Les constituants des chaînes fonctionnelles

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1 Les constituants des chaînes fonctionnelles

2 On travaille sur des systèmes complexes, dans les champ de l automatique et de la mécanique Seule l approche fonctionnelle permet de les aborder

3 Matière d œuvre Transmettre les ordre Distribuer ou pas l énergie Transformer l énergie Adapter l énergie Module de sortie Préactionneur Actionneur Transmetteur Calculer les ordres Agir sur le produit Unité centrale Adapter les informations Module d entrée Chaîne d information Acquérir des informations Capteur Chaîne d énergie Effecteur Matière d œuvre + valeur ajoutée

4 Les actionneurs Énergie Les vérins Transformer l énergie Actionneur Énergie transformée Les moteurs

5 Les actionneurs : constitution d un vérin 1 zone d amortissement 2 aimant 3 zone d amortissement 4 cylindre 5 bague de guidage 6 joint de tige 7 nez 8 raccord d entrée 9 détecteur 10 tige 11 bague de guidage 12 piston 13 fond 14 réglage de l amortissement

6 Les actionneurs : fonctionnement d un vérin Normalement rentré Normalement sorti

7 Les actionneurs : fonctionnement d un vérin (2) Vérin double effet Vérin double effet amorti

8 Les actionneurs : fonctionnement d un vérin (3) Vérin rotatif à crémaillère Vérin rotatif à palettes

9 Les actionneurs : effort développé dans un vérin L effort de l air sur le piston est donné par la relation: F = p.s S : surface (m²) p : pression (Pa) F : force (N) La pression est souvent exprimée en bar : 1 bar = 0,1 Mpa = 0,1 N.mm -2 La surface du piston sur laquelle agit l air comprimé est différente d une chambre à l autre. F= p π 4 D 2 F= p π (D2 d 2) 4 D d

10 Le moteur électrique Aimants Enroulement de fils

11 Le moteur électrique : fonctionnement Force de Laplace F = L I B V I = intensité du courant L = longueur du conducteur B = champ magnétique F = force

12 Le moteur électrique : fonctionnement (2)

13 Le moteur électrique : fonctionnement (3)

14 Le moteur thermique

15 Le moteur thermique : fonctionnement

16 Les préactionneurs Énergie disponible Distribuer ou pas l énergie Préactionneur Énergie distribuée ou pas Les interrupteur Les relais Les distributeurs

17 Les interrupteurs Fonction : commuter d un circuit à un autre Fonctionnement Exemples

18 Les relais Fonction : commander une action grande énergie à partir d une action faible énergie Exemples Fonctionnement Schématisation

19 Les distributeurs Exemple de distributeur 5/2 à commande électrique et rappel à ressort solénoïde 2 piston 3 tiroir avec joints d étanchéité 4 corps du distributeur 5 ressort de rappel 6 orifices d échange 7 indicateur de pression 8 déblocage manuel 9 connecteurs électriques

20 Les distributeurs : fonctionnement

21 Les distributeurs : fonctionnement (2)

22 Les distributeurs : désignation La désignation d un distributeur comprend 2 chiffres. Le premier chiffre représente le nombre d orifices du distributeur, entrée sortie, échappement (à l exception de la commande). Le second indique le nombre positions que peut prendre le tiroir du distributeur. Un distributeur 3/2 possède 3 orifices (entrée, sortie et échappement) et deux états (travail et repos) Les deux figures ci-dessous représentent deux états d un même distributeur 3 / 2.

23 Les distributeurs : désignation (2) Les symboles sont accolés Les orifices ne sont montrés qu une seule fois pour montrer l état actif On indique la commande des différents états Bouton poussoir Ressort

24 Les distributeurs : désignation (3) Il faut imaginer mentalement l action des différents états

25 Les distributeurs : désignation (3) Il faut imaginer mentalement l action des différents états

26 Les distributeurs : désignation (4) 2/2 et 3/2 4/2 et 5/2 3/3 4/3 5/3

27 Les distributeurs : désignation (5) Manuel (symbole général) Levier Bouton poussoir Pédale Bouton tirette Poignée tournante Bouton poussoir/tirette

28 Les distributeurs : désignation (6) Poussoir Pression Ressort (souvent en rappel) Galet Pression pilote Dispositif de maintien en position

