Exercices sur les principes du système pluritechnique - correction, Exercices de Science des matériaux et de la technologie
Marcel90
Marcel9022 April 2014

Exercices sur les principes du système pluritechnique - correction, Exercices de Science des matériaux et de la technologie

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Exercices de technologies industrielles sur les principes du système pluritechnique - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: le schéma, la correction.
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BACCALAURÉAT GÉNÉRAL Session 2010

Série S Sciences de l'ingénieur

ÉTUDE D'UN SYSTÈME PLURITECHNIQUE

Coefficient : 4 Durée de l'épreuve: 4 heures

Proposition de barème

Questions Nombre de points Partie 1 12 1-A 4 1-8 5 1-C 3 Partie 2 10 2-A 4 2-8 6 Partie 3 14 3-A 5 3-8 5 3-C 4 Partie 4 27 4-A 5 4-8 3 4-C 3 4-D 3 4-E 5 4-F 4 4-G ( 4 Partie 5 17 5-A 2 5-8 5 5-C 6 5-D 4

Total 80

FP1 Ouvrir ou fermer la porte avec une assistance

électromécani ue

FT1 Ouvrir/fermer

automatiquement

FT11 Ouvrir

FT111 Obtenir un

mouvement à partir d'une tension

continue

Moteur à courant continu

FT112 Transmettre sur commande le mouvement

FT113 Adapter la vitesse et

le cou le

FT114 Transmettre le mouvement

Tambour d'enroulement

FT12 Détecter un obstacle

FT115 Guider le câble

FT116 Guider la porte

FT121 Mesurer la vitesse et

la osition

Codeur incrémentai

Ordre d'ouverture ou fermeture (Bus CAN) Etat de la porte (bus CAN)Buzzer

Commande de la gâche Commande de l'embrayage

Positions de la porte État de la gâche

PLC en position initiale

Énergie électrique courant continu

PLC en position finale

T e et la nature des éner ies CD: Ener ie électri ue courant continu @ : Energie électrique courant continu (â) : Energie mécanique de rotation @ : Energie mécani ue de translation

~ - Verrouiller laporte

- Demande d'ouverture/fermeture 10

/ \ - Porte fermée -1- Porte ouverte

20 - Déverrouiller la 40 1- Alimenter moteur Piloter moteurporte <puissance normale>: sens antihoraire

- - Porte déverrouillée - - 1er cran de la gâche atteint

30 - Alimenter moteur Piloter moteur 50 1- Alimenter moteur :liloter moteur<puissance normale' sens horaire <puissance maximale ;ens antihoraire

-1- Porte non fermée ET Ni=156 - 2éme cran de la gâche atteint ou Porte fermée (2 réponses possibles)

L'embrayage électrique permet, en position embrayée, de transmettre le mouvement pour déplacer la porte à partir de la rotation du moteur. En position débrayée, il permet d'ouvrir ou de fermer la porte manuellement sans que le premier étage de réduction et le moteur soient entraînés en rotation. Remarque: s'il n'y avait pas d'embrayage le premier étage de réduction étant un système roue et vis sans fin peut-être irréversible, le mouvement manuel de la porte serait alors impossible. Mis à part le premier étage de réduction, les autres dispositifs de transmission du mouvement étant réversible, l'embrayage permet de respecter la contrainte C2 car l'absence d'alimentation entraîne un débrayage du mécanisme.

Question 2A

Rapport de réduction global (global = N7/Û = N7 X (épi X N3 = Z6 X (épi X Zz = 38 X 5 3 2 8 X 615= 910

NMOT/û N6 Nz Z7 Z3 72 Vitesse de rotation du tambour d'enroulement Ns/o= 3000/90 = 33,3 tr'min-1

Question 28 Relation entre la vitesse de déplacement de la porte VportelOet la vitesse de rotation du tambour N8/0 : Vporte/o= Ns/0 x (2 x1C /60) x (0s / 2) = Ns/O/159 (avec Ns/0en tr'min-1 et Vporte/Oen m's-1)

Durée d'ouverture de la porte touv= Course de la porte / Vporte/O= 0,78/ (35 /159) = 3,5 s

La contrainte C1 est bien respectée puisque la durée d'ouverture est comprise entre 3 et 4 s. 10SISCME3 DR2

Ligne 3: 755 4 03308000 03 30 80 00

requête pilotage PLC gauche demande d'ouverture/fermeture

Li2ne 4: 655 4 03708001 0370 80 01

réponse PLC gauche mouvement en cours

Li2ne 5: 755 4 03308001 0330 80 01

requête pilotage PLC gauche demande d'état

Ligne 22: 655 4 03708002 03 70 80 02

réponse PLC gauche mouvement terminé

- l'ordre d'ouverture étant donné à la ligne 3 c'est à dire à l'heure: 00:00:08.0314 - l'ouverture terminée est constatée à la ligne 22 c'est à dire à l'heure: 00:00:11.7525

