Transposition de techniques horlogères de calcul dans l industrie ferroviaire et la téléphonie mobile.

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1 Transposition de techniques horlogères de calcul dans l industrie ferroviaire et la téléphonie mobile. 1

2 1 Principe de construction d une caméra miniature pour téléphones mobiles. Le cahier des charges de la caméra impose un encombrement réduit de 37 mm x 18 mm x 12.5 mm. La résolution de l image fournie doit atteindre 8 mégas pixels, et il doit être possible de prendre des photos nettes d objets mobiles. Pour répondre à ces contraintes la caméra a été équipée des éléments suivants : -1 objectif en plastique transparent (polycarbonate) - 1 prisme en plastique transparent (polycarbonate) - 1 optique Carl Zeiss (polycarbonate) - 1 diaphragme - 1 capteur (sensor 8 mégas pixels) - 1 microprocesseur - 1 moteur Zoom synchrone biphasé - 1 moteur autofocus synchrone biphasé - 1 moteur d obturateur synchrone triphasé 2

3 2 Etude détaillée du mécanisme d obturateur. On peut établir un parallèle entre la définition des caractéristiques d un moteur Lavet de mouvement horloger à quartz et celles du moteur d obturateur de la caméra miniature. Dans les deux cas la charge dynamique ramenée sur le rotor répond à la formule générale suivante: J : moment d inertie I : rapport de transmission Les deux systèmes sont soumis à une charge de frottement. La charge élastique constituée par le ressort de rappel du diaphragme représente la spécificité du mécanisme d'obturateur. La première opération consistera donc à définir cette charge élastique. 3

4 2.1 Détermination de la raideur du ressort de rappel du diaphragme. 4

5 2.2 Caractéristiques mécaniques du moteur d obturateur en fonction de la vitesse d ouverture. Avant d être en mesure de définir les caractéristiques électriques du moteur, il est nécessaire de déterminer le couple utile sur le rotor en fonction de la vitesse d ouverture. Ceci peut se faire à l aide d une simulation dynamique. D autre part la simulation permettra de définir la nature de la charge et en particulier l influence de sa composante élastique Angle d ouverture T [2 ms] Angle d ouverture T [3 ms] Angle d ouverture T [5 ms] 5

6 2.2.4 Couple rotor T [2 ms] couple rotor T [3 ms] Couple rotor T [5 ms] Vitesse angulaire T [2 ms] Vitesse angulaire T [3 ms] Vitesse angulaire T [5 ms] 6

7 2.2.7 Puissance rotor T [2 ms] Puissance rotor T [3 ms] Puissance rotor T [5 ms] Puissance en m Joules, m Watts 7

8 3 Couple moteur en fonction de la vitesse d'ouverture. Ce graphique permet de définir le couple utile sur le rotor en fonction de la vitesse d obturation désirée. Sur la base de ce choix il est alors possible de déterminer le courant dans les bobines, le diamètre du fil ainsi que l aimantation du rotor. 8

9 4 Principe de construction d un système de détection de déraillement pour wagons de transports de marchandise dangereuses. Le système de détection de déraillement se fixe sur le support d amortisseur du boggie à l aide de deux mâchoires. En cas de déraillement au moins un des lecteurs situés au-dessus du rail heurte ce dernier et se brise au niveau de l amorce de rupture. Boggie sur rail Boggie déraillé 9

10 La pression du système pneumatique tombe au niveau de la pression atmosphérique ce qui actionne le dispositif de freinage de tous les wagons et arrête le train. Les projectiles qui viennent heurter le lecteur, dans le sens de déplacement du convoi, ne doivent pas endommager le système de détection de déraillement. Un amortisseur de choc doit donc équiper le dispositif. 10

11 5 Dimensionnement de l amortisseur de choc. L amortisseur de choc est intégré au bras du lecteur, il se compose d une cloche de guidage et d un ressort spiral. Le ressort doit être le plus rigide possible, tout en permettant au lecteur de pivoter suffisamment pour laisser passer les projectiles dont l énergie cinétique est trop élevée. 11

12 5.1 Simulation statique de l amortisseur de choc Contrainte rotation Couple rotation Contrainte rotation Couple rotation

13 6 Etude dynamique de l amortisseur de choc. Dans le cas du détecteur de déraillement, le projectile heurte le lecteur, qui pivote sur son axe. Le ressort spiral absorbe l énergie cinétique du projectile, si cette énergie est trop élevée le ressort vient heurter les parois de la cloche de guidages selon un couple élastique d une seconde raideur, plus élevée que la première. Dans le cas d un mouvement horloger mécanique, la roue d'échappement transmet son énergie cinétique au balancier au travers de l ancre. Le ressort spiral à une raideur définie en fonction de l inertie du balancier et de la fréquence d oscillation. Si le couple sur la roue d échappement est trop élevé le balancier rebat, et la cheville heurte l extérieur de la fourchette de l ancre selon un couple élastique d une seconde raideur, plus élevée que la première. 13

14 6.1 Simulation dynamique de l amortisseur de choc Choc masse 1kg Choc masse 2kg Choc masse 5kg 14

15 6.1.4 Choc masse 10kg Choc masse 20kg Choc masse 50kg 15

16 8 domaine de fonctionnement de l amortisseur de choc. Vitesse [km/h] Vitesse max. du projectile en fonction de sa masse Masse [kg] Masse du projectile [kg] Vitesse max. du projectile [km/h] Ce graphique permet de déterminer les limites de fonctionnement de l amortisseur de choc. 16