SESSION DE CONTROLE SCIENCES TECHNIQUES TECHNOLOGIE EXAMEN DU BACCALAUREAT SESSION DE JUIN 2008 SECTION : Durée : 4 heures Coefficient: 3.

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1 REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L EDUCATION ET DE LA FORMATION EXAMEN DU BACCALAUREAT SESSION DE JUIN 2008 SECTION : Epreuve : SCIENCES TECHNIQUES TECHNOLOGIE Moteur électrique Mt1 Unité tamponnage 1 NOUVEAU REGIME SESSION DE CONTROLE Durée : 4 heures Coefficient: 3 Constitution du sujet : - Dossier technique : pages 1/7-2/7 3/7-4/7-5/7-6/7 et 7/7 - Dossier réponses : pages 1/8-2/8-3/8-4/8-5/8-6/8-7/8 et 8/8. Travail demandé : A. Partie (génie mécanique) : pages 1/8-2/8-3/8 et 4/8 (10 points) B. Partie (génie électrique) : pages 5/8-6/8-7/8 et 8/8 (10 points) Obsrvation : Aucune documentation n est autorisée. L utilisation de la calculatrice est permise. SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITES 1- Présentation du système : Le schéma ci-dessous représente un système permettant de tamponner des boîtiers rectangulaires avec deux motifs différents suivant la couleur de chaque boîtier. Poste 2 Marquage des boitiers jaunes Goulotte Poste 1 Amenage des boitiers non marqués Plateau tournant (Table d indexation) Moteur du plateau Mt1 Unité de tamponnage 2 Boîtiers Moteur électrique Mt2 Poste 3 Marquage des boitiers rouges Tampon encreur électrique Poste 4 Evacuation des boitiers marqués Caisse Tapis roulant (Convoyeur) Moteur du Tapis roulant (Mt4) Table Tampon Principe de tamponnage Ce système est composé de quatre postes : Poste 1 : Une Goulotte d alimentation permettant d alimenter le plateau tournant par des boîtiers de couleurs différentes, jaune et rouge. Poste 2 : Une unité de tamponnage 1 permettant de tamponner les boîtiers jaunes. Poste 3 : Une unité de tamponnage 2 permettant de tamponner les boîtiers rouges. Poste4 : Un convoyeur (Tapis roulant) permettant l évacuation des boîtiers marqués. L amenage des boitiers aux différents postes est assuré par un plateau tournant. Boîtier Dossier technique SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITIERS Page : 1/7

2 2- Fonctionnement du système de marquage de boîtiers : 2.1. Disposition des capteurs au niveau du plateau tournant Sens de rotation du plateau POSTE 2 -Capteur présence pièce «Sp2» -Capteur pièce jaune «Pj» POSTE 1 Capteur présence boîtier dans la goulotte «Sp1» Capteur infrarouge plateau indexé«si» POSTE 3 -Capteur présence boîtier «Sp3» -Capteur boîtier rouge «Sr» Figure 2 POSTE 4 Capteur présence pièce «Sp4» 2.2. Description temporelle La goulotte, située au dessus du plateau tournant, reçoit des boîtiers de deux couleurs différentes, jaune et rouge. L appui sur le bouton de mise en marche Dcy, provoque la rotation du plateau tournant par un quarts de tour dans le sens horaire pour amener les boîtiers aux différents postes. L action de marquage des boîtiers jaunes, des boîtiers rouges et de l évacuation se déroulent simultanément à chaque quart de tour effectué par le plateau tournant. L unité de tamponnage 1 (poste2), ne fonctionne qu en présence d un boîtier jaune (la présence d un boitier rouge n a pas d effet sur ce poste). L unité de tamponnage 2 (poste3), ne fonctionne qu en présence d un boîtier rouge (la présence d un boitier jaune n a pas d effet sur ce poste). L unité d évacuation (poste4), ne fonctionne qu en présence d un boîtier rouge ou jaune 0 Boîtier au poste1 et mise en marche et plateau indexé 1 Faire tourner le plateau d un quart de tour Un quart de tour effectué Boîtier jaune au poste 2 Boîtier rouge au poste 3 Boîtier au poste d évacuation Pas de boîtier jaune au poste 2 Pas de boîtier 11 Marquer le boitier rouge au poste 3 21 Marquer le boîtier Pas de boîtier au poste d évacuation 31 Evacuer le boîtier Boîtier marqué Boîtier marqué Boîtier évacué Absence de boîtiers sur le plateau Ou nombre de boitiers rouges égal 15 et nombre de boitiers jaunes égal 15 Présence d un boîtier à l un des 4 postes et nombre de boitiers rouges < 15 ou nombre de boitiers jaunes < 15 Dossier technique SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITIERS Page : 2/7

