Couteau 2- BARRIERE DE PARKING

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1 Sciences Industrielles pour l Ingénieur Centre d Intérêt 2 : ACQUERIR l'information Compétences : ANALYSER, CONCEVOIR CAPTEURS NUMERIQUES DE POSITION Les codeurs optiques Comment choisir le bon capteur pour une application donnée? Identifier et caractériser un capteur Identifier la nature de l'info. et la nature du signal COURS TP TD 1- MACHINE A COUPER LES CABLES AERONAUTIQUES Rouleaux d'entraînement r = 50 mm Vitesse de défilement du câble 1.5m/s Couteau On souhaite couper le câble tous les 3 m avec une précision de +/- 1 mm 0,5 mm Codeur AUTOMATE TSX Le codeur est placé sur l'axe d'un rouleau. On suppose qu'il n'y a pas de glissement entre le câble et les rouleaux. 1/ Déterminer le nombre d'impulsions (ou périodes) par tour que doit délivrer le codeur au minimum pour respecter le cahier des charges. Pour la suite, on prendra une résolution de 360 impulsions/tour. 2/ Quel sera le nombre d'impulsions fournies par le codeur pour une longueur de câble de 3 m? 3/ Calculer la fréquence des signaux émis par le codeur. 4/ En fonction des caractéristiques du codeur choisi, déterminer la précision réelle de la coupe. 2- BARRIERE DE PARKING Une barrière permet l'accès à un parking aux conducteurs munis d'une carte magnétique. La partie principale est composée d'un bâti scellé au sol, et d'une lisse relevable par une motorisation située à l'intérieur du pied. La plus grande partie de la rotation est faite en grande vitesse (GV), la phase finale se faisant en petite vitesse (PV) afin d'éviter les chocs. 2 3 PV 2 GV GV Lisse L L = 2 m Ouverture ou montée de la barrière 1 Fermeture ou descente de la barrière PV 4 1 Pour connaître la position de la lisse, un codeur absolu 8 bits est accouplé sur son axe. Son but est de repérer les 4 positions particulières (1, 2, 3, 4) indiquées ci-dessus. Il donne, en binaire, l'angle que fait la lisse avec l'horizontale. Il est calé angulairement de manière à avoir L = 0 lorsque la lisse est en position 1. Le code délivré sera alors égal à "0 00". 1/ Calculer le nombre n p de points / tour du codeur. 2/ En déduire la précision p (en degrés) du positionnement de la lisse. CPGE TSI Lycée P.-P. Riquet St-Orens de Gameville - 1 -

2 3/ Calculer alors la précision de positionnement p b en mm à l'extrémité du bras. Sciences Industrielles pour l Ingénieur 4/ Le tableau ci-dessous indique les valeurs binaires obtenues sur les sorties du codeur pour chacune des quatre positions. Compléter les cases vides du tableau. Pour les angles, arrondir au degré le plus proche. Position Angle Décimal CHOIX D'UN CODEUR ABSOLU SUR UN TRANSPORTEUR A CHAINES L usine MICHELIN de Blanzy (Saône et Loire), fabrique les gommes de pneumatiques pour l automobile. La confection de la gomme d un pneumatique nécessite le mélange de blocs vulcanisants de natures différentes. Le "poste manuel de pesée" des blocs vulcanisants permet de préparer une partie de ce mélange. Présentation du "poste manuel" Principe de fonctionnement Les blocs vulcanisants sont chargés sur cinq chariots. Ils sont ensuite amenés au "poste manuel de pesée" par un transporteur à chaînes entraîné par un motoréducteur. Notre étude portera sur le positionnement des chariots. Chaîne d énergie du transporteur à chaînes La chaîne de transfert de l énergie sur le transporteur à chaînes est décrite ci-dessous : EDF Réseau triphasé 400 V 50 Hz Variateur de vitesse M1 3 Réducteur Pignon moteur (3) Z = 12 dents Arbre moteur Arbre lié au pignon moteur Principe de fonctionnement de la partie mécanique du transporteur (cf. annexes 1 et 2) Le moteur asynchrone (1) entraîne le pignon (3) par l intermédiaire du réducteur (2) COMPABLOC La chaîne (4) assure la transmission du mouvement entre le pignon moteur (3) et le pignon récepteur (5). L arbre (6), solidaire du pignon (5), supporte 2 pignons de transmission du mouvement (7) et (8), qui autorisent un déplacement des chaînes (9) et (10) sur lesquelles sont disposés les cinq chariots. Les pignons (5), (7) et (8) ont les mêmes caractéristiques. Etude du positionnement des chariots CPGE TSI Lycée P.-P. Riquet St-Orens de Gameville - 2 -

