vSl - vS2 et la mettre sous la forme Add (v1 – v2) + ACC (v1 + v2). Exercice N°2 : (5 points) Soit le montage de la figure suivante C1 T RE ve(t) ~ R1 E RC C2 vS(t) E On donne : E = 10v, VBE = 0,7v et β = 100. RE = 790Ω, R1 = 190Ω et h11 = 260Ω. Hidri.I Page 7 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs 1) Donner le montage équivalent en régime statique (continu). 2) Déterminer la valeur de RC pour que IC = 9,5mA et VCE = 5v. 3) Donner le montage équivalent de l’amplificateur en régime dynamique. 4) Donner l’expression du gain en tension Av. 5) Déterminer la valeur de RC pour que le gain Av = 100. 6) Si RC trouvée en question 2) est différente de celle trouvée en 5), modifier le schéma de l’amplificateur pour que les deux résultats soient compatibles. 7) Déterminer la résistance de sortie ainsi que la résistance d’entrée de l’amplificateur. Exercice N°3 : (10 points) Pour tout le problème, on suppose que tous les condensateurs assurent leurs rôles de couplage ou de découplage, et qu’en régime variable ρ = ∞, h11=3kΩ et β = 100 pour T1 et RDS = ∞ pour T2. I) Soit le montage amplificateur suivant : RC R1 C3 C1 T1 RE1 R2 ve(t) E RCH v1(t) RE2 C2 1) Déterminer le point de fonctionnement (régime statique) du transistor T1. En déduire la valeur de h11 la résistance entre base et émetteur de T1 en régime variable 2) Donner le schéma équivalent de l’amplificateur en régime variable. 3) Déterminer la résistance d’entrée Re ainsi que la résistance de sortie Rs de cet étage. 4) Déterminer le gain en tension en charge. On donne : R1 = 10kΩ, R2 = 3,6kΩ, RE1 = 20Ω, RE2 = 200Ω, RC = 470Ω, RCH = 500Ω, VBE = 0,7v et E = 12v. II) On pense, aussi à étudier un autre montage amplificateur celui de la figure suivante et on souhaite fixer le point de fonctionnement de T2 (régime statique) à : VGS0, ID0 et VDS0. RD RB C4 G D T2 C5 E S v1(t) RG vs(t) RU RS Hidri.I Page 8 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs 1) Si VGS0 = -1v, déterminer ID0 et VDS0. 2) Donner le schéma équivalent de l’amplificateur en régime variable. 3) Déterminer le gain en tension. 4) Déterminer la résistance d’entrée Re et la résistance de sortie Rs du montage. On donne: RG = 2MΩ, RB = 4MΩ, RD = 300Ω, RS = 470Ω, RU = 470Ω, gm = 3 10 3 siemens, E = 12v. III) Notre but, enfin, est d’associer les deux étages précédents de la manière suivante : R1 RC C3 C1 G T1 ve(t) R2 D T2 C5 RG vs(t) Calculer le gain globale AVT = E S RE1 RE2 Hidri.I RD RB C2 RU RS v s (t ) ve (t ) Page 9 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR CLASSE : MI2 ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique DATE : 11/04/2007 Semestre : 2 Durée : 1heure 30mn Exercice N°1 : (6 points) 1) Représenter le schéma d’un montage redresseur simple alternance alimentant une charge résistive. • Expliquer son fonctionnement. (On suppose que la diode est idéale) • Calculer la valeur moyenne et la valeur efficace de la tension redressée. 2) Représenter le schéma d’un montage redresseur double alternance à pont de Graëtz pour une charge résistive. • Expliquer son fonctionnement. (On suppose que les diodes sont idéales) • Calculer la valeur moyenne et la valeur efficace de la tension redressée. 3) Comparer ces deux types de redresseurs. Quel est le plus avantageux ? Exercice N°2 : (7 points) On se propose d’étudier le régulateur de tension à diode Zener de la figure 1 contre les fluctuations de la tension d’alimentation Eg et de la résistance de charge Ru. RP DZ RU Eg vS IZ - Figure 1 1) Lorsque Eg = 24v, RZ = 20, RU = 625, RP = 625 et VZ = 10v. Calculer les courants IS et IZ ainsi que la tension de sortie VS. 2) Exprimer VS en fonction de VZ, RZ et IZ. Exprimer VS en fonction de Eg, RP, VZ, RZ et IZ 3) En différentiant VS par rapport aux variables Eg et IS, on à : dVS = K dEg + ρ dIS. Calculer la résistance interne ρ et le coefficient de régulation K On utilisera : Hidri.I VS IS Egcst et K VS Eg Iscst Page 10 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Exercice N°3 : (7 points) Dans le montage suivant on suppose que : - les diodes sont parfaites, - le courant débité iS est nul. - Les f.é.m sont telles que E1= 2,5v, E2 = 4v, E3 = 5v, E4 = 5,5v, E5 = 6v. R0 iS = 0 R1 R2 R3 R4 D1 D2 D3 D4 vE E1 E2 i D1 - E3 i D2 vS E4 i D3 i D4 La courbe vE = f ( t ) a l’allure indiquée dans la figure suivante vE E5 E4 E3 E2 E1 t 0 1) Pour chaque intervalle de vE(t) déterminer l’équation de vS en fonction de vE(t) et des éléments du montage. 2) Représenter la courbe vS(t) sachons que R0 = R1 = R2 = R3 = R4. Hidri.I Page 11 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN CLASSE : MI2 ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique DATE : 10 /01/2007 Semestre : 2 Durée : 2 heures Exercice N°1 : Etude du circuit conformateur à diodes (8 points) Dans le montage suivant on suppose que : - les diodes sont parfaites, - le courant débité iS est nul. - Les f.