evaluation n°9 AP25 Acquisition2_Correction

DS n°9
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AP25 : ACQUISITION : Crochet ouvert / Lien coupé
ETUDE DE LA FONCTION ACQUERIR
(CAPTEUR & CONDITIONNEUR DU SIGNAL)
ACQUISITION DE LA POSITION DU CYCLE
La position du cycle est délivrée par un capteur à effet Hall linéaire détectant 3 positions
distinctes de la roue droite.
Ce capteur délivre une tension de sortie proportionnelle au champ magnétique et différencie la
polarité du champ appliqué.
La tension de repos en sortie a pour valeur, approximativement, 50% de la tension
d'alimentation.
1 –organisation matérielle de la roue droite
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1-1
: En vous aidant du schéma partiel de la chaîne d'information , déterminer les
grandeurs d'entrée et de sortie de la fonction "ACQUISITION" relatives aux informations
"Lien Coupé" et "Crochet Ouvert". (1 point)
- Grandeur d’entrée : Champ magnétique image de la position de la Roue Droite.
- Grandeurs de sortie : Informations logiques indiquant les états CROCHET OUVERT
et LIEN COUPE.
1-2
: En utilisant le chronogramme du cycle de fonctionnement du capteur, décrire la
solution constructive (organisation matérielle) permettant d'obtenir, sans contact,
l'information de position de la Roue Droite. (1 point)
Les aimants définissent les positions de la roue droite correspondant aux deux
actions. Un capteur détecte ces aimants permettant d’obtenir ainsi une information
sur le déroulement de ces actions.
2 – DETECTION SANS CONTACT DE LA POSITION DE LA ROUE
DROITE
2-1 : Qu’est-ce qu’un Capteur à effet HALL ? (1 point)
C’est un composant permettant d’obtenir une tension proportionnelle au champ
magnétique qui lui est appliqué. Ce capteur nécessite une alimentation (Courant I).
2-2 : En utilisant la documentation technique partiel du capteur 1301 ci-dessous, déterminez
la valeur typique de la tension de repos VOUTQ en sortie du capteur de l'AP25, en l'absence
de champ magnétique devant le capteur B=0 Gauss [angl : quiescent output voltage ]. (1
point)
VOUTQ = VCC / 2 = 5V / 2 = 2,5 V
2-3 : La documentation technique du capteur, définit ce qu'est la sensibilité [angl: sensitivity].
Sensitivity. S= ∆ VOUT / ∆ B
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Ce qui signifie que La sensibilité est la variation de la grandeur de sortie [tension] par rapport
à une variation de la grandeur d’entrée [champ magnétique] : unité mV/GAUSS. 1 mT=10
GAUSS.
A l’aide de la documentation partielle ci-dessous, vous indiquerez pour le capteur 1301 sa
valeur typique ainsi que son unité. (1 point)
Doc partielle capteur 1301
Un relevé expérimental a permis de déterminer la valeur absolue du champ magnétique que
présente la face visible des deux plots magnétiques présents sur la Roue Droite : 60
milliTesla (mT).
On considère cette valeur comme étant celle détectée par le capteur (la distance aimantcapteur étant prise compte) 1 mT=10 GAUSS.
La sortie Vcapt est de la forme Y=aX+b avec « a » la sensibilité et « b » Vcapt au repos,
fonction de B le champ magnétique des 2 plots magnétiques sur la roue droite
2-4 : Déterminer la valeur numérique de la tension de sortie du capteur 1301(PT13): (1
point)
- lors de la détection de la position "Crochet Ouvert" VCAPTCrochet
avec un champ magnétique (aimant face Sud )B=+600G
- lors de la détection de la position "Lien Coupé" VCAPTCoupe avec
un champ magnétique (aimant face Nord) B=-600G
Vcapt = S * B + Vcaptrepos
VCAPTCrochet =(2,5.10-3 * 600) + 2,5= + 4 V.
VCAPTCoupe = [2,5.10-3 * (-600)]+ 2,5 = 1 V.
Ce capteur de position détecte la position des aimants situés sur la roue droite de l’attacheur.
2-5 Conclure quant à l'utilisation d'un capteur analogique et bipolaire (d'un point de vue
magnétique).
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Un aimant indique l’état CROCHET OUVERT, l’autre indique l’état LIEN COUPE. Chacun
de ces aimants présente une polarité magnétique différente permettant de distinguer les deux
états distinctement avec un capteur générant une tension fonction de la polarité.
3 – ANALYSE DE LA FONCTION CONDITIONNEMENT
Le capteur délivre une grandeur analogique dont les niveaux de tension ne permettent pas
définir des niveaux logiques. La fonction CONDITIONNEMENT permet cette adaptation.
3-1
: En vous aidant du schéma fonctionnel partiel de la fonction TRAITEMENT ,
identifiez les fonctions (1 point)
- "ELABORATION DES SEUILS"
- "COMPARAISON"
Pour cela, vous entourez les composants réalisant ces deux fonctions sur le schéma structurel
ci-dessous
3-2 : En considérant que c'est le même courant qui traverse R35, R37 et R39, déterminer les
relations littérales des tensions seuils VSPosA (PT16) tension aux bornes de R37 et R39 et
VSPosB (PT17) tension aux bornes de R39 (référencées par rapport à la masse). Utiliser le pont
diviseur et flécher ces tensions sur le montage. (1 point)
3-3 : Calculer la valeurs de ces deux seuils lorsque P21=1,2 KΩ.(2 points)
VSPosA= (VCC*[ R37+R39]) / (R35+R37+R39) = 2,97V
VSPosB = (VCC* R39) / (R35+R37+R39) = 1,35V
3-4 : Compléter le chronogramme VPOSB, Document réponse DR1 . (1 point)
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3-5 :Résumer en deux phrases, maximum, le fonctionnement de la fonction comparaison.
(1 point)
La fonction COMPARAISON permet d’obtenir un niveau logique (2 états possibles)
indiquant si la grandeur d’entrée est supérieure (premier état) ou inférieure (deuxième état) à
un seuil.
On utilise la fonction mémoire de l'oscilloscope (fonction « monocoup », « déclenchement
sur front descendant ») afin de visualiser la conséquence de cette action sur les signaux VPOS
et VPOSA.
Fermeture
CROCHET
Oscillogramme mettant en évidence la valeur du seuil VSPosA.
3-6 : A l’aide cet oscillogramme de la fermeture du crochet compléter la phrase avec les
symboles >,<,=(1 point)
Lorsque VPos < 2,80V, alors VposA = VPOSAsat
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oscillogramme en mettant en évidence la valeur du seuil VSPosB.
LIEN
COUPE
3-7 : A l’aide cet oscillogramme du lien coupé compléter la phrase avec les symboles
>,<,=(1 point)
Lorsque VPos < 1,44V, alors VposB = VPOSBsat
4- Compatibilité des niveaux logiques entre les fonction Acquérir et Traiter.
La fonction "Traitement " de l'AP25 utilise un microcontrôleur dont les niveaux d'entrée sont
les suivants:
-Tension minimale d'entrée pour un Niveau Logique Haut ou 1logique : Vihmin = 1,9V.
-Tension maximale d'entrée pour un Niveau Logique Bas ou 0 logique : Vilmax = 0,9V.
Exemple pour le niveau logique haut , la fonction « Traiter » admet jusqu’à 1,9V un
niveau haut.
Acquérir
Traiter
VIH
VOH
VOHmin
VIHmin
La valeur minimale de la tension de saturation haute en sortie VOHmin=3,5V
3,5V<=VOHmin<=5V
VOHmin = 3,5 V>Vihmin = 1,9V : le niveau de tension d’un niveau logique haut en sortie
de la fonction Acquérir est suffisant .
4-1 : A l’aide de l’extrait de la documentation technique de l'amplificateur linéaire intégré
[Operational Amplifier] LM324, pour une alimentation Vcc=5V déterminer la valeur
maximale de la tension de la saturation basse en sortie VOLmax. (1 point)
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Tension maximale d'entrée pour un Niveau Logique Bas ou 0 logique : Vilmax = 0,9V.
Valeur maximale de la tension de la saturation basse en sortie VOLmax = 20 mV
4-2 : En utilisant le même raisonnement que pour le niveau haut, conclure quant à la
compatibilité des signaux VOLmax et Vilmax entre les fonctions Acquérir et Traiter de l'AP25.
(1 point)
Acquérir
Traiter
VIL
VOL
VOLmax
VILmax
VOLmax = 20 mV< Vilmax = 0,9V : le niveau de tension d’un niveau logique bas en sortie
de la fonction Conditionnement est compris dans la plage de tension considéré comme tel par
la fonction Acquérir.
5- SYNTHESE DE L'ACQUISITION DES INFORMATIONS CROCHET OUVERT
ET LIEN COUPE.
5-1 : Compléter le chronogramme DR2 de synthèse d'un cycle de fonctionnement partiel
de l'AP25 (sans la phase de torsadage) (2 points)
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Document Réponse 1 : ACQUISITION2
ACQUISITION POSITION DU CYCLE : CONDITIONNEMENT DU SIGNAL
Chronogrammes d’analyse de la fonction COMPARAISON
VPT14
5V
VSPosA
2.5 V
VSPosB
0
1 ms
2 ms
t
1 ms
2 ms
t
1 ms
2 ms
t
VPOSA
5V
VPOSAsat
0
VPOSB
5V
VPOSBsat
0
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AP25 : ACQUISITION : Crochet ouvert / Lien coupé
Document réponse 2, : AP25 ACQUISITION2
CHRONOGRAMMES de SYNTHESE : cycle partiel de fonctionnement
Champ magnétique détecté par le capteur
Polarité
Magnétique
SUD |60mT|
Polarité
Magnétique
NORD |60mT|
0
t
Tension de sortie du capteur (en V)
…4…
…
VSPOSA = 2.97
…2.5…
…
VPOSB = 1.35
…1…
…
0
VPOSA (Information logique CROCHET OUVERT)
t
VOHmin = 3,5 V
Vihmin = 1,9V
Vilmax = 0,9V
t
0
VPOSB (Information logique LIEN COUPE)
VOHmin = 3,5 V
Vihmin = 1,9V
Vilmax = 0,9V
0
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