Serrure codée PRÉSENTATION 1 TD. N 1 : ANALYSE DE LA FONCTION VÉRIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3)

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1 Lycée Marin Luher King (H.F.) SOMMAIE PÉSENTATION 1 Serrure codée A - ANALYSE FONCTIONNELLE DE L'OBJET TECHNIQUE 1 I - FONCTION D'USAGE 1 II - SCHÉMA FONCTIONNEL DE NIVEAU II 1 III - SCHÉMA FONCTIONNEL DE 1E DEGÉ 1 IV - PÉSENTATION DES FONCTIONS PINCIPALES 1 V - SCHÉMA FONCTIONNEL DE SECOND DEGÉ DE FP3 2 VI - ÔLE DES FONCTIONS SECONDAIES DE FP3 2 VII- SCHÉMA FONCTIONNEL DE SECOND DEGÉ DE FP 2 VIII- ÔLE DES FONCTIONS SECONDAIES DE FP 2 IX - SCHÉMA STUCTUEL 2 TD. N 1 : ANALYSE DE LA FONCTION VÉIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) TP. N 1 : SIMULATION DE LA FONCTION VÉIFICATION DE L'ODE D'ENTÉE DU CODE (F.2) 7 TP. N 2 : PODUCTION D'IMPULSIONS DE DUÉE CALI- BÉE (FS.1) 9 TP. N 3 : TADUCTION DU NIVEAU LOGIQUE EN INFO- MATION LUMINEUSE (FS.3) 11 TP. N : FABICATION DE L'OBJET TECHNIQUE 13

2 SEUE CODÉE ANALYSE FONCTIONNELLE page 1 / 1 PÉSENTATION IV PÉSENTATION DES FONCTIONS PINCIPALES La serrure codée es insallée sur les pores d'enrée des immeubles collecifs (hôels, résidences...). Ceci perme de limier l'accès à ces locaux aux seules personnes munies du code d'enrée. Celui-ci es consiué de cinq caracères alphanumériques. Le code en usage peu êre modifié s'il es rop divulgué. A ANALYSE FONCTIONNELLE DE L'OBJET TECHNIQUE I FONCTION D'USAGE Auoriser le passage des personnes possédan le code d'enrée. II SCHÉMA FONCTIONNEL DE NIVEAU II ALIMENTATION SECOUUE (FP1) Elle fourni de manière permanene l'énergie élecrique à l'obje echnique (y compris lors des coupures du seceur. - Enrée : ension du réseau 220V, 50Hz. - Sorie : ension coninue 12 V. ACQUISITION DU CODE (FP2) Elle génère un signal logique correspondan à la ouche appuyée. - Enrée : acion manuelle sur la ouche. - Sorie : niveau logique hau sur le fil correspondan à la ouche appuyée. Enrée du code ECONNAITE LE CODE PEMETTANT LE PASSAGE AUTOISE LE PASSAGE Acion sur le pêne VEIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) Elle vérifie l'exaciude du code enré e perme de modifier le code en usage. - Enrée : niveau logique sur le fil correspondan à la ouche enfoncée. - Sorie : niveau logique hau lorsque le code enré es exac. III SCHÉMA FONCTIONNEL DE 1E DEGÉ COMMANDE MOMENTANEE D'OUVETUE (FP) Elle libère le pêne pendan une durée déerminée (ce qui rend possible l'ouverure de la pore). Tension seceur 220V ALIMENTATION SECOUUE FP1 Vers FP - Enrée : niveau logique hau lorsque le code enré es exac. - Sorie : Acion sur le pêne (d'une durée de cinq secondes environ). Info lumineuse : voyan ver allumé pendan la durée d'acion sur le pêne. Acion manuelle ACQUISITION DU CODE FP2 12 VEIFICATION MODIFICATION DU CODE FP3 COMMANDE MOMENTANEE D'OUVETUE FP Acion sur le pêne Informaion lumineuse