é.m sont telles que E1 < E2 < E3 < E4 < E5 < E6. R0 iS = 0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 D1 D2 D3 D4 D5 D6 vE E1 E2 i D1 E3 i D2 E4 i D3 E5 i D4 vS E6 i D5 i D6 1) Montrer que la courbe vS = f ( vE ) a l’allure indiquée dans la figure suivante vS vE 0 2) Donner l’expression des pentes des segments de droite obtenus. Les mettre sous la forme : 1 1 g ( R0 , R1 , R2 , R3 , R4 , R5 , R6 ) 3) Préciser les valeurs de vS lors des changements de pente. Hidri.I Page 12 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs 4) On souhaite générer une alternance négative. Proposer un schéma de montage permettant d’avoir une courbe vS = f ( vE ) symétrique par rapport à l’origine. Exercice N°2 (12 points) Soit le montage de la figure suivante +VCC R1 RC iB1 RC T1 iB2 T2 vS1(t) v1(t) R1 vS2(t) R2 R2 v2(t) RE B- Les transistors T1 et T2 sont supposés identiques avec h12 = h22 = 0. 1- Donner le schéma équivalent en petits signaux. 2- Exprimer les courants iB1 et iB2 en fonction de v1 + v2 et de v1 – v2. 3- On dit que le montage est parfaitement linéaire si lim i B1 ( v1 v2 )0 0 Quelle est la condition sur ce montage pour qu’il soit parfaitement linéaire. v -v 4- Calculer l’amplification différentielle Add S1 S2 .On note h11 = r et h21 = β. v1 - v 2 C- Les transistors T1 et T2 ne sont plus identiques. On pose s1 1 r , s2 2 r , s 2 - s1 s et s1 s 2 2s . 1- Déterminer la tension aux bornes de RE en fonction de RE , v1, v2, s1, s2 et s. 2- Calculer iC1 et iC2. 3- Calculer vSl - vS2 et la mettre sous la forme Add (v1 – v2 ) + ACC (v1 + v2 ). Hidri.I Page 13 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR CLASSE : MI3 ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique DATE : 21/11/2006 Semestre : 3 Durée : 1heure 30mn ETUDE DU MULTIVIBRATEUR ASTABLE Exercice N°1 : ETUDE DU COMPARATEUR ASTABLE (10 points) On considère le montage de la figure suivante : (Les amplificateurs opérationnels sont supposés parfaits, les tensions de saturation sont ± Vsat = ± 15v ). - ε + ue us v+ R2 R3 7) Exprimer la tension v+ en fonction de R2, R3 et us. 8) Etablir les expressions des tensions de seuils VH et VB ( VH > VB ). Exprimer VB en fonction de VH. 9) On donne R2 = R3 = 10kΩ. Calculer VH et VB. 10) Tracer la caractéristique de transfert us en fonction de ue varie de -10v à +10v, et flécher le sens de parcours. Exercice N°2 : ETUDE DU MONTAGE COMPLET (10 points) ε + uC C us R2 R3 Hidri.I Page 14 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs 1) A l’instant initial t = 0, le condensateur C est déchargé, et on suppose que us = + Vsat. Etablir duC l’équation différentielle liant uC et . dt 2) On montre que la solution de cette équation différentielle s’écrit sous la forme : uC t V V0 - V e Etablir l’expression littérale de uC(t) en fonction des éléments du montage. 3) On donne le chronogramme uC(t) : -t uC +Vsat VH t 0 VB -Vsat Δt1 Δt2 Période T Exprimer en fonction de Vsat, VH, τ (constante de temps), les durées Δt1 et Δt2. En déduire la période T. On rappelle qu’un condensateur dont la tension v évolue exponentiellement, avec la constante de temps τ, vers une limite asymptotique V(∞) (pour t → ∞) met, pour passer d’une valeur Vi ( à l’instant initial ti) à une valeur Vf ( à l’instant final choisi tf) une durée : V - Vi t ln V - Vf 4) Représenter le chronogramme uS(t) tension de sortie du montage. 5) Calculer le rapport cyclique η : durée de l' état haut de u S période T de u S Hidri.I Page 15 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR CLASSE : MI2 ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique DATE : 13/11/2006 Semestre : 2 Durée : 1heure 30mn Exercice N°1 : (8 points) On se propose d’étudier le régulateur de tension à diode Zener de la figure 1 contre les fluctuations de la tension d’alimentation Eg et de la résistance de charge Ru. RP DZ RU Eg vS IZ - Figure 1 4) Lorsque Eg = 24v, RZ = 20, RU = 625, RP = 625 et VZ = 10v. Calculer les courants IS et IZ ainsi que la tension de sortie VS. 5) Exprimer VS en fonction de VZ, RZ et IZ. Démontrer que : VS R Z Eg R P VZ - R Z R P IS . RZ RP RZ RP RZ RP 6) En différentiant VS par rapport aux variables Eg et IS, on à : dVS = K dEg + ρ dIS. Calculer la résistance interne ρ et le coefficient de régulation K VS IS Egcst On utilisera : et K VS Eg Iscst Exercice N°2 : Etude du circuit conformateur à diodes (8 points) R0 iS = 0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 D1 D2 D3 D4 D5 D6 vE E1 E2 i D1 Hidri.I E3 i D2 E4 i D3 E5 i D4 vS E6 i D5 i D6 Page 16 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Dans le montage suivant on suppose que : - les diodes sont parfaites, - le courant débité iS est nul. - Les f.é.m sont telles que E1 < E2 < E3 < E4 < E5 < E6. 1) Montrer que la courbe vS = f ( vE ) a l’allure indiquée dans la figure suivante vS vE 0 2) Donner l’expression des pentes des segments de droite obtenus. Les mettre sous la forme : 1 1 g ( R0 , R1 , R2 , R3 , R4 , R5 , R6 ) 3) Préciser les valeurs de vS lors des changements de pente. 