T P DE TECHNOLOGIE PRECISION DU DEBIT DELIVRE PAR LE POUSSE-SERINGUE. T Sciences de l Ingénieur DUREE : 1H30 PREAMBULE

Transcription

1 26 T P DE TECHNOLOGIE TPN 2 : PRECISION DU DEBIT DELIVRE PAR LE POUSSE-SERINGUE T Sciences de l Ingénieur DUREE : 1H30 PREAMBULE Le TP N 1 a permis de mesurer le déplacement du poussoir (donc du piston de seringue) en fonction d un nombre de pas moteur donné (précision de la chaîne cinématique). Ce déplacement a été mesuré sans tenir compte de la durée. Or pour vérifier la capacité du pousse-seringue à délivrer un liquide à débit constant, il est impératif de connaître soit la vitesse de déplacement du piston de seringue ou soit la quantité de liquide injecté en un temps donné. Nous allons donc à travers l étude expérimentale qui suit, mesurer la valeur du débit instantané du pousse seringue et vérifier sa validité vis à vis du cahier des charges (+/- 3% d erreur acceptable). Objectif N 1 : (approche théorique) DETERMINER LES PARAMETRES CINEMATIQUES NECESSAIRES A L OBTENTION D UN DEBIT DONNE. V moy piston Q v Données de l expérimentation : On désire obtenir un débit de 200 ml/h avec une seringue de 50 ml BRAUN ( int = 26 mm). 1. Déterminer en fonction des caractéristiques de la seringue, la vitesse moyenne V piston/corps que le poussoir (11) devra donner au piston de la seringue pour respecter le débit imposé. *Convertir le débit Q = 200ml/h en débit massique Qm (g/s) : * Convertir Qm (g/s) en débit volumique Qv(mm 3 /s) TP N 2 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E

2 * A l aide de la formule Qv = V x S, calculer la vitesse moyenne Vmoy. (mm/s) 2. En déduire (en utilisant les résultats du TP n 1) la fréquence de rotation du moteur Nm (en tr/mn puis en pas/s) Démarche à détailler. Objectif N 2 : (Expérimentation) VERIFIER LES CARACTERISTIQUES CINEMATIQUES REELLES. TRACER LA COURBE DE DEBIT INSTANTANE ET VERIFIER QUE LES VARIATIONS DE DEBIT AUTOUR D UNE VALEUR IMPOSEE NE DEPASSENT PAS +/- 3% CONFORMEMENT A LA NORME. Conditions de l expérimentation : ( à vérifier) 1 éprouvette contenant 20ml d eau positionnée sur le plateau de la balance 1 cathéter relié d une part à la seringue et d autre par plongeant dans l éprouvette (1cm) Une seringue BRAUN 50ml remplie d eau et positionnée sur le pousse seringue 1 balance de précision relié par câble série au PC. Pousse seringue relié à la carte de commande (nappe). Un PC disposant des logiciels de commande de carte (BASIC 11) et d acquisition des mesures de la balance (GENERIS BALANCE) Carte de commande liée au PC par 1 câble série. On vérifiera aussi : * la mise sous tension de la balance et de la carte. * Le tarage à 0 de la balance avec éprouvette et eau avant de commencer l expérience. (voir notice technique de la balance à la fin du TP) TP N 2 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E