3 Sciences Industrielles pour l Ingénieur La position du chariot est transmise à l automate par un codeur absolu. L axe du codeur est monté en bout d arbre de transmission (6), et tourne à la même vitesse que les pignons (5) et (7). 1/ Le diamètre D du pignon (7) est 104 mm. Calculer la résolution nécessaire, en nombre de points / tour pour une précision de 0,35 mm. On arrondira au point supérieur. 2/ Calculer le nombre de tours effectués par le codeur pour le déplacement maximal (voir annexe 1) du transporteur (passage du chariot 5 du "poste 0" au "poste opérateur"). 3/ A l aide du dossier technique du codeur (cf. annexe 3), identifier les caractéristiques du codeur utilisé (cf. annexe 2), compléter le tableau ci-dessous, et conclure sur l utilisation possible de ce codeur dans le cas du transporteur. Alimentation (plage de tension) Code Résolution Nbre de points / tour Résolution Nbre de tours 4/ En déduire la précision de positionnement p réellement obtenue avec ce codeur. 5/ Quel avantage présente un codeur absolu par rapport à un codeur incrémental? Au cours d une "campagne" de production, le chariot 3 se déplace jusqu au poste "opérateur". La position "origine" du chariot correspond au positionnement du chariot 1 au poste "opérateur". Pour cette position, le code délivré par le codeur absolu est : / Calculer le nombre de points N délivrés par le codeur lorsque le chariot 3 se déplace de sa position d origine jusqu au poste "opérateur". On arrondira au point supérieur. 7/ A l aide du dossier technique du codeur (cf. annexe 3), déterminer le code délivré par le codeur absolu pour cette position. 8/ Déduire du mot binaire précédent le nombre de tours effectués par le codeur et sa position dans le tour (entre 0 et 360 ). 4- CONTROLE DE LA POSITION D'UN ASCENSEUR POUR MAGASIN DE STOCKAGE VERTICAL CPGE TSI Lycée P.-P. Riquet St-Orens de Gameville L'étude porte sur les ascenseurs de chargement et de déchargement d'un magasin vertical. Ce magasin permet de stocker 16 plateaux qui se déplacent par gravité sur des rouleaux porteurs lorsque les taquets de déverrouillage (non représentés) sont libérés. Les éléments constitutifs des ascenseurs sont identiques. La motorisation est assurée par un moteur à courant continu associé à un réducteur, un frein à "manque de courant" et une dynamo tachymétrique. L'entraînement se fait par un ensemble pouliecourroie. Le cahier des charges du système fournit les renseignements suivants : Le magasin dispose de 16 emplacements, tous équidistants les uns par rapport aux autres. La hauteur d'un emplacement est de 6 cm. La course totale de l'ascenseur est de 1 m.

4 Sciences Industrielles pour l Ingénieur Le contrôle du déplacement est assuré par un codeur absolu multi-tours réf. XCC MG6 E Ce codeur est monté sur l'axe de la poulie crantée supérieure, entraînant la courroie crantée solidaire de l'ascenseur de stockage. Cette poulie a un diamètre de 70 mm. 1/ Déterminer le nombre total de positions délivrables par le codeur. Préciser le format du mot (nombre de bits) délivré et son code. 2/ Quelle est la précision en degrés du codeur (angle entre 2 positions codées)? En déduire la valeur du déplacement unitaire de l'ascenseur correspondant. 3/ Déterminer la course maximum détectable par le codeur. La comparer avec la course totale de l'ascenseur. 4/ On désigne par K la hauteur d'un emplacement en nombre d'incréments du codeur. Calculer cette valeur (vous donnerez une valeur entière par défaut). On désigne par : P a : la position à atteindre lors d'un déplacement vers un emplacement du magasin. P c : la position courante délivrée par le codeur absolu. Cette valeur se décrémente en montée et s'incrémente en descente. P 0 : la valeur de P c lorsque l'ascenseur est en position initiale (plateau du bas). P 0 = 1000 (10) CS : le compteur pour le stockage des plateaux. Sa valeur sert à calculer la position à atteindre. Il évolue de 1 en 1 entre les valeurs 0 et 15 ; la valeur 0 correspond à l'emplacement du bas, la valeur 15 à celui du haut. On précise que toutes ces valeurs sont entières. 5/ Etablir la relation donnant P a en fonction de P 0, K et CS. En déduire la position délivrée par le codeur en décimal, en binaire, puis en hexadécimal lorsque l'ascenseur est en haut. CPGE TSI Lycée P.-P. Riquet St-Orens de Gameville - 4 -

5 ANNEXE 1 Sciences Industrielles pour l Ingénieur ANNEXE 2 CPGE TSI Lycée P.-P. Riquet St-Orens de Gameville - 5 -

6 ANNEXE 3 Sciences Industrielles pour l Ingénieur CPGE TSI Lycée P.-P. Riquet St-Orens de Gameville - 6 -