4) On souhaite générer une alternance négative. Proposer un schéma de montage permettant d’avoir une courbe vS = f ( vE ) symétrique par rapport à l’origine. Exercice N°3 : (4 points) Proposer trois types de montage redresseur, analyser leurs fonctionnements , démontrer et calculer la valeur moyenne de la tension redressée ainsi que la valeur efficace de la tension redressée. vE(θ) MONTAGE REDRESSEUR vS(θ) Avec vE (θ) = 8 sin (θ) avec θ = ωt = 2π104t Hidri.I Page 17 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN CLASSE : MI2 ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique DATE : 14/06/2006 Semestre : 2 Durée : 2 heures Problème (10points) 1er partie (5 points) On se propose d’étudier le régulateur de tension à diode Zener de la figure 1 contre les fluctuations de la tension d’alimentation Eg et de la résistance de charge Ru. RP DZ RU Eg vS IZ - Figure 1 - 7) Lorsque Eg = 24v, RZ = 20, RU = 625, RP = 625 et VZ = 10v. Calculer les courants IS et IZ ainsi que la tension de sortie VS. 8) Exprimer VS en fonction de VZ, RZ et IZ. Démontrer que : VS R Z Eg R P VZ - R Z R P IS . RZ RP RZ RP RZ RP 9) En différentiant VS par rapport aux variables Eg et IS, on à : dVS = K dEg + ρ dIS. Calculer la résistance interne ρ et le coefficient de régulation K VS IS Egcst On utilisera : et K VS Eg Iscst 2éme partie (5 points) Dans le but d’améliorer la stabilisation de la tension continue fournie par le redresseur on utilise le montage stabilisation par transistor et diode zener suivant : Hidri.I Page 18 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs T RP 10KΩ eg ~ vE vS Dz RU 625Ω Eg - Figure 2 - 1) En régime statique ( eg = 0 ) calculer les courants IZ, IB et IE = IS ainsi que la tension de sortie VS et VCE avec Eg = 24v, VZ = 10v, RZ = 20Ω, VBE = 0,6v et β = 40. 2) En régime variable ( Eg = 0 et VZ = 0 ) pour h11 = 1KΩ, h12 = h22 = 0 et h21 = β = 40. 2-a) Donner le schéma équivalent du montage 2-b) Calculer le gain en tension K = v s eg 2-c) Calculer la résistance de sortie ρ. 3) Interpréter les résultats trouvés des deux montages ( Figure N°1 et N°2 ). Exercice N°1 (5 points) Soit le montage de la figure N°3 pour lequel : R = 2 KΩ, RE = 1KΩ, RB = 1MΩ, β = 200 et VBE = 0,7v. Les deux transistors sont identiques avec h12 = h22 = 0. R RB iB1 v1(t) R T1 RB iB2 T2 vS1(t) VCC 15v vS2(t) v2(t) RE - Figure 3 1) Donner le schéma équivalent en petits signaux. 2) Exprimer les courants iB1 et iB2 en fonction de v1 + v2 et de v1 – v2. En déduire les valeurs de vS1 et vS2 en fonction de v1 et v2. 3) Au point de fonctionnement, h11 = 3,5KΩ et h21 = 200.Calculer vS1 et vS2.Quel est le rôle de ce circuit ? Hidri.I Page 19 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Exercice N°2 (5 points) Soit l’amplificateur schématisé sur la figure suivante : 20μF C1 R1 1MΩ G D RD 1KΩ 470 μF C2 E 20v T1 S ve(t) R2 - Figure 4 - vs(t) RS 1) Etude statique : Pour VDS = 10v, VGS = -1,9 v et ID = 7mA Calculer RS et R2. 2) Etude dynamique: Déterminer le schéma équivalent et les valeurs numériques de Gv, Re et Rs avec gm = 3mA/v et rds = 50KΩ Hidri.I Page 20 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR SURVELLE CLASSE : MI2.1 DATE : 20/04/2006 Semestre : 2 Durée : 1heure30mn Enseignant : Hidri Imed ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique Exercice N°1 (10 points) Soit le montage suivant : D1 D2 Ue(t) R D3 US(t) D4 ue(t) = 5. sin 2π 102 t (v) ; R = 100Ω 1- Les diodes sont supposées idéales a- Représenter la caractéristique courant-tension d’une diode idéale. b- Expliquer le fonctionnement du montage. c- Représenter les allures de ue et us.(Echelle :1v/cm ; 1ms/cm) 2- Les diodes sont au silicium et sont caractérisées par U0 = 0,6v et Rd = 10Ω. a- Représenter la caractéristique courant-tension d’une diode idéale. b- Exprimer us en fonction de ue , U0 , Rd et R. c- Représenter les allures de ue et us.(Echelle :1v/cm ; 1ms/cm). Exercice N°2 (10 points) Soient les deux montages ci-après: R1 Ue RT R2 - Figure 1 - DZ US UT DZ US - Figure 2 - On donne : R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ. la diode Zener est caractérisée par UZ = 6v et RZ = 0. L’allure de la tension Ue est la suivante : Hidri.I Page 21 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Ue UM Um t 0 T 2T 1- Démontrer que le montage de la figure 1 et équivalent au montage de la figure 2 et que : UT R 2 Ue et R T R1R 2 R1R 2 R1R 2 2- D’après la figure 2, quelle est la condition de conduction de la diode Zener ainsi polarisée? 