3 1. MESURES DU DEBIT MASSIQUE INSTANTANE. Principe de l expérimentation : Il s agit de piloter le pousse seringue par le logiciel BASIC 11 grâce à la carte de commande. Les paramètres du programme permettront de recréer les conditions (cinématiques) de fonctionnement du pousse seringue quand un débit de 200ml/h est demandé. L ordinateur relié à la balance permettra d obtenir la courbe de la masse de liquide évacué par le pousse seringue en fonction du temps. a) Vérifier que les conditions d expérimentation soient réunies. (voir précédemment) b) Lancer le logiciel de commande du moteur * Copier les fichiers contenus sur le site SSI dans TP N 2 : «Fichiers Basic11.7zip puis le décompacter et copier tous les fichiers directement dans le répertoire C:\BASIC11\ du PC sur lequel vous - Cliquer sur l icône BASIC11 (Barre programmes à gauche du Bureau Windows) - Sélectionner dans le menu FICHIER puis CONFIGURATION le Hardware : mc68hc811e2 - Cliquer sur FICHIER puis OUVRIR le fichier C:\BASIC11\ debit.bas 1 fenêtre s ouvre ; * en haut de l écran c est le programme non compilé de commande moteur * en bas c est le «Débogueur» qui permettra le lancement du programme -->ce programme est paramétré pour que le moteur du pousse seringue assure le débit de 200ml/h - Cliquer sur Compiler de la fenêtre du programme. Le programme est alors assemblé et montre le nombre de fautes effectuées. (Modifier et recompiler si nécessaire ou appeler le prof ). - Vérifier que «CIBLE STOP» apparaît en bas de la fenêtre du Débogueur (sinon appuyer sur STOP dans le menu de la fenêtre ou sur le bouton RESET de la carte de commande). - Cliquer sur Charger pour débuter le chargement du programme. c) Lancer le logiciel d acquisition de la masse de liquide évacué : - Cliquer sur l icône BALANCE (Bureau Windows ou logiciel GENERIS) - Cliquer sur Balance puis Suite (la balance doit être détectée) - Sélectionner Acquisition en fonction du temps puis Lancer le traitement - Entrer : * la durée de l acquisition : 4 minutes * le nombre de points : 120 (soit une mesure toutes les 2 secondes) * la masse maxi : 20 g Lorsque que vous serez prêt : Il suffira cliquer sur«go» dans le débogueur pour que le pousse seringue fonctionne. Puis cliquer sur «Démarrer l acquisition» dans le logiciel Balance. Pendant ce temps, on ne se les roule pas! On lit la suite!! TP N 2 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E

4 2. MESURES DE LA VITESSE INSTANTANEE. Principe de l expérimentation : Il s agit de vérifier que la vitesse réelle du piston correspond bien à la vitesse théorique calculée précédemment pour assurer le débit de 200 ml/h. Or,la mesure directe de la vitesse n est pas possible, ici. Nous allons donc mesurer la durée d une période correspondant à l alimentation d une phase du moteur et ce, à partir d un relevé à l oscilloscope. Rappel : PHASES : A B C D position 0 du moteur position 1 du moteur position 2 du moteur position 3 du moteur U «1» t1 t PHASE A ( 4 pas moteur) a) Vérifier que les conditions d expérimentation soient réunies. Mêmes conditions que précédemment avec en plus : *1 oscilloscope à mémoire réglé sur STOR ; calibres : 2volts et 10ms *1 câble de prise de mesure +/- sur prise BNC de l oscilloscope: BNC + - ( Phase A) b) Effectuer une prise de mesure en respectant les réglages et le branchement indiqués ci-dessus. (le chronogramme précédent devra apparaître sur l écran de l oscilloscope) appeler le prof pour constater! TP N 2 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E

5 c) Indiquer ci-dessous la durée de la période d alimentation de la phase A relevée à l oscilloscope. Mesure : t1 =..s d) En déduire la fréquence de rotation du moteur en pas/s puis comparer avec celle calculée théoriquement page 2. Évaluer l écart en % et conclure. Détailler le raisonnement. ARRÊTER LE POUSSE SERINGUE, LE LOGICIEL DE CARTE, L OSCILLOSCOPE 3. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS. a) *Accéder au menu principal du logiciel BALANCE. *Basculer en «résultats tableau» *Calculer le débit massique moyen réel Q m moy (= Masse / temps) du pousse seringue en g/s. TP N 2 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E

6 b) *Calculer l erreur en % par rapport au débit massique théorique (voir page 1) (calcul à détailler!) * Cette erreur est-elle acceptable? Justifier (voir notice d utilisation). Jusqu à présent les conclusions sont basées sur des moyennes, or c est la régularité du débit instantané qui doit être validée. C est ce que nous allons vérifier «partiellement» ci-après. c) Tracé de la courbe du débit moyen réel. pour cela : Cliquer sur TRAITEMENT puis RÉGRESSION Vérifier l intervalle de 0 à 240 s Cliquer sur TRACER, CONSERVER, TERMINER Faire un ZOOM sur quelques secondes Répéter le zoom en plusieurs endroits de la courbe. *Que constate-t-on? d) Calcul de quelques variations. pour cela : Passer en mode tableau (une 3 ème colonne apparaît, c est celle des valeurs moyennes de la masse (droite de régression précédente) *Expliquer comment l on peut retrouver la valeur du débit massique moyen réel calculé précédemment, grâce à ces valeurs. (prendre un exemple numérique) TP N 2 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E

7 *Calculer l erreur de débit massique en % sur les intervalles suivants : 0 < t < 10s 10 < t < 20s 100 < t < 110s 200 < t < 210s Conclusion quant au respect du débit instantané: Quels sont les principaux facteurs mécaniques qui influent directement sur la précision de ce débit. TP N 2 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E