29 Les distributeurs : désignation (7)

30 Les distributeurs : exemples 2 1 OUT 1 IN 2

31 Les distributeurs : exemples (2) Pour la commande de vérins à double effet, l alimentation et l échappement sont connectés simultanément Quand on enfonce le bouton, 1 est relié à 4 et 2 à 3, la tige se déplace dans le sens +. Quand on relâche le bouton, 1 est relié à 2 et 4 à 5, la tige se déplace dans le sens

32 Les distributeurs : exemples (2) Pour la commande de vérins à double effet, l alimentation et l échappement sont connectés simultanément Quand on enfonce le bouton, 1 est relié à 4 et 2 à 3, la tige se déplace dans le sens +. Quand on relâche le bouton, 1 est relié à 2 et 4 à 5, la tige se déplace dans le sens

33 Les distributeurs : exemples (2) Pour la commande de vérins à double effet, l alimentation et l échappement sont connectés simultanément Quand on enfonce le bouton, 1 est relié à 4 et 2 à 3, la tige se déplace dans le sens +. Quand on relâche le bouton, 1 est relié à 2 et 4 à 5, la tige se déplace dans le sens

34 Les distributeurs : exemples (3)

35 Circuit pneumatique - + Clapet anti retour Régulateur de débit fixe variable

36 Les transmetteurs Énergie Adapter l énergie Transmetteur Énergie adaptée Les réducteurs Les transformateurs de mouvement

37 Les engrenages ω1 Z2 ω2 = - Z1 ω : vitesse angulaire Z : nombre de dents ω1 Z2 ω2 = + Z1

38 Les roues et vis sans fin ω1 ω2 = n2 Z1 ω : vitesse angulaire n : nombre de filets Z : nombre de dents

39 Méthode de Willis Trains épicycloïdaux

40 Les poulies courroie courroie poulies ω1 R2 ω2 = R1 ω : vitesse angulaire R : rayon

41 Le système vis écrou

42 Le système bielle manivelle On transforme une translation en une rotation Manivelle Bielle

43 Le système bielle manivelle (2)

44 Le système pignon crémaillère

45 La croix de Malte

46 Les systèmes à barres

47 Les détecteurs et les capteurs Les détecteurs Les capteurs Information Détecter une information Information détectée Information Mesurer information Information mésurée Détecteur Capteur

48 Les détecteurs de présence (1) Détecteur mécanique CLICK Avantages : Simples à installer Inconvénient Contact avec le produit

49 Les détecteurs de présence (2) Détecteur magnétique ou inductif Avantages : Pas de contact physique avec le produit Pas d usure

50 Les détecteurs de présence (3) Détecteur opto électronique Avantages : Pas de contact avec l objet Inconvénient Sensible à la poussière

51 Les capteurs de position (1) Capteur potentiométrique linéaire R = ρ l S ρ la résistivité l la longueur du conducteur S la section du conducteur La position est proportionnelle à la résistance (qu il suffit de mesurer par la tension de l intensité)

52 Les capteurs de position (2) Capteur potentiométrique rotatif U a = R.i U m = R.i.(θ m /360) Donc θ m =360.U m /U a Il suffit de mesurer les tensions pour obtenir l angle.

53 Les capteurs de position (3) Capteur inductif Le circuit primaire est alimenté en tension sinusoïdale. Un champ magnétique est créé et est transmis, via le noyau, aux circuits secondaires. L amplitude des signaux des circuits secondaires est fonction de la position.

54 Les capteurs de position (4) Codeur incrémental On compte le nombre d impulsions délivrées t

55 Les capteurs de position (5) Codeur incrémental Avec deux pistes déphasées, on peut mesurer le sens de rotation.

56 Les capteurs de position (6) Codeur absolu (codage Gray) Avantages n piste permet de coder 2 n positions Le code Gray (binaire réfléchi) limite les erreurs de lecture L information de position est toujours présente même si on a éteint le système

57 Les capteurs de vitesse Génératrice tachymétrique On utilise le principe inverse du moteur électrique.

58 Les capteurs d accélération Matériaux piézo électriques Quartz V t V t

59 Les capteurs d effort Jauge de déformation (jauge de contrainte) R = ρnl s l R R = K l l

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