3- On suppose que UM = 15v. Représenter l’allure de la tension de sortie US dans les cas suivant : a- Um = 12v. b- Um = 6v. 4- Quelle est la fonction du montage de la figure 1. Hidri.I Page 22 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN CLASSE : MI2 ISET : SOUSSE Département : M.I Matière : Electronique DATE : 12 /01/2006 Semestre : 2 Durée : 2 heures Problème(15points) Soit le montage Amplificateur à deux étages suivant : Figure N°1 RC 12KΩ RB1 680KΩ 1μF C1 T2 10 μF C2 VCC 22v T1 ve(t) RB2 82KΩ RE1 82Ω RE2 3,3 KΩ T1 : BC 109 β1=300 RL 4,7 KΩ RE vs(t) 2,7 KΩ CE 100μF T2 : 2N2222 Β2=100 Montage N°1 Montage N°2 I) Etude statique:(5points) 1-Donner le type de montage N°1 et N°2. 2-Donner l’équation de la droite de charge et d’attaque de chaque montage. 3-Déterminer l’intensité des courants collecteurs IC1 et IC2 et les tensions VCE1 et VCE2 de chaque transistor avec VBE1= VBE2 = 0,6v. II) Etude dynamique: Les paramètres hybrides des transistors T1et T2 sont les suivants : Transistors T1 :BC109 T2 :2N2222 Hidri.I h11 1,5KΩ 1,5KΩ h12 0 0 h21 300 100 h22 0 0 Page 23 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs II-1) Etude du montage N°1 (figure N°2)(5points) 1μF C1 RC 12KΩ RB1 680KΩ 10 μF C2 T1 ve(t) RB2 82KΩ RE1 82Ω RE2 3,3 KΩ vs(t) RL 4,7 KΩ VCC 22v CE 100μF T1 : BC 109 β1=300 Figure N°2 1-a) Donner le schéma équivalent en alternatif-petits signaux du montage N°1 1-b) Calculer la résistance d’entrée Re= ve ie v s 1-c) Calculer le gain en tension AV = ve 1-d) Calculer le gain en courant Ai = is ie 1-e) Calculer la résistance de sortie Rs II-2) Etude du montage N°1 et N°2 (Figure N°2)(5points) 2-a) Donner le schéma équivalent en alternatif-petits signaux du montage N°2 2-b) Donner le schéma équivalent en alternatif-petits signaux du montage N°1 et montage N°2 puis calculer : b-1) la résistance d’entrée Re= ve ie v s b-2) le gain en tension AV = ve b-3) le gain en courant Ai = is ie b-4) la résistance de sortie Rs 2-c) Donner le rôle du montage N°2 Hidri.I Page 24 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Exercice(5points) Soit l’amplificateur schématisé sur la figure suivante : 20μF C1 R1 1MΩ G D RD 1KΩ 470 μF C2 E 20v T1 S ve(t) vs(t) R2 RS CS 470μF Figure N°3 I) Etude statique (2points) : Pour VDS = 10v, VGS = -1,9 v et ID = 7mA Calculer RS et R2. II) Etude dynamique (3point): Déterminer le schéma équivalent et les valeurs numériques de Gv, Re et Rs avec gm = 3mA/v et rds = 50KΩ Hidri.I Page 25 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN CLASSE : MI2.1 & MI2.2 DATE : 16 /06/2005 ISET : SOUSSE Semestre : 2 Département : M.I Durée : 2 heures Matière : Electronique Exercice N°1(10points) On considère l’amplificateur de la figure N°1.On donne h11=1K, h12=0, h21==200 et h22=0; R1 = 33K , R2 = 10K , RC = 2K , RE = 270, RU = 330 et VCC =15v VCC R1 RC Figure N°1 C2 C1 T vs IP ve R2 RE RU CE Etude statique(3points) Pour IP = 20IB 1) Donner l’équation de la droite de charge et d’attaque. 2) Donner les coordonnées du point de fonctionnement du transistor (VCE0 ,IC0, IB0 et VBE0). Etude dynamique(7points) 1) 2) 3) 4) Donner le schéma équivalent du montage en alternatif- petits signaux. Déterminer le gain en tension AV. Déterminer les impédances d’entrée Ze et de sortie Zs. Si on supprime le condensateur CE : 4-a) Donner le schéma équivalent du montage en alternatif- petits signaux. 4-b) Déterminer le gain en tension AV. 4-c) Déterminer les impédances d’entrée Ze et de sortie Zs. 4-d) Conclure. Exercice N°2(5points) Soit le circuit de l’amplificateur de la figure N°2 où les condensateurs de liaison ont des impédances nulles. On donne h11=1K, h12=0, h21=100 et h22=0; RB = 120K , RE = 800. 1) Donner le schéma équivalent du montage en alternatif- petits signaux. 2) Déterminer le gain en tension AV. 3) Déterminer les impédances d’entrée Ze et de sortie Zs. Hidri.I Page 26 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs VCC Figure N°2 RB C1 T ve C2 vs RE Exercice N°3(5points) Soit le montage à diodes de la figure N°3 : I R1 E D2 D1 Figure N°3 R2 V E2 On suppose que les diodes de ce montage sont idéales et identiques ; on donne R1 = 3,3K , R2 = 961 , E2 = 3,3v et E varie de 0 à 10v. 1) Pour E < 3,3v : a- Préciser l’état de la diode D1 et de la diode D2. b- Faire le schéma équivalent du montage. c- Etablir l’expression de I. 2) Pour E >3,3v : a- Préciser l’état de la diode D1 et de la diode D2. b- Faire le schéma équivalent du montage. c- Etablir l’expression de I. 4) Tracer la caractéristique I = f(V) de ce montage, dans le cas ou : E varie de 0 à 10v. Hidri.I Page 27 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Durée : 1 h30mn D.S. 2015 Calculatrice autorisée Electronique de commande Multivibrateur astable De 11h à 12h30 Le 4/6/2015 ISET. Nabeul Classe : EI21 EXERCICE 1 : Etude du fonctionnement du circuit 555 1) Quelles sont les tensions constantes qui apparaissent sur les entrées des comparateurs internes au NE555 câblé selon le schéma représenté figure1 ? Figure 1. Circuit de test du temporisateur 2) En déduire la table de vérité de la bascule RS, sachant que : - le niveau de la broche de sortie (3) correspond à Q - la sortie d'un comparateur est au niveau haut, quand U- < U+ et au niveau bas quand U- > U+ 3) Tracez Vs en fonction de Ve Hidri.I Page 28 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXERCICE 2 : Générateur de signal carré Pour faciliter l'analyse du montage, on pourra considérer que les tensions aux bornes des condensateurs sont nulles à l'instant initial. 