Etude de FP3 «Elaboration des signaux de consignes» et FP4 «Elaboration de la commande séquentielle»

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1 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page / Etude de FP3 «Elaboration des signaux de consignes» et FP4 «Elaboration de la commande I) Présentation du système : «Arrosage automatique» Afin d assurer l arrosage automatique de son jardin ou de sa pelouse, un particulier peut avoir recours à un système automatisé. Celui-ci permet d optimiser le moment et la durée de l arrosage afin de s affranchir de la surveillance et d obtenir un meilleur rendement : ne pas arroser en plein soleil ou sous la pluie, utiliser les heures creuses du tarif E.D.F, sélectionner la durée de l arrosage en fonction de l état du sol. II) Diagramme sagittal du système «Arrosage automatique» : Utilisateur Info. Cons. Etat Programmateur d arrosage Eau : Réseau d eau municipale Eau2 : Eau Vannes d arrosages Eau sous pression fournie par le réseau municipal. Eau diffusée pour l arrosage. Com. Eau2 Milieu à arroser Cons. : Com : Consignes données par l utilisateur pour le fonctionnement du programmateur. Ces consignes concernent : la durée du cycle d arrosage. la durée d ouverture des vannes. Cette liaison représente la commande d ouverture de chaque électrovanne fournie par le programmateur.

2 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 2/ Info : Le programmateur fournit aussi des informations visuelles à l attention de l utilisateur : état des électrovannes, témoin de coupure secteur. Etat : Information visuelle sur l état du sol à arroser. III) Objet technique : «Programmateur d arrosage» L objet technique permet de programmer la durée du cycle d arrosage ainsi que la durée d ouverture de chaque électrovanne. Il réalise la commande des électrovannes en fonction de ces paramètres de programmation. D autre part, cet objet technique informe visuellement (par allumage de LED) l utilisateur de l état de chaque électrovanne ( ou ouverte). Enfin, il réalise l alimentation autonome de l appareil, mémorise et informe visuellement l utilisateur de toute coupure secteur. Mode de fonctionnement du programmateur : - Mode automatique : L utilisateur peut programmer différents paramètres : la durée du cycle : 2, 24 ou 48 heures, la durée d ouverture de chaque électrovanne : 6 ou 2 minutes. La programmation est validée par l action sur un bouton poussoir BP IN (Initialisation). - Mode manuel : Ce mode permet le lancement d une seule séquence d arrosage : ouverture successive des six vannes d arrosage puis arrêt. Ce mode est déclenché par action sur le bouton poussoir BP DM (Démarrage Manuel). - Mode forcé : Ce mode permet l ouverture d une vanne, indépendamment de la programmation comme lors de l action sur un robinet.

3 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 3/ Séquences d arrosage : Les six vannes d arrosage sont ouvertes à tour de rôle pendant 6 ou 2 minutes. L utilisateur choisit cette durée par action sur un interrupteur (S CD). Ceci définit une séquence d arrosage Le cycle d arrosage est la répétition de cette séquence toute les 2, 24 ou 48 heures. La sélection de la durée du cycle d arrosage se fait par action de l utilisateur sur un interrupteur à trois positions (S CC). Vanne ouverte t Vanne2 ouverte t Vanne3 ouverte t Vanne4 ouverte t Vanne5 ouverte t Vanne6 6 ou 2mn. ouverte t

4 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 4/ IV) Schéma fonctionnel de degré de l objet technique «Programmateur d arrosage» IN V CC =2V Initialisation FP Elaboration de la base de temps. FP2 Reset IP CC CD Elaboration des signaux de commande FP3 IC CDC Elaboration de la commande séquentielle. FP4 6 S à S6 Adaptation à la commande des vannes FP5 6 V EV à V EV6 DM secteur IZ Alimentation FA V CC =2V Vsec V DD =24V Mémorisation coupure secteur FP6 DLS DL à DL6 IV.) Description de la fonction FP «INITIALISATION» Rôle : cette fonction permet de faire une remise à zéro de toutes les fonctions qui sont composées de circuits numériques (FP2 «Elaboration de la base de temps», FP3 «Elaboration des signaux de commandes» et FP4 «Elaboration de la commande ). Cette remise à zéro se fait d une part à la mise sous tension du programmateur et d autre part lors de l appui sur le bouton poussoir BP IN. Entrées : V CC =2V : différence de potentiel continue égale à V lorsque le système est hors tension ou lorsqu une coupure secteur intervient.. Lorsque le système est alimenté et fonctionne normalement cette différence de potentiel est égale à +2V. IN : appui sur un bouton poussoir permettant de réinitialiser le système.

5 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 5/ Sortie : Reset : différence de potentiel de type numérique permettant de faire une remise à zéro de toutes les fonctions composées de circuits numériques. Cette remise à zéro est active sur un niveau logique. IV.2) Description de la fonction FP2 «Elaboration de la base de temps» Rôle : créer une référence temporelle qui servira à la création des durées du cycle d arrosage et des durées d arrosage. Sortie : IP : différence de potentiel de période 2s. IV.3) Description de la fonction FP3 «Elaboration des signaux de consignes» Rôle : générer les différences de potentiel IC et CDC dont les caractéristiques temporelles sont en adéquation avec les consignes de durées données par l utilisateur. Entrées : IP : déjà défini. CC (consigne cycle) : action sur un interrupteur à trois positions permettant de choisir la durée du cycle (2, 24 ou 48 heures). CD (consigne durée) : action sur un interrupteur permettant de choisir la durée de l arrosage pour chaque vanne (6 ou 2 minutes). Sorties : IC : différence de potentiel de type numérique compatible CMOS dont la période correspond à la durée du cycle sélectionné (2, 24 ou 48 heures). CDC : différence de potentiel de type numérique compatible CMOS dont la période correspond à la durée de l arrosage pour chaque vanne (6 ou 2 minutes). IV.4) Description de la fonction FP4 «Elaboration de la commande Rôle : générer séquentiellement (l un après l autre) les signaux de commande d ouverture des électrovannes. Entrées : IC et CDC : déjà caractérisé. DM : action sur le bouton poussoir pour déclencher le démarrage manuel. Sorties : S à S6 : différences de potentiel de type numérique compatible CMOS dont l état haut (2V) est généré séquentiellement.

6 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 6/ V) Schémas structurels Schéma structurel des fonctions FP «Initialisation», FP2 «Elaboration de la base de temps», FP3 «Elaboration des signaux de consignes», FP4 «Elaboration de la commande et FP5 «Adaptation à la commande d électrovannes»

7 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 7/ II- Etude de FP3 TRAVAIL DEMANDE ) Rappeler le rôle de FP3 et l identifier sur le schéma structurel 2) Donner les caractéristiques du signal IP. 3) En fonction de la position de l interrupteur SCD ( S WITCH C ONSIGNE D UREE ), donner la période de CDC : CDC relié à Période de CDC La broche 5 La broche 4 Justifier les calculs.

8 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 8/ 4) Donner l équation de IC dans les 3 positions de l interrupteur SCC (S WITCH C ONSIGNE C YCLE ) en fonction des sortie de U 3. On nommera ces sorties en fonction du numéro de la bascule interne auxquelles elles correspondent. NB : la sortie de U 3 broche 7 correspond à la sortie de la bascule interne n 4. Elle sera nommée Q 4. IC 2 IC 2 3 IC 3 5) Donner le nombre présent à la sortie de U 3 (N IC, N IC2, N IC3 )dans les 3 cas où IC (puis IC 2 puis IC 3 ) est à sachant que les autres sorties sont au niveau logique zéro. Les donner en binaire puis en décimal ) Que provoque le passage de IC à sur les sorties de U 3? 7) En déduire la période de IC dans les 3 cas 2 3

9 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page 9/ 8) La structure proposée remplie est-elle bien le cahier des charges? III- Etude de FP4 9) Rappeler le rôle de FP4 et l identifier sur le schéma structurel ) Donner les caractéristiques des signaux IC et CDC dans le cas où l utilisateur choisit un cycle sur 2 heures et un arrosage de 6 min par vanne. ) En fonction des chronogrammes de IC, de CDC, du signal de reset sur U 3 (reset 42) et de l état initial du signal de reset sur U 7 (reset 422) ( avant le front n de CDC), compéter sur le document réponse DR les chronogrammes des signaux suivants : - reset 422, - sorties Q à Q 6 de U 7. 2) Justifier pourquoi la structure proposée remplie effectivement le cahier des charges proposé dans l analyse fonctionnelle.

10 BAC STI Électronique Système technique : «Arroseur automatique» Page / DR CDC S S2 S3 S4 S5 S6 R (broche5 422) Reset BP_DM

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