Correction du devoir de synthèse N°1

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Agnès FOUCHER - Christian VALADE
Correction du devoir de synthèse
N°1
Sommaire
1.ETUDE DU FONCTIONNEMENT DE L’OBJET TECHNIQUE..................................................................2
1.1 ANALYSE DE LA MESURE DU DÉBIT......................................................................................................2
1.2 MESURE DE LA VITESSE DE L’EAU.......................................................................................................3
1.3 ANALYSE DU TRANSFERT DES FICHES DE MESURE...............................................................................5
2.ETUDE DE LA COMMANDE DU MOTEUR ............................................................................................11
2.1 ANALYSE DE LA STRUCTURE RETENUE .............................................................................................11

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Correction du devoir de
synthèse N°1
11 ETUDE DU FONCTIONNEMENT DE L’OBJET TECHNIQUEETUDE DU FONCTIONNEMENT DE L’OBJET TECHNIQUE
La « perche PIREE » est destinée à mesurer le débit d’une rivière.
Cette partie concerne essentiellement la description fonctionnelle du
système et de l’objet technique.
1.1 ANALYSE DE LA MESURE DU DÉBIT
2 Travail demandé
Q 1) On considère un section élémentaire de la rivière de section dS situé à une
profondeur z. On note V(z) la vitesse de l’eau. Donner l’expression de la
relation liant le débit dDz traversant cette section et la vitesse de l’eau.
Le débit est donné en m3/s. Il s’agit d’un débit volumique et non pas un débit
massique.
Le débit volumique à travers la section dS est égal au rapport du volume
élémentaire dVolume traversant la section dS par unité de temps
)(.)(
dt
dt
)( zvdSdtzv
dSdVolume
dSdDZ
Q 2) On considère un tronçon vertical de rivière de section rectangulaire de
largueur Ln et de profondeur Pn situé à une abscisse xn. Sachant que la
vitesse de l’eau varie seulement avec la profondeur z, donner l’expression
de DSu le débit pour cette section en fonction de la vitesse Vn(z) de l’eau.
En déduire que DSu est égal au produit de la largueur Ln avec la valeur
moyenne de l’eau sur une verticale. Proposer une expression pour le débit
total du cours d’eau.
Pour une profondeur z donnée, la vitesse de l’eau est la même sur la largueur
Ln. Sa valeur est Vn(z).

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Le débit d’eau traversant la section Su est donc égal à la somme des débits à
travers chaque section élémentaire dS de largueur Ln et de hauteur dz, avec z variant
de 0 à la profondeur Pn.
∫∫ == PnPn
ZSu dSzVndDD
00
)(
Donc, ∫∫ == PnPn
Su dzzVnnLdzLnzVnnD
00
).(..).()( ou encore
verticaleunesumoyenneverticaleunesumoyenneSu VnnSuVnLnPnnD).(..)( ==
Car ∫ =Pn
verticaleunesumoyenne dzzVn
Pn
Vn
0
).(
1
Le débit total du cours d’eau est la somme des débits pour chaque section
Su(n).
∑
∑
=max=n
1=nmoy
max=n
1=nmoy Su(n) .VnPn*.VnLn = D
1.2 MESURE DE LA VITESSE DE L’EAU
Q 3) A partir de la description fonctionnelle fournie dans le document support,
donner la relation entre la vitesse moyenne de l’eau, la durée de la
remontée du moulinet et le nombre de tours de l’hélice du moulinet.
Le calcul de la vitesse de moyenne de l’eau dépend du type d’hélice et de
moulinet. D’après le document support lors de la description de la fonction principale
F.P. 5 « Mesure de la vitesse de l’eau », on a
Vitesse de l’eau = 0,2527*n + 0,015
n : nombre de tours de l’hélice en une seconde.
V : vitesse linéaire de l’eau en m/s.
(s) remontée de Duree (tr) tours de Nombre
= (tr/s) seconde par helicel' de tours de Nombre
Q 4) On considère la fiche de jaugeage définie ci-dessous. Le nombre d’octets
pour stocker l’en tête de la fiche est de 111. Calculer le nombre d’octets
nécessaires pour stocker la fiche de mesure.

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FICHE N° FICHE N° 046046 DE JAUGEAGE PAR INTEGRATION DE JAUGEAGE PAR INTEGRATION
COURS D’EAU ------Hers
LIEU--------------------Saint Orens
DATE-------------------20/04/84
N° POINT--------------
MOULINET------------NERPIC
HELICE----------------NEYRFLUX 01
Début du Jaugeage
--------------------------Heure 09/15
--------------------------Côte échelle
Fin du Jaugeage
--------------------------Heure 10/05
--------------------------Côte échelle
Observations : (état de l’échelle, météo ....)
Abscisses min. 0,20 m -----------------------------
--
Abscisses max. 5,10 m -------------------------------
-
---------------------------------------------------------------------
Abscisses
(m) Profondeur (m) Nbre Tours hélice Temps sec
0,20
0,40 0,53 32 57,8
0,90 0,62 36 67,8
1,90 0,61 26 66,6
2,90 0,68 14 42,2
3,50 0,71 15 47,2
3,90 0,77 15 45,2
4,40 0,67 841,6
4,90 0,30 637,2
5,10
Noms des jaugeurs
Mathieu NICOLAS------------------
Luc PIERRE--------------------------
-

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Le nombre d’octets utilisé pour coder chaque variable de la fiche de mesure est
précisé dans la description fonctionnelle
Grandeurs mesurées Nbre
d’octets Nbre de
verticales
Total
(octets)
Abscisses 2 10 20
Profondeur 2 10 20
Nbre de tours de l’hélice 2 10 20
Durée de remontée 2 10 20
Total 80
Tableau 1 : Détermination de la capacité de mémoire pour stocker les
résultats des mesures.
Il faut 80 octets pour stocker les résultats des mesures et 191 octets pour
stocker la totalité de la fiche de jaugeage fournie.
1.3 ANALYSE DU TRANSFERT DES FICHES DE MESURE
Cette partie concerne la fonction FP3 « transfert des fiches »
Q 5) Quel est le type de liaison utilisée entre la perche Pirée et l’ordinateur pour
le transfert des fiches de mesure.
La liaison entre la perche Pirée et l’ordinateur est une liaison série de type RS
232. Le connecteur est de type DB 9 (avec 9 broches).
C’est une liaison série asynchrone, c’est à dire que l’envoi d’un caractère (Octet)
se fait en série et de manière aléatoire.
Q 6) Quels sont les composants mis en jeu au niveau de la perche Pirée lors du
transfert des fiches vers l’ordinateur compatible ?
Du coté de la perche Pirée, la liaison série est gérée par le microcontrolleur
68HC11. Le caractère à envoyer pris en mémoire est transmis à un sous ensemble
spécifique interne au 68 HC11 appelé interface SCI qui l’adapte à une transmission
série asynchrone. Les signaux d’entrée et de sortie du 68HC11 (ligne TXD, RXD,
CTS) sont au format NRZ avec des niveaux TTL (niveau logique 0 à 0V et niveau
logique 1 à +5V)
Les composants 7414189 et 74 1488 alimentés entre +12V et 12V réalisent
l’adaptation de niveau par rapport à la norme RS232 pour laquelle
l’état logique 0 correspond à une tension comprise entre +3 et +25 V
l’état logique 1 correspond à une tension comprise entre -3 et -25 V
On a ici
l’état logique 0 qui correspond à une tension + 12 V
l’état logique 1 correspond à une tension de –12 V