1) Quelle est la fonction réalisée par chacun des NE 555 ? 2) En régime permanent, quelles sont les valeurs minimales et maximales des tensions aux bornes des condensateurs ? 3) En régime permanent, quelles sont les durées à l'état haut et à l'état bas de la tension sur la borne 3 du NE555(1) ? 4) Calculez les résistances R1 et R3 pour que la tension de sortie (vs) du montage représenté sur la figure 5 soit un créneau de fréquence 1 kHz et de durée (à l'état haut) de 0,1 ms. 5) Quelle est la condition pour que le montage 2 fonctionne. Figure 1 Figure 2 Hidri.I Page 29 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Exercice 3 : Oscillateur à largeur d’impulsion variable Soit le montage suivant, on supposera que les diodes ont des caractéristiques idéales et que R1 =5kΩ, R2 = 10kΩ, 0<α <1 D1 R3 (1-α)R α.R D2 R4 +Vsat C ε + -Vsat vs(t) R2 R1 1) En considérant le condensateur déchargé avant la mise sous tension, dessinez les évolutions temporelles de la tension aux bornes du condensateur et de la tension de sortie. Déterminer les seuils de basculement. 2) Déterminer les durées à l’état haut et à l’état bas de la tension vs en régime permanent. 3) Pour R3 = 6kΩ, R4 = 40kΩ, C = 0.1μF, quelle doit être la valeur de la résistance variable (R), pour obtenir un signal vs de période de 10ms. 4) On veut maintenant un signal vs de période de 20ms, proposez une solution. Hidri.I Page 30 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Durée : 1 h D.S. 2015 Calculatrice autorisée Electronique de commande Multivibrateur astable De 10h30 à 11h30 Le 20/4/2015 ISET.Nabeul Classe : EI21 EXERCICE 1 : Multivibrateur astable utilisant un comparateur à hystérésis (ou trigger) à AOP 1°) Tracer la caractéristique du trigger seul (en considérant VC comme tension d’entrée). 2°) Suivant les deux valeurs de s possibles, trouver l’expression de VC(t) en fonction des composants du circuit et de VSAT. 3°) En vous aidant des deux questions précédentes, tracer VC(t) et s (t) en correspondance de temps. 4°) Déterminer l’expression de la fréquence du signal de sortie. 5°) Application numérique : VSAT = 14V, R = 2,2kΩ, C = 4,7 μF, R1 = 2.R2 EXERCICE 2 : Multivibrateur astable à porte logique à hystérésis On utilise un élément d’un circuit logique de type 74HC14 (composé de 6 portes inverseuses à hystérésis). Les valeurs de s sont 0V et VCC. 1°) Tracer s = f(VC). Sur le cycle obtenu, indiquer les segments correspondant à la charge et le décharge du condensateur. 2°) Tracer s(t) sur 2 périodes (on a VC(0) = 0). 3°) Déterminer l’expression de la fréquence en fonction de VCC, R, C et des seuils VL= VCC / 3 et VH = 2.VCC / 3 du cycle d’hystérésis. 4°) Application numérique : VCC = 15V. Calculer R et C pour avoir en sortie une fréquence de 100 kHz. 5°) Modifier le schéma pour avoir un rapport cyclique pouvant varier de 0,1 à 0,9. Hidri.I Page 31 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR DE CONTROLE CLASSES : L2 GE EI 1 et 2. DATE : Mai 2011 ISET : Radès Semestre : 2 Département : GE Durée : 1h Matière : Electronique de commande Exercice N°1. On considère le montage de la figure suivante : (Les amplificateurs opérationnels sont supposés parfaits, les tensions de saturation sont ± Vsat = ± 15v ). ε + ue us v+ R2 R3 11) Exprimer la tension v+ en fonction de R2, R3 et us. 12) Etablir les expressions des tensions de seuils VT1 et VT2 ( VT1 > VT2 ). Exprimer VT2 en fonction de VT1. 13) On donne R2 = R3 = 10kΩ. Calculer VH et VB. 14) Tracer la caractéristique de transfert us en fonction de ue varie de -10v à +10v, et flécher le sens de parcours. Exercice N°2. Admettant VCC = ±12V = Vsat, proposer un comparateur à seuil permettant de réaliser la caractéristique de transfert de la figure suivante : Vs 12v 4v 6v Ve -12v Hidri.I Page 32 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR DE CONTROLE CLASSES : L2 GE EI 1 et 2. DATE : Avril 2010 ISET : Radès Semestre : 2 Département : GE Durée : 1h Matière : Electronique de commande Exercice N°1. Considérant le circuit suivant avec : ue(t) = 6 sin(2π 100 t), Vsat = ±12V, R1 = 20 kΩ, R2 = 40 kΩ, - ε + ue us v+ R2 R1 1) Dessinez la caractéristique de transfert du circuit us en fonction de ue; 2) Calculez littéralement puis numériquement ses niveaux de seuil ; 3) Dessinez la tension de sortie us(t). Exercice N°2. Considérant le circuit suivant avec : ue(t) = 6 sin(2 π 100 t), Vsat = ±12V, U0 = +2V, R1 = 10 kΩ, R2 = 60 kΩ R2 R1 ε + - R1 ue us U0 R2 1. Dessinez la caractéristique de transfert du circuit us en fonction de ue; 2. Calculez littéralement puis numériquement ses niveaux de seuil. 