3 2.3. Identification des actionneurs et des capteurs : Désignation Actionneur Préactionneur Capteur Rotation plateau Plateau indexé Mt1 KM1 Si Boîtier au poste 2 Sp2 Boîtier jaune Sj Tamponnage 1 Descente tampon KM Mt2 21 S 21 Montée tampon KM 20 S 20 Boîtier au poste 3 Sp3 Boîtier rouge Pr Tamponnage 2 Descente tampon KM Mt3 31 S 31 Montée tampon KM 30 S 30 Evacuation Boîtier au poste 4 Sp4 Mt4 KM4 Boîtier évacué Se S15r = 1 lorsque le nombre de boitier rouges atteint 15 S15j = 1 lorsque le nombre de boitier jaunes atteint 15 P1 : capteur présence boîtier dans la goulotte. Dcy : bouton de mise en marche 2.4. Circuit de commande du moteur d évacuation «Mt4» +Vcc C1 15pF C U1 KM4 R5 OSC1/CLKIN RA0 OSC2/CLKOUT RA1 1 RA2 2 MCLR RA3 3 RA4/T0CKI Si Sp4 Vcc 15pF R1 PICF84A RB0/INT 6 RB1 7 RB2 8 RB3 9 RB4 10 RB5 11 R RB7 13 R4 R3 R2 x2 x13 x23 Se Xi : sont des variables binaires associées aux étapes Xi du GRAFCET (exemple : X13 est la variable binaires associées à l étape 13) 2.5. Caractéristiques du moteur Mt4 Le moteur Mt4 du tapis roulant est à courant continu à excitation indépendante et constante : Tension aux bornes de l induit : U = 100 V Intensité du courant circulant dans l induit : I = 8 A Résistance de l induit : R = 1,25 Ω Fréquence de rotation : n = 1500 tr/min Tension aux bornes de l inducteur : u = 200 V Résistance de l inducteur : r = 400 Ω 3- Gestion des pièces dans la goulotte d alimentation : Un système d amenage de boitiers (non représenté) permet de placer dans la goulotte 15 boitiers jaunes et 15 boitiers rouges. Pour cela on doit arrêter l amenage des pièces jaunes dès que le nombre 15 est atteint (le capteur S15j=1), il est de même pour les boitiers rouges(le capteur S15r=1). On désigne par A : le nombre de pièces jaunes et par B : le nombre de pièces rouges et par F la différence absolue entre les nombres de boitiers jaunes et rouges. Dossier technique SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITIERS Page : 3/7

4 Pour équilibrer le flux d amenage des boitiers jaunes et rouges vers la goulotte d alimentation, on se propose de limiter la différence absolue entre les nombres de boitiers jaunes et rouges à cinq, pour cela on exploite les signaux délivrés par la carte électronique suivante. A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 CN F0 F1 F2 F3 G P Compteur boîtiers rouges Compteur boîtiers jaunes A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 A<B A=B A>B QA<B QA=B QA>B S0 S1 S2 74LS381 arrêter l'aménage des boîtiers jaunes Vcc Le circuit 7485 est un comparateur de deux nombres à quatre bits arrêter l'aménage des boîtiers rouges Le circuit 74LS381 est une Unité Arithmétique et Logique à 4 bits dont on donne la table de vérité Entrées de sélection Opération réalisée S2 S1 S F = F= B - A F = A - B F= A plus B F = A XOR B F = A OU B F = A ET B F = A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 CN S0 S1 S2 F0 F1 F2 F3 G P LS Fonctionnement de l unité de tamponage Le dessin d ensemble de la page 5/7 du dossier technique, représente le mécanisme de déplacement vertical de la tige porte tampon encreur. Le moteur réducteur électrique Mt2 repère (1) transmet son mouvement de rotation au bras (14) par l intermédiaire du couple d engrenage (7-). Le bras étant solidaire de la roue () entraîne la tige () en translation dans deux sens différents (Montée et descente de l encreur). Deux capteurs mécaniques de fin de course permettent d inverser le sens de rotation du moteur électrique. Dossier technique SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITIERS Page : 4/7

5 A 07 A A-A Echelle 1 :1 UNITE DE TAMPONAGE Dossier technique SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITIERS Page : 5/7

6 Coussinet à collerette frittée CuSn Ecrou à embase 19 1 Bague intermédiaire S235 1 Roue dentée C35 1 Carter S235 1 Tige porte tampon C Goupille cylindrique bras 13 2 Vis à t^te cylindrique à six pans creux, M5x 1 Arbre fixe C Rondelle plate C60 ISO Ecrou Hexagonal ISO Coussinet à collerette frittée CuSn Vis à tête carré réduite, M4x6 ISO Pignon m=1 ; Z= C Coussinet à collerette frittée CuSn arbre C Palier C Clavette parallèle forme A, 3x3x Arbre moteur C Moteur électrique (Mt2) RP NB Désignations Matière Observations Dossier technique SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITIERS Page : 6/7

7 (1,15 a) k j b t DIAGRAMMES DES EFFORTS F A /14 (N) 40 Diagramme des espaces (mm) Période pour un tour de la came t 0 Composants Normalisés Anneau élastique pour alésage Clavette parallèle, forme A 110 d l min g c D E(h11) G c a d 100 e (h11) t L min D E C L G d a b j k 10 à incl 4 4 d-2.5 d+1.8 à 5 5 d-3 d+2.3 à d-3.5 d à d-4 d+3.3 Rondelle plate Ecrou hexagonal d (diamètre nominal) d D Type d N t D ,8d d a h M M 10.8 M a Dossier technique SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITIERS Page : 7/7

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