La durée d'ouverture est égale à la différence des deux temps: touvert = 00:00:11.7525 - 00:00:08.0314 = 3,7 secondes

horloge 01 d'émission S

o F

100101 10101101 01 01 c

CRC R C KI( o 1} E E L l

00100001

~~~ DLC RES

La durée maximale prévue pour ouvrir la porte étant de 4 secondes, si 4 seconde après la demande d'ouverture, la réponse « mouvement terminé» n'est pas obtenue alors cela signifie qu'il y a eu un problème (peut-être une panne du système de motorisation de la PLC). 10SISCME3 DR4

Question 4A 813/0 est égal à 1/40ème de tour: 813/0 = 2 x1t /40 = 0,157 rad Pour une rotation de 0,157 rad du disque du codeur, le tambour tourne d'un angle: 88/0 = Z6 / Z7 = 0,083 rad d'où un déplacement du chariot mobil : d14 = 813/0 x 08/2 = 5 mm

Question 48 Nombre total d'impulsions Nit délivrées par le codeur : Nit = 0,2 x C = 156 Sur le chronogramme du DT3, on peut constater que le pilotage du moteur s'arrête lorsque le nombre d'impulsions comptées par le MDC est égal à 156.

Question 4C Durée entre deux impulsions délivrées par le codeur : tdi = d14 / Ti = 23,8 ms Le MDC peut donc détecter un obstacle en constatant que la durée réelle entre deux impulsions délivrée par le codeur devient très supérieure à 23,8 ms.

Chronogrammes des signaux de sortie du codeur, lorsque son disque tourne dans le sens horaire

Sortie A: SV

GV

Sortie B : SV

GV

"IL

.... "IL

--- ....

Lorsque son disque tourne dans le sens horaire, le tambour tourne dans le sens trigonométrique, la porte se ferme.

Codage des variables logiques A, Aant et B: si la valeur du signal de sortie du codeur est égale à a volt alors la variable correspondante est au niveau logique 0, si elle est égale à 5 volts alors la variable correspondante est au niveau logique 1.

État du Sens de Sens de

KM1 KM2 rotation du déplacement moteur moteur de la porte

0 0 arrêt sans objet sans mouvement

0 1 marche trigo. fermeture c 1 0 marche horaire ouverture

1 1 arrêt sans objet sans mouvement

UBAT r + 12 VI °1Umod~"'~:commandeparMLI

Pour que la contrainte C3 soir respectée: si un obstacle est détecté lors de l'ouverture de la porte, les deux relais doivent être mis au repos (KM1 = 0 et KM2 = 0) ou les deux relais au travail (KM1 = 1 et KM2 = 1) ; si un obstacle est détecté lors de la fermeture de la porte, elle doit s'ouvrir: le relais KM1 doit être mis au travail et le relais KM2 doit être mis au repos (KM1 = 1 et KM2 = 0).

Au cours de la compression du joint, les efforts résistants s'opposant à la fermeture de la porte augmentant de la même manière qu'en cas de présence d'un obstacle, afin de ne pas entraîner la commande d'ouverture complète de la porte, la fonction anti-pincement doit être désactivée.

Ca = FlO-14 x (0a/2) = 1224 x 0,06 = 73,44 N.m CMOT= Ca x rg / l1g avec rg = (1 x 52 x 38) / (65 x 38 x 72 ) = 1 /90

et l1g = 111 X 112 X 113 X 114 = 0,65 x 0,9 x 0,95 x 0,85"" 0,47 ~ CMOT= 73,44/ (90 x 0,47) = 1,72 N.m

1,72 N.m < 2 N.m = couple maximal que peut fournir le moteur. Le choix du moteur est donc justifié.

Bilan des actions mécaniques extérieures

Action F 0-77 F 6-77 +20

0 par rapport à la tangente au cercle rimitif de la roue 7

~ X

/

§ : roue d'entraînement

Support de l'action / mécanique de 6 sur 7

/~

---!------- -- - - //; -------------_// l ,/," ,-,--'

,/ --,--",

Question 5D

Pression diamétrale subie par le coussinet: p = F 0-77/ (L x di) = 1420/ (15 x 22) = 4,2 N-mm-2 Vitesse de glissement: U = Na/0 x (2 x 1t /60) x (di / 2) = 35 x (2 x 1t /60) x 0,011 = 0,04 m's-1 On peut constater que p (4,2 N'mm-2) < Pression maximale dynamique (40 N'mm-2) et que U (0,04 m's-1) < Vitesse de glissement max. (1 m·s-1). En conclusion, le choix de la solution constructive convient puisque les deux conditions d'utilisation du coussinet sont respectées

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