3. Dessinez la tension de sortie us(t) et calculez le rapport cyclique du signal de sortie. Hidri.I Page 33 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs المعهد العالي للدراسات التكنولوجيّة برادس:وزارة التعليم العالي والبحث العلمي Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Radès Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Radés Département Génie Electrique Département : GENIE ELECTRIQUE Matière : CAPTEURS ET ACTIONNEURS Classes : L2_GE1, 2, 3, 4, 5 et 6 Equipe pédagogique : Bélaid, Fezzani et Hidri Documents : Non autorisés Date : janvier 2011 Durée : 1 heure 30 minutes Nombre de pages : 4 Devoir de synthèse Exercice n° 1 La lame de céramique piézoélectrique de capacité Cc = 5 pF d’un accéléromètre est reliée, par un câble coaxial de longueur L = 2 m et de capacité linéique distribuée Cd égale à 100 pF/m, à un amplificateur ayant une résistance d’entrée Re = 10 M en parallèle avec une capacité Ce = 10 pF. Quand l’accéléromètre est soumis à une accélération a, des charges électriques de quantité q = .a et de polarités opposées apparaissent sur les deux faces utiles de la lame de céramique. On donne le coefficient = 2 . 1013 Coulomb .s2/m. Le schéma équivalent de ce système de mesure est alors celui représenté à la figure n° 1. v C Re Figure n° 1 1 – Calculer la valeur de la capacité équivalente C. L’accéléromètre étant initialement au repos, on le soumet à l’instant t = 0 à un échelon d’accélération a = 10g où g = 9,8 m.s-2 est l’accélération de la pesanteur. 2 – Calculer la valeur initiale v(0) de la tension aux bornes du capteur. 3 – Ecrire l’équation différentielle régissant la tension v(t) pour t 0. En -t résolvant cette équation, montrer que l’on a : v t V0 e . On précisera les valeurs de V0 en mV et en ms, t étant exprimée en ms. Hidri.I Page 34 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs On raccorde cet accéléromètre à un amplificateur de charge. Le schéma équivalent du système de mesure est alors celui représenté à la figure n° 2. Cr i Cc Cl + vm Figure n° 2 La ligne de raccordement intervient par sa capacité Cl = 200 pF. Le courant dq débité par l’accéléromètre est : i . L’amplificateur opérationnel utilisé est dt parfait (de gain différentiel infini, d’impédance d’entrée différentielle infinie et d’impédance de sortie nulle). 4 – En supposant que la charge initiale q(0) du capteur est nulle, exprimer la transformée de Laplace I(p) du courant i(t) en fonction de la variable de Laplace p et de la transformée de Laplace Q(p) de la charge q(t). On applique le théorème de Thévenin pour transformer la source 1 1 // . débitant le courant i et d’impédance interne C p C p c l 5 – En tenant compte de cette transformation, donner le schéma équivalent simplifié de ce système de mesure et la transformée de Laplace de la f.é.m. de Thévenin Vth(p) en fonction de Q(p), CC et Cl. q 6 – Montrer que l’on a : v m . Calculer la valeur qu’il faut retenir pour la Cr capacité Cr pour avoir à la sortie la tension vm = -0,1 V quand le capteur et sollicité à l’accélération 10g. Exercice n° 2 Un capteur de courant est constitué d’une sonde à effet Hall placée dans l’entrefer d’un circuit magnétique et raccordée à un amplificateur d’instrumentation (A.I.) de gain différentiel A et associé à un convertisseur tension – courant réalisant une rétroaction sur le circuit magnétique comme c’est indiqué à la figure n° 3. On donne la tension de référence Vr = -1 V. Hidri.I Page 35 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Le courant à mesurer Im circule dans un enroulement à N1 = 10 spires. Un enroulement de compensation à N2 = 1000 spires permet de créer les ampères-tours N2.Ic. On sait que la tension de Hall VH, délivrée par cette sonde, est donnée par : VH = .(N1.Im - N2.Ic) où = 8,5 . 10-5 . On suppose que l’amplificateur opérationnel est parfait et qu’il fonctionne en régime linéaire. V - Vr 1 – Montrer que le courant de mesure est donné par : I c m . Rs A N 1 I m - Vr 2 – En déduire que l’on a : I c . A N 2 Rs Im Ic Vr N1 N2 R + VH - Vm + Rs Ic Rm R Rs Vs Figure n° 3 Le domaine de mesure de cet ampèremètre est [0 , Immax] où Immax = 20 A. Le signal de mesure Ic doit évoluer à l’intérieur du domaine standard [Icmin , Icmax] avec Icmin = 4 mA et Icmax = 20 mA. Le courant Ic doit valoir Icmin ou Icmax selon que le courant à mesurer Im est nul ou égal à Immax. 3 – Déterminer la valeur à laquelle il faut régler le gain A de l’amplificateur d’instrumentation. En déduire la valeur qu’il faut retenir pour la résistance Rs . 