3 SEUE CODÉE ANALYSE FONCTIONNELLE page 2 / 1 V SCHÉMA FONCTIONNEL DE SECOND DEGÉ DE FP3 VII SCHÉMA FONCTIONNEL DE SECOND DEGÉ DE FP 12 VEIFICATION DES CAACTEES ALPHANUMEIQUES DU CODE ENTE F.1 5 VEIFICATION DE L'ODE D'ENTEE DU CODE F.2 PODUCTION D'IMPULSIONS DE DUEE CALIBEE FS.1 COMMANDE DU PÊNE FS.2 Acion sur le pêne VI ÔLE DES FONCTIONS SECONDAIES DE FP3 F.1 : vérifie l'exaciude des caracères alphanumériques du code enré. TADUCTION DU NIVEAU LOGIQUE EN INFOMATION LUMINEUSE FS.3 Informaion lumineuse auorisaion d'ouverure - Enrée (12 fils) : niveau logique hau sur le fil correspondan à la ouche enfoncée. - Sorie (5 fils) : les cinq sories passen successivemen au niveau logique hau lorsque les caracères alphanumériques enrés son ceux du code prééabli. F.2 : vérifie l'ordre dans lequel les caracères alphanumériques on éé enrés. - Enrée (5 fils) : les cinq sories passen successivemen au niveau logique hau lorsque les caracères alphanumériques enrés son ceux du code prééabli. - Sorie () : signal logique au niveau hau lorsque l'ordre d'enrée du code es correc. VIII ÔLE DES FONCTIONS SECONDAIES DE FP FS.1 : produi une impulsion (au niveau hau) de durée calibrée (cinq secondes environ) lorsque passe au niveau hau (code enré correc). FS.2 : libère le pêne de la pore pendan la durée de l'impulsion de sorie de FS.1. FS.3 : produi un signal lumineux pendan la durée de l'impulsion de sorie de FS.1 (c'es-à-dire le emps pendan lequel on peu ouvrir la pore). IX SCHÉMA STUCTUEL Le schéma srucurel pariel (comprenan oues les foncions sauf la foncion ALIMENTATION) es donné à la page suivane.

4 SEUE CODÉE SCHÉMA STUCTUEL page 3 / 1

5 SEUE CODÉE TD N 1 : ANALYSE DE LA FONCTION VÉIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) page / 1 TD. N 1 : ANALYSE DE LA FONCTION VÉIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) A OBJECTIFS - Idenifier les srucures réalisan les foncions secondaires de FP3. - Analyser le foncionnemen d'une srucure séquenielle réalisée par des bascules D. B DOCUMENTS NÉCESSAIES - Analyse foncionnelle de la serrure codée. - Schéma srucurel de la serrure codée. C TAVAIL DEMANDÉ I ANALYSE FONCTIONNELLE Les caracérisiques foncionnelles de FP3 son données à la page 3. Encadrer sur le schéma srucurel les différenes foncions principales FP2, FP3 e FP. Encadrer sur le schéma srucurel les foncions secondaires de FP3. La frappe du code doi obligaoiremen débuer par un niveau logique 1 ('1') appliqué au poin (iniialisaion des bascules). Elle se poursui par un '1' appliqué aux aures enrées à dans un ordre éabli. On se propose d'éudier les quare cas de figure suivans afin de déerminer le code d'enrée de la serrure : - s N 1 : on applique un bref insan un '1' à puis à puis à e enfin à. - s N 2 : on applique un bref insan un '1' à puis à puis à e enfin à. - s N 3 : on applique un bref insan un '1' à puis à puis à e enfin à. - s N : on applique un bref insan un '1' à puis à puis à e enfin à. 1 MÉTHODE DE ÉSOLUTION À APPLIQUE Les différenes éapes à effecuer pour analyser le foncionnemen d'une srucure séquenielle son les suivanes (par ordre chronologique) : 1- Eablir les équaions des enrées. 2- Déerminer les éas iniiaux des sories (à l'aide de la able de vérié des bascules). 3- En déduire les niveaux logiques des enrées (d'après les éapes 1 e 2). - Lors de l'applicaion d'un fron acif sur l'horloge des bascules : - Appliquer la able de vérié des bascules. - Déerminer le nouveau niveau logique présen sur les sories Q. 5- Déerminer le nouveau niveau logique des enrées en uilisan les équaions des enrées (éablies dans l'éape 1). II DÉTEMINATION DE L'ODE D'ENTÉE DU CODE Indiquer quelles son les ouches qui composen le code d'enrée : Eablir l'équaion de en foncion de Qa, Qb, Qc e Qd : appeler le niveau logique que prend quand le code enré es correc : Quel doi êre le niveau logique présen sur les sories Qa à Qd pour soi au niveau logique déerminé à la quesion précédene : appeller la able de vérié de la bascule D (013) : 2 ETUDE DU CAS N 1 Déerminer l'équaion de l'enrée (Da à Dd) de chaque bascule D en foncion de la sorie Q don elle dépend : S D H S 1D C1 Q S D H Q Q 0 1 X X 1 0 X X

6 SEUE CODÉE TD N 1 : ANALYSE DE LA FONCTION VÉIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) page 5 / 1 On applique un '1' au poin (appui sur la ouche V) : - Déerminer le niveau logique présen sur les sories Qa à Qd. - En déduire le niveau logique présen sur les enrées Da à Dd. eporer les résulas obenus dans le ableau suivan : CAS N 1 Touche éa des sories Q des bascules Qa Qb Qc Qd = '1' éa des enrées D des bacules Da Db Dc Dd On applique ensuie un '1' sur (fron monan sur l'horloge de la bascule repérée C) : - Déerminer le niveau logique présen sur les sories Qa à Qd. - En déduire le niveau logique présen sur les enrées Da à Dd. Compléer les chronogrammes de Qa, Qb, Qc, Qd e pour le cas N 1. On applique ensuie un '1' sur (fron monan sur l'horloge de la bascule repérée B) : - Déerminer le niveau logique présen sur les sories Qa à Qd. - En déduire le niveau logique présen sur les enrées Da à Dd. 3 ÉTUDE DU CAS N 2 Effecuer l'éude pour le cas N 2 selon la même méhode. Compléer le ableau suivan : CAS N 2 Touche éa des sories Q des bascules Qa Qb Qc Qd éa des enrées D des bacules Da Db Dc Dd On applique ensuie un '1' sur (fron monan sur l'horloge de la bascule repérée A) : - Déerminer le niveau logique présen sur les sories Qa à Qd. - En déduire le niveau logique présen sur les enrées Da à Dd. = '1' b On applique ensuie un '1' sur (fron monan sur l'horloge de la bascule repérée D) : - Déerminer le niveau logique présen sur les sories Qa à Qd. - En déduire le niveau logique présen sur les enrées Da à Dd. Compléer les chronogrammes de Qa, Qb, Qc, Qd e pour le cas N 2.

7 SEUE CODÉE TD N 1 : ANALYSE DE LA FONCTION VÉIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) page 6 / 1 ÉTUDE DU CAS N 3 Effecuer l'éude pour le cas N 3 : compléer le ableau suivan e les chronogrammes. CAS N 3 Touche éa des sories Q des bascules Qa Qb Qc Qd = '1' 5 ÉTUDE DU CAS N éa des enrées D des bacules Da Db Dc Dd Effecuer l'éude pour le cas N : compléer le ableau suivan e les chronogrammes. CAS N Touche éa des sories Q des bascules Qa Qb Qc Qd éa des enrées D des bacules Da Db Dc Dd Qc Qb Qa Qd s N 1 Qc Qb Qa Qd s N 2 = '1' s N 3 s N 6 SYNTHÈSE Quel cas parmi les quare proposés perme d'obenir = 1 à parir du dernier appui : Donner le code d'enrée de la serrure: Qc Qb Qa Qd Qc Qb Qa Qd

8 SEUE CODÉE TP N 1 : SIMULATION DE LA FONCTION VÉIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) page 7 / 1 TP N 1 : SIMULATION DE LA FONCTION VÉIFICATION DE L'ODE D'ENTÉE DU CODE (F.2) A OBJECTIFS B MATÉIEL - Vérifier, à l'aide du logiciel de simulaion logique Viewlogic, les résulas obenus lors de l'analyse héorique de la foncion (T.D. N 1). - Micro-ordinaeur équipé du logiciel de simulaion Viewlogic. C DOCUMENTS NÉCESSAIES GND CA S D Q 1 QA 2 CK QN CD013A 8 S D Q 13 QB - T.D. N 1 (Analyse héorique de la foncion). - Documen d'aide à l'uilisaion du logiciel Viewlogic. D PÉSENTATION Les caracérisiques foncionnelles de FP3 son présenées en page 2. CB CK QN 10 CD013A 6 S 1 QC D Q CD082B E TAVAIL DEMANDÉ I ANALYSE EXPÉIMENTALE DE LA FONCTION VÉIFICATION DE L'ODE D'ENTÉE DU CODE CC 3 2 CK QN CD013A 8 9 S D 13 Q QD A l'aide du logiciel Viewlogic, vous allez simuler les quare cas de foncionnemen du monage éudié lors du T.D. N 1 (Déerminaion du code d'enrée). 1 SCHÉMA STUCTUEL CD CK QN 10 CD013A Le schéma à saisir es donné ci-après. Effecuer la saisie du schéma sous le nom SEUE :

9 SEUE CODÉE TP N 1 : SIMULATION DE LA FONCