Ouvre portail. 1. Présentation du système

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1 Ouvre porail TD 1. Présenaion du sysème L ouvre-porail auomaisé éudié perme l ouverure e la fermeure d un porail chez les pariculiers de façon auomaique ou semiauomaique. L ouvre porail es ariculé sur le pilier conformémen au croquis ci-conre. Foncionnemen du bras. A l inérieur d un carer en plasique rigide, un mooréduceur acionne une vis. Cee vis provoque la ranslaion d un écrou. Ce dernier es ariculé au vanail par l inermédiaire d une équerre rigide provoquan le pivoemen de ce vanail. Au momen de la première mise en service, l opéraeur acionne le porail qui va mémoriser par auo-apprenissage la durée d ouverure du porail enre les buées d ouverure e de fermeure. Ce premier déplacemen se fai à viesse consane. L élecronique du sysème va alors mémoriser les données e recalculer un nouveau déplacemen du vanail permean un débu d ouverure rapide suivi d un for ralenissemen pour évier le choc sur la buée de fin de course. Caracérisiques principales de l ouvre-porail Caracérisiques Données / Observaions Alimenaion moeur 24 V coninu en modulaion de ype MLI Puissance nécessaire par moeur 50W Réduceur Rappor de réducion : ω 30/1 / ω 25/1 = 0,122 Vis-Ecrou Pas de la vis : p = 4mm ; File : n = 1 ; d = 16 Page 1/5

2 S-SI Ouvre porail TD 2. Analyse foncionnelle Déeceurs D obsacles Chaîne d informaion Eclairage ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER Commandes uilisaeur Feu clignoan Déecion Blocage acionneur Ordres de commande Porail en posiion iniiale Chaîne d énergie ALIMENTER Transformaeur e redresseur DISTRIBUER Modulaeur Moeur Réduceur TRANSMETTRE Vis/écrou e ariculaion Acion Porail en posiion finale Q1. Caracériser aux poins 1 à 6 les différenes énergies. Donner les grandeurs de flux e d effors qui les caracérisen. 3. Eude de la phase d auo apprenissage La phase d auo apprenissage perme au porail de se calibrer lors de la première mise en service. Pendan la phase d auo apprenissage, l uilisaeur fai ouvrir le vanail de l angle désiré (en général 90 ). Le vanail vien alors au conac de buées franches disposées au préalable par l insallaeur pour arrêer sa course. Le déplacemen d auo apprenissage es effecué à viesse consane du moeur donc de l écrou. Le sysème mémorise alors la durée d ouverure compe enu du poids du vanail e des froemens du mécanisme. Q2. Calculer la viesse de déplacemen de l écrou (en mm/s) si le moeur ourne à la viesse consane de 2610 r/min. Q3. Calculer le emps de fermeure du porail (en s) sachan que la course de l écrou nécessaire pour provoquer une roaion complèe du vanail es de 230mm. 4. Piloage du déplacemen du bras Afin d opimiser les performances du sysème, il es nécessaire de pouvoir commander l acionneur avec plusieurs viesses. On souhaie un déplacemen plus rapide en débu d ouverure e rès len en fin de course (pour évier le choc). On désire que la viesse du moeur vérifie la loi don l allure es donnée ci-dessous : Page 2/5

3 S-SI Ouvre porail TD n m (r/min) I II III IV La durée oale de l ouverure es celle mémorisée précédemmen. La première phase du mouvemen es uniformémen accélérée d accéléraion 236 rad/s 2 pendan 2s. La deuxième phase se fai à la viesse consane maximum de 4510 r/min pendan 4s. La roisième phase es un mouvemen uniformémen décéléré d accéléraion : -236 rad/s 2 La quarième phase se fai à la viesse lene de 785 r/min. Déerminaion de la ension d alimenaion du moeur. Le poin de foncionnemen du moeur correspond à un couple en bou d arbre moeur de 0,28Nm. Q4. A parir du documen consruceur fourni en dernière page, e des données précédenes, calculer l inensié du couran raversan le moeur. Q5. A parir du documen consruceur e des données précédenes calculer la fcem développée par le moeur lors de la phase d approche du vanail. Q6. Donner le schéma équivalen d un moeur à couran coninu à aiman permanen (on négligera la bobine). En déduire l équaion élecrique U=f(r, E, I). Q7. A parir de l équaion élecrique du moeur à couran coninu ainsi que des données figuran dans le documen consruceur, calculer la ension d alimenaion nécessaire pendan la phase d approche du vanail. Eude de la commande moeur L alimenaion du moeur se fai par une commande de ype MLI (Modulaion de Largeur d Impulsion). Q8. Connaissan la ension d alimenaion du moeur (voir caracérisiques principales page 1), calculer la valeur du rappor cyclique de la ension à appliquer au moeur pour obenir la ension moyenne rouvée à la quesion précédene. La fréquence du signal appliqué aux bornes du moeur es de 2kHz. Q9. Calculer la durée pendan laquelle le commuaeur es fermé. En déduire la durée pendan laquelle le commuaeur es ouver. 5. Vérificaion des normes de sécurié Dans un cadre réglemenaire, les ouvres porails auomaisés doiven saisfaire à des règles de sécurié pariculières. L une d enre elles pore sur l effor maximal auorisé en cas de blocage des vanaux. Le blocage d un vanail enraîne l arrê de la chaîne de ransmission de l énergie e l arrê de l acionneur. Page 3/5

4 S-SI Ouvre porail TD Pour assurer la sécurié de l usager en cas de blocage accidenel des vanaux, le concepeur du produi uilise l informaion «déecion blocage acionneur» pour bloquer la commande du moeur. Le graphique ci-dessous représene l allure de l évoluion du couran raversan le moeur lors d une phase d ouverure comporan un blocage du vanail. Inensié du couran Imax Q10. Expliquer pourquoi l informaion raiée par la foncion «déecion blocage acionneur» es l inensié raversan le moeur. Q11. Qualifier les 4 phases représenées sur le graphique. Afin d exploier cee grandeur physique e de pouvoir la raier, le concepeur a mis en place une srucure élecronique permean d adaper le signal. La parie relaive à la chaîne de raiemen de l informaion qui réalise cee opéraion es donnée cidessous : Inensié du couran 11,8A Signal adapé 4,13V Le couran en ension V ADAPTER Le signal V Le signal Tension image du couran 1,18V Signal numérique représenaif de la grandeur analogique exploiable par le microconrôleur Q12. Quel élémen perme de réaliser la foncion «converir le couran en ension»? Jusifier. Q13. Quelle es la valeur du rappor V2/V1 de la foncion adaper le signal? Page 4/5

5 S-SI Ouvre porail TD Caracérisiques du moeur CROUZET Puissance uile : 12 à 50 Was Pour applicaions d'enraînemen haue puissance Ø 42 mm : Paliers en bronze friés lubrifiés à vie par cosses 4,75 mm inerchangeables Ø 63 mm : Avec 2 roulemens à billes par 2 fils de sorie Caracérisiques Tension 24 V Puissance uile maximum (W) 67 Couple de démarrage (mn.m) 700 Couran de démarrage (A) 11,8 Résisance ( ) 2,03 Self (mh) 4,68 Consane de couple (Nm/A) 0,0619 Consane de emps élecrique (ms) 2,3 Consane de emps mécanique (ms) 33 Degré de proecion (CEI 529) IP20 Boîier Viesse de roaion (r/min) 2770 Couple (mn.m) 170 Puissance uile nominale (W) 50 Puissance absorbée (W) 72 Couran absorbé (A) 3 Rendemen (%) 69,4 Remarque : mn.m signifie millinewon.mère Page 5/5

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