4 – Quels intérêts présente cet instrument de mesure ? Bon courage Barème Exercice n° 1 : 1 + 1 + 3 + 1 + 2 + 2 points Exercice n° 2 : 3 + 2 + 3 + 2 points Hidri.I Page 36 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs وزارة التعليم العالي والبحث العلمي المعهد العالي للدراسات التكنولوجيّة برادس Ministère de l’Enseignement Supérieur , de la recherche scientifique Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Radès Matière : Capteurs et actionneurs Classes : L2-GE1-2-3-4-5-6 Enseignants : MM. BELAID.F, HIDRI.I et FEZZANI.F Radès Documents : Non Autorisés Date : 8 novembre 2010 Durée : 1 h Exercice n° 1 :(3-3) 1) Définir les capteurs passifs et les capteurs actifs. 2) Quels sont les effets utilisés par les capteurs actifs de température, de courant et de force. Exercice n° 2 :(2-4-4-4) Un capteur capacitif différentiel utilisé pour mesurer des positions angulaires est constitué de trois armatures métalliques parallèles ayant la forme d’un quart de disque de rayon r. L’armature intermédiaire mobile est séparée des armatures périphériques fixes par deux couches diélectriques d’épaisseur e et de permittivité relative r. L’angle de rotation de l’armature mobile est compté algébriquement par rapport à la position centrale pour laquelle les deux condensateurs ainsi constitués C et C’ présentent des capacités égales à C0. π π L’étendue de mesure de ce capteur est , 4 4 r C C’ e C’ e C /4 Vue de dessus Armature mobile en position Vue de dessus des armatures fixes (projection sur un même plan) Vue de face du capteur différentiel Vue de dessus de l’armature mobile en position d’origine Axe de rotation Fig. - 1 Hidri.I Page 37 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs 1 – Déterminer l’expression de la capacité C0 en fonction de r, r, e et la permittivité du vide 0. 2– a- Montrer que les capacités C et C’ de deux condensateurs peuvent s’exprimer de la façon suivante : C = C0 + ΔC et C’ = C0 – ΔC b- Exprimer alors ΔC en fonction de r, r, e, et la permittivité du vide 0. c- Pour quelle position angulaire, C est maximale, que vaut C’ pour cette position. C - C' , C0 a- calculer la sensibilité de ce capteur et conclure quant à sa linéarité. b- Tracer la courbe y( ). c- Déterminer les angles pour y = -2, -0,5, 1 et 2. 3 - En choisissant pour ce capteur comme grandeur de sortie y = 4 - On monte ce capteur dans le pont de Sauty représenté à la figure n° 2. Etablir l’expression de la tension de déséquilibre v du pont en fonction de E et . En déduire la sensibilité de l’instrument de mesure de position angulaire ainsi constitué admettant comme grandeur de sortie v. C R v E C’ R Fig. - 2 N.B. Hidri.I On rappelle que l’aire d’un secteur de rayon R et d’angle au sommet est R2/2. Bon courage Page 38 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR DE SYNTHESE CLASSE : L3 CO.CO DATE : 23 Juin 2010 ISET : Radès Semestre : 2 Département : GE Durée : 1h 30mn Matière : Capteurs Exercice N°1 On considère le circuit conditionneur schématisé à la figure N°1 et construit autour d’un pont alimenté par une source débitant un courant constant I et de résistance interne infini et à quatre dipôles résistifs R 1, R2, R3 et R4 constituant les éléments sensibles d’un capteur. Soit R la valeur ohmique des résistances R1, R2, R3 et R4 quand le capteur n’est pas sollicité à l’effet de la grandeur à mesurer. On pose : R1 = R+∆R1 R2 = R+∆R2 R3 = R+∆R3 R4 = R+∆R4 On suppose que, pour i 1,2,3,4, la variation ∆Ri évolue à l’intérieur de l’intervalle R m , R m sur toute l’étendue de mesure du capteur. 1- Montrer que la tension de déséquilibre Vm du pont à vide est : R 2 R 3 R 1R 4 Vm Vth I R1 R 2 R 3 R 4 En déduire la condition d’équilibre du pont que doivent vérifier les dipôles R1, R2, R3 et R4. 2- En appliquant de préférence le théorème de Thévenin, montrer que la tension de sortie de ce conditionneur est : R 2 R 3 R 1R 4 Vs R c I R 1 R 3 R 2 R 4 Que vaut la composante continue du signal de sortie Vs? 3- On suppose que seul le dipôle R1 est sensible au mesurande autrement dit qu’on a : ∆R2 = ∆R3 = ∆R4 = 0. a- Montrer que la tension de sortie est : R 1 R I R vs C 4 1 R 1 2R Hidri.I Page 39 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs b- Montrer que l’écart de linéarité de ce conditionneur, exprimé en pourcent, est : l 50 l 100 Max Vsa - Vs Max Vs R m avec R avec Vsa Vs pour 1 R 1 2R 1 R3 RC R1 – I Vm + Vs R4 R2 Figure N°1- Schéma du conditionneur Exercice N°2 1- Définir les capteurs actifs. 2- Décrire l’effet piézoélectrique. 