PRESENTATION GENERALE DE LA STATION DE RADIOGRAPHIE

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1 PRESENTATION GENERALE DE LA STATION DE RADIOGRAPHIE Le sysème AFM es uilisé dans les hôpiaux pour réaliser des radiographies de différenes paries du corps humain. Le paien es allongé sur la able d'examen (T). Un arceau (A) déplace l'émeeur de rayons X (E) e le récepeur d'images (R) auour du malade. Bras (B) Tx X : axe du récepeur d'images Suppor du récepeur d'images Z : axe de roaion de l'arceau par rappor au bras Récepeur d'images (R) Arceau (A) Bâi Ry Rz Emeeur de rayons X (E) Ty Table d'examen (T) Y : axe horizonal de roaion du bras par rappor au bâi Le médecin commande, à parir d'un pupire, des mouvemens de : ROTATION (Ry) : le bras peu ourner auour de l'axe Y avec un débaemen de 360. ROTATION (Rz) : l'arceau supporan l'ensemble émeeur récepeur peu ourner auour de l'axe Z avec un débaemen de 150. TRANSLATION (Ty) : la able peu se déplacer le long de l'axe Y sur une course de 2500mm. TRANSLATION (Tx) : le récepeur d'images peu se déplacer le long de l'axe X sur une course de 450mm.

2 DESCRIPTION GENERALE L'axe X du récepeur d'images es verical en posiion iniiale e correspond à la posiion la plus courammen uilisée en foncionnemen (voir figure ci-dessous) : Poulie 1 Courroie cranée Poulie 2 Moeur Suppor du récepeur d'images Frein Générarice achymérique Arceau A Codeur Gales Chario : cee parie es fixe e solidaire de l'arceau A Translaion Tx Rails de guidage Capeur de recalage Capeur de fin de course hau Vis à billes Corps Le chario à quare gales es solidaire de l'arceau (A). C'es le corps supporan le récepeur d'images qui se déplace en ranslaion (Tx) afin d'effecuer une mise au poin correce de l'image DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT Foncion ransmere la puissance Elle es principalemen assurée par : Un moeur à couran coninu commandé par un variaeur, équipé d'un frein élecromécanique (ype frein à manque de couran), d'une générarice achymérique e d'un codeur pour la posiion. Un réduceur à poulies e courroie cranée. Un sysème vis écrou à billes. Foncion conrôler la posiion Le posiionnemen du récepeur d'images sur l'axe X doi êre réalisé de façon rès précise. Un codeur de ype incrémenal a donc éé prévu e moné sur l'arbre du moeur. La remise en posiion iniiale du récepeur d'images se déroule en deux phases : - une monée du récepeur d'images jusqu'au capeur de recalage. - une recherche du premier "op zéro" du codeur. Les déplacemens exrêmes son limiés par des capeurs de fin de course.

3 PREMIERE PARTIE PROBLEME TECHNIQUE Déerminer les caracérisiques du moeur élecrique e permere une évoluion du produi dans le cadre d'un changemen du récepeur d'images. DONNEES Loi de commande : 75 mm/s Viesse de ranslaion ACC VC DEC Phase 1 (accéléraion) : ACC = 0,5s Phase 2 (viesse consane) : VC = 2s Phase 3 (décéléraion) : DEC = 1s Phase 4 (repos) : RP = 5s T RP Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Masse oale du récepeur d images : M = 210 kg. Accéléraion de la pesaneur : g = 9,81 m/s². Viesse maximale de ranslaion (Tx) : V MAX = 75 mm/s. Poulies courroie cranée : poulie 1 à 17 dens e poulie 2 à 45 dens. rendemen de la ransmission : PC = 98% pour le poin de foncionnemen considéré. Vis écrou à billes : pas de 5 mm. rendemen de la ransmission : VE = 89% pour le poin de foncionnemen considéré. Référence du moeur choisi : T Première éude : régime permanen correcpondan au foncionnemen du moeur pendan la "Phase 2" de la loi de commande. Quesion 1. Calculer la viesse de roaion maximale du moeur (N MOTEUR MAX) en r/min. Quesion 2. Calculer la puissance mécanique nécessaire au niveau du chario récepeur d'images (P UTILE RECEPTEUR) afin de pouvoir déplacer le récepeur d images à sa viesse maximale. Quesion 3. En déduire la puissance mécanique uile que doi fournir le moeur (P UTILE MOTEUR). Quesion 4. Calculer le couple uile du moeur (T UTILE MOTEUR) en régime permanen. Quesion 5. Au vu des résulas précédens, déerminer le coefficien de sécurié du moeur en erme de puissance. Quesion 6. A parir du dossier echnique donné en annexe 1, déerminer la consane de couple du moeur choisi T Donner la relaion enre le couple uile (T UTILE MOTEUR) e le couran (I MOTEUR).

4 Deuxième éude : Le régime permanen donne des informaions, mais il es nécessaire de prendre en compe la phase de démarrage : "Phase 1" de la loi de commande. Quesion 7. Calculer l'accéléraion "a" e monrer que le couple nécessaire au démarrage es : T DEMARRAGE = 1,2 Nm On sai ici que l'inerie équivalene es : J éq = kg.m 2 Quesion 8. Déerminer l'inensié de démarrage e la comparer à l'inensié nominale donnée dans le dossier echnique en annexe 1 Troisième éude : Pour faire évoluer le produi, il es envisagé de remplacer le récepeur d'images exisan par un aure don la nouvelle masse es de 400 kg. Il fau donc vérifier si le dimenionnemen du moeur exisan sur le syème es oujours convenable. Le profil du couple en foncion de la loi de commande es le suivan : Viesse de ranslaion 75 mm/s Phase 1 (accéléraion) : ACC = 0,5s Phase 2 (viesse consane) : VC = 2s Phase 3 (décéléraion) : DEC = 1s Phase 4 (repos) : RP = 5s ACC VC DEC T RP Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Couple moeur 1,85 Nm 1,35 Nm -1,6 Nm Quesion 9. Comparer le couple de démarrage e le couple en régime permanen par rappor à ceux du moeur choisi Quesion 10. Calculer le couple hermique équivalen (T h) e conclure sur la possibilié ou non de conserver ce moeur avec ce nouveau récepeur d'images. Rappel : T h 1.T T

5 DEUXIEME PARTIE OBJECTIF Idenifier le paramère de commande du variaeur permean de saisfaire la loi de commande donnée à parir du réseau de disribuion. DONNEES Réseau d alimenaion élecrique du moeur : commande Réseau 230V 50 Hz REDRESSEUR U1 DOUBLE ALTERNANCE U2 FILTRE U3 HACHEUR U4 NON COMMANDE M On admera que E = U = Kn. La viesse de roaion du moeur es n MOTEUR = 2000 r/min. REDRESSEUR SEUL Quesion 11. Représener le schéma développé du redresseur, en précisan l emplacemen des ensions U 1 e U 2. Quesion 12. Sur le documen réponse 1, compléer le chronogramme de la ension U 2=f() (ici on considérera que le filre es remplacé par une résisance pure). En déduire la valeur maximale de la ension U 2 (U 2MAX) e sa période (T U2). ENSEMBLE REDRESSEUR + FILTRE Quesion 13. Quel composan élecronique perme de réaliser le filrage de la ension U 2? Quesion 14. Sur le documen réponse 1, compléer le chronogramme de la ension U 3=f() (on considère que le filre es parfai). HACHEUR (le schéma du hacheur 4 quadrans es donné en annexe 2) Quesion 15. Le documen réponse 2 présene l évoluion de la ension U 4 pendan une période de foncionnemen du hacheur. Indiquer, sur ce documen, les ransisors du hacheur qui conduisen e ceux qui son bloqués Quesion 16. En déduire la valeur moyenne de la ension U 4 aux bornes du moeur lors de cee période de foncionnemen. Quesion 17. A parir de la valeur moyenne de U 4 calculée précédemmen, déerminer la valeur du rappor cyclique ().

6 TROISIEME PARTIE OBJECTIF Choisir le codeur en foncion de la précision de posiionnemen souhaiée. DONNEES Le codeur moné sur l'arbre moeur es de ype incrémenal. Valeur de la précision de déplacemen verical : 20 m. Remarque : si l on veu obenir cee précision, il faudra une précision réelle de ce codeur 10 fois plus peie. Viesse maximale du moeur : 2380 r/min Quesion 18. Le codeur incrémenal possède 3 pises : A, B e Z. Indiquer le rôle de chaque pise. Quesion 19. Sur le documen réponse 3, compléer les chronogrammes de la pise B. Quesion 20. Calculer le nombre minimal de poins que doi posséder le codeur pour obenir la précision souhaiée. Quesion 21. Calculer la fréquence de foncionnemen du codeur. Quesion 22. A l aide de la documenaion echnique fournie en annexe 3, effecuer le choix du codeur. Quesion 23. En déduire la précision réellemen obenue à l aide de ce codeur. ANNEXE 1 : Moeur à couran coninu

7 min -1 min -1 V / min -1 Kg.m 2 4, , , , , , , , , , , , Type Modèle Sorie nominale Tension nominale Couple nominal Couran nominal Viesse nominale Couple de démarrage Couple maximum insanané Viesse de roaion maximale Couple de fricion Consane de couple Consane de ension Inerie du roor Résisance Inducance Consane de emps mécanique Consane de emps élecrique Résisance hermique Limie de empéraure Masse Symbole PR VR TR IR NR TS TP(N) Nmax Tf KT KE JM Ra Ja m e R W/M Unié W V N.m A N.m N.m N.m N;m / A mh ms ms K/W K kg T ,074 1,9 0,08 0,42 0,015 0,047 3,2 1,1 7,1 0,35 4,9 0,3 Type T T ,13 1,0 0,14 0,76 0,019 0,174 18,6 6,6 4,8 0,35 3,6 0,4 T ,19 1,2 0,24 1,8 0,020 0,183 12,1 5,7 7,4 0,47 2,8 0,65 Type T T ,34 2,0 0,42 3,4 0,022 0,21 5,1 3,2 4,3 0,63 2,4 0,95 T ,64 3, ,77 5, ,04 0,23 2,8 3,0 7,8 1,1 1,8 Type T7 1,2 105 T ,18 5, ,43 9, ,05 0,273 1,1 1,6 4,0 1,5 2,5 Symbole PR VR TR IR NR TS TP(N) Nmax Tf KT KE JM Ra Ja m e R W/M ANNEXE 2 : Schéma du hacheur 4 quadrans

8 T1 D1 T3 D3 U4 U3 M T2 D2 T4 D4 U 3 : ension d'enrée du hacheur (ension de sorie du filre) U 4 : ension de sorie du hacheur (ension aux bornes du moeur) T1, T2, T3 e T4 : ransisors de ype NPN (ils foncionnen en commuaion). D1, D2, D3 e D4 : diodes dies de roue libre. Documen réponse 1

9 U1 U2 U3 Documen réponse 2

10 U4 c : emps de conducion T : période du signal + U4MAX c T - U4MAX T1 T2 T3 T4 Exemple : Transisor L'absence de rai indique que le ransisor es bloqué Le rai for indique que le ransisor es passan Documen réponse 3

11 Signal PISTE A 1 er sens de roaion du moeur Signal PISTE B Signal PISTE A 2 ème sens de roaion du moeur Signal PISTE B