COMPETENCES ATTENDUES

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1 ACTIVITE CAPTEUR DE TEMPERATURE LE SECATEUR CENTRE D INTERET CI.9 : ACQUISITION DES INFORMATIONS THEME : I4 COMPETENCES ATTENDUES - Identifier les constituants matériels du système d'acquisition. - Caractériser l'information délivrée en sortie du système d'acquisition. - Interfacer le capteur avec le milieu où évolue la grandeur à mesurer. ACQUIS PREALABLES AUCUN CONNAISSANCES NOUVELLES - Fonctionnement d'un capteur de température. - Principe de base d'un AOP fonctionnant en comparateur. - Utilisation du logiciel de simulation EWB. CONDITIONS MATERIELLES Documents : - Dossier technique du Sécateur. - Manuel scolaire SI Matériel : - Le système SECATEUR. Temps : - 2 heures.

2 1. PRESENTATION La période de taille de la vigne dure deux à trois mois. Les viticulteurs taillent 8 à 10 heures par jour. Ils répètent donc le même geste des milliers de fois avec un sécateur. Les sociétés réalisant du matériel agricole cherchent depuis longtemps un moyen de réduire la fatigue de la main et du bras tout en laissant au viticulteur la commande de la coupe et sa liberté de mouvement. Selon le type d'énergie disponible, des sociétés ont conçu et réalisé le sécateur pneumatique, le sécateur hydraulique puis le sécateur électronique qui permet à l'ouvrier d'être plus mobile. Seuls inconvénients de ce dernier sécateur : son autonomie et le poids de la mallette (placée dans une ceinture) contenant les accumulateurs (réserve d'énergie électrique). Le sécateur électronique est un outil portatif. Il a été développé en collaboration avec la PME PELLENC S.A. qui le commercialise depuis Caractéristiques FICHE TECHNIQUE DU SECATEUR Diamètre de coupe maxi (suivant la nature du bois) 22 mm Tension d alimentation du sécateur U = 24 volts Puissance mécanique moyenne P = 120 Watts Vitesse maximale de rotation du moteur n = 5000 tr/min Capacité de la batterie nickel-cadmium q = 4,5 A/h Durée d utilisation moyenne sans recharge environ 8 heures Tension / Fréquence d alimentation du chargeur U = 220 Volts/ F = 5O Hz Puissance apparente du chargeur S = 15 voltampères Temps de charge moyen t = 12 heures Course de l écrou à billes l = 22 mm Pas de la vis à billes 2 mm Rapport de réduction du réducteur r = 1 / 3,67 Masse du sécateur Ms = 800 g Masse de la mallette contenant les accumulateurs Mm = 3,5 kg 2. MISE EN SITUATION Pour actionner la lame mobile du sécateur, il est nécessaire d'avoir une énergie mécanique. Cette énergie est fournie par un moteur électrique à courant continu. Le sécateur fonctionnant plusieurs heures par jour, le moteur chauffe. Votre étude portera sur le système de protection électrique du moteur contre les surchauffes. 3. PROBLEMATIQUE COMMENT ASSURER LA SURVEILLANCE THERMIQUE DE L'ACTIONNEUR DU SÉCATEUR?

3 4. ETUDE 4.1. Fonctionnement du sécateur Le sécateur fonctionne normalement avec sa batterie chargée pour que l'ensemble puisse être autonome et portable. Mais compte tenu de son utilisation dans le laboratoire, vous utiliserez la maquette didactique SEC LAB (système issu du modèle réel mais développé dans un but pédagogique donc comportant des accès plus faciles pour les mesures). Pour mettre en œuvre le sécateur : 1. Vérifier que le système de protection en plexiglas rend inaccessible les lames du sécateur. 2. Connecter le sécateur à la maquette SEC LAB par la prise SUB 9 broches. 3. Régler l'alimentation stabilisée à 24 V. 4. Relier la borne - de la maquette à l'alimentation par un cordon. 5. Brancher la borne + de la maquette à un cordon SANS LA RELIER À L'ALIMENTATION!!! 6. APPELER LE PROFESSEUR POUR VERIFIER LE MONTAGE!!!!!!! (Le professeur valide le montage) 7. Faire fonctionner le sécateur et observer la position de la lame mobile en fonction de la position de la gâchette. 8. Couper l'alimentation et enlever, par précaution, le cordon de la borne + de l'alimentation. CETTE MANIPULATION DOIT ÊTRE EFFECTUÉE LORSQUE LA GACHETTE N'EST PAS APPUYÉE!!! 4.2. Etude de la mesure de la température Pour protéger le moteur, on mesure la température sur le radiateur des transistors de puissance (Ce sont des composants électroniques qui pilotent le moteur, vous verras cela dans le détail plus tard). On mesure la température avec une C.T.N.. 1. Que signifie C.T.N? Indiquer un autre capteur qui permet de mesurer la température? 2. Expliquer le fonctionnement de la C.T.N. en complétant l'algorithme ci-dessous par les mots AUGMENTE ou DIMINUE. augmente Non Oui

4 4.3. Etude des ponts de résistances La C.T.N. est incluse dans le montage ci-contre. Le montage est alimenté sous Vcc = 24V. Le composant AOP est un Amplificateur Opérationnel. Il comprend deux entrées - et +, et une sortie S. Dans cette configuration, on dit qu'il est monté en comparateur : c'est-à-dire que la tension de sortie Vs ne prend que deux valeurs ( 0 V ou Vcc) suivant la différence de potentiel entre les bornes + et -. Si le potentiel à la borne + est supérieur au potentiel à la borne - alors la sortie Vs = Vcc. Dans le cas contraire, Vs = 0 V. Remarque : Aucun courant ne rentre dans les bornes + et -. V1 R 49 R 50 Vcc R θ R V2 AOP S Vs L'amplificateur opérationnel est associé à deux ponts de résistances : l'un sert de référence (R 49 et R 50 ), l'autre sert à la mesure de la température (R θ et R 51 ). OV 1. Repérer le montage de la figure ci-dessus sur la maquette Seclab. 2. Exprimer la tension de référence V 1 en fonction de Vcc, R 49 et R 50. Si Vcc est constante, que peut-on dire de V 1? Justifier votre réponse. 2. Exprimer la tension de mesure V 2 en fonction de Vcc, R θ et R 51. Si Vcc est constante et que R θ varie en fonction de la température, que peut-on dire de V 2? 3. Exprimer V 2 -V Indiquer la valeur de Vs lorsque V 2 -V 1 est supérieure à 0, puis lorsque V 2 -V 1 est inférieure à Compléter l'allure du signal V S en fonction de V 1 et V 2. (Voir document réponse 1) 5. MISE EN ŒUVRE 1. Mettre en œuvre les mesureurs nécessaires à la mesure de V 1, V 2 et V S 2. Faire valider le schéma par le professeur puis mettre sous tension. 3. Comparer la valeur de V 1 à celle calculée précédemment. 4. Visualiser l'évolution de V 2 et de V S lorsque la température varie. Les allures correspondent elles à la théorie? Remarque : profiter de cette activité pour vous initier à l'utilisation de l'oscilloscope. 6. SYNTHESE - EXPLOITATION DES RÉSULTATS 1. Pour quelle valeur de R θ a t-on Vs = Vcc? 3. Lorsque la température dépasse un certain seuil, la tension Vs passe à Vcc. Cela signifie donc que le moteur chauffe de façon excessive. Que peut-on faire alors de Vs? Fin de l'activité : Veuillez ranger le matériel, le poste de travail.

5 augmente Non Oui DOCUMENT REPONSE

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