3- Donner les principales caractéristiques des capteurs : Hidri.I Page 40 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs EXAMEN CLASSE : SCI 21 & 22 DATE : 14/06/2008 ISET : Radès Semestre : 2 Département : SCI Durée : 1h 30mn Matière : Actionneurs industriels Exercice N°1 (10 points) On désire concevoir une machine pneumatique mettant en œuvre deux vérins à double effet A et B, réalisant le cycle en « U » dont le graphe rapide est le suivant: A+, B+, A-, A+, B- et A-. Comme pré-actionneurs, on prévoit pour chacun des vérins A et B un distributeur bistable 5/2 à double pilotage pneumatique et pour la détection des positions de fin de course, on prévoit une paire de distributeurs pneumatiques 3/2 à levier, à galet et à ressort pour chacun des deux vérins. On désigne par a0 et b0 les détecteurs de position de fin de course négative et par a1 et a2 les détecteurs de position de fin de course positive. Le redémarrage automatique du cycle de cette machine est assuré par un distributeur à deux positions verrouillables 3/2 à levier qu’on désignera par m. Pour élaborer le circuit de commande permettant, la réalisation de ce cycle, on applique la technique de commande en cascade en subdivisant ce cycle en quatre groupes de mouvements : A , B ,A A et B ,A , . I II III IV Suivant cette technique, il faut trois distributeurs auxiliaires pour représenter et mémoriser les quatre groupes. Ces distributeurs composant la cascade délivrent quatre signaux pneumatiques V1, V2, V3 et V4 représentant respectivement les groupes I, II, III et IV et sont raccordés comme c’est indiqué à la figure suivante : V1 V2 P2 V3 P3 V4 P4 P1 1- En complétant le document réponse N°1, par les alimentations des composants, donner le schéma de câblage détaillé du circuit de commande pneumatique de machine dans son état de repos. 2- Donner les expressions logiques des signaux de pilotage A+, B+, A- et B- des pré-actionneurs associés aux vérins et des signaux de pilotage P1, P2, P3 et P4 de distributeur auxiliaire en fonction de a0, b0, a1, a2, V1, V2, V3, V4 et m. Hidri.I Page 41 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Nom :………………………………………Prénom :…………………………………………Classe :………. A Document réponse N°1 a1 a0 A+ A- B b0 B+ b1 B- & & a1 m V1 V2 P2 V3 P3 V4 P4 P1 b1 & b0 & a0 Hidri.I Page 42 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Exercice N°2 (6 points) Charge La masse de la charge à soulever est de 500 kg, les pertes par frottements internes sont estimées à 12%, la pression d’alimentation en air est de 700 kPa. a) Si les forces d’inertie et la contre-pression sont négligées, déterminer le diamètre normalisé du piston D ainsi que le diamètre de la tige normalisé d on utilisant le tableau. b) Calculer le taux de charge t. P c) Calculer les efforts théoriquement développables, en poussant et en tirant. Diamètres normalisés des vérins Exercice N°3 (4 points) Compléter le schéma sur la figure document réponse N°2 Hidri.I Page 43 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Nom :………………………………………Prénom :…………………………………………Classe :………. Document réponse N°2 Hidri.I Page 44 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs DEVOIR SURVEILLE DATE : 22/05/2008 Semestre : 2 Durée : 1heures CLASSE : SCI 2 ISET : Radès Département : SCI Matière : Actionneurs industriels Exercice N°1 (8 points) La masse de la charge à soulever est de 500 kg, les pertes par frottements internes sont estimées à 12%, la pression d’alimentation en air est de 700 kPa. Charge b) Si les forces d’inertie et la contre-pression sont négligées, déterminer le diamètre normalisé du piston D ainsi que le diamètre de la tige normalisé d on utilisant le tableau. b) Calculer le taux de charge t. c) Calculer les efforts théoriquement développables, en poussant et en tirant. P Diamètres normalisés des vérins Exercice N°2 (12 points) On désire concevoir une machine pneumatique constituée de deux vérins à double effet A et B, réalisant le cycle dont le graphe rapide est le suivant: A+, B+,B- et A-. Comme pré-actionneurs, on prévoit pour chacun des vérins A et B un distributeur bistable 5/2 à double pilotage pneumatique et pour la détection des positions de fin de course, on prévoit une paire de distributeurs pneumatiques 3/2 à levier, à galet et à ressort pour chacun des deux vérins. On désigne par a0 et b0 les détecteurs de position de fin de course négative et par a1 et a2 les détecteurs de position de fin de course positive. Le redémarrage automatique du cycle de cette machine est assuré par un distributeur à deux positions verrouillables 3/2 à levier qu’on désignera par m. Pour élaborer le circuit de commande permettant, la réalisation de ce cycle, on applique la technique de commande en cascade en subdivisant ce cycle en deux groupes de mouvements : (A+ ; B+) et (A- ; B-) On attribue à ces groupes de mouvements les deux sorties V1 et V2 de la cascade correspondant à ses entrées de pilotage P1 et P2. 3- En complétant le document réponse N°1, par les alimentations des composants, donner le schéma de câblage détaillé du circuit de commande pneumatique de machine dans son état de repos. 4- Donner les expressions logiques des signaux de pilotage A+, B+, A- et B- des pré-actionneurs associés aux vérins et des signaux de pilotage P1 et P2 de distributeur auxiliaire en fonction de a0, b0, a1, a2, V1, V2 et m. Hidri.I Page 45 Recueil de sujets d’électronique, d’électronique de command et de capteurs actionneurs Nom :………………………………………Prénom :…………………………………………Classe :………. Document réponse N°1 A a0 A+ a1 B A- b0 B+ b1 B- a1 m b0 V1 V2 P2 b1 Hidri.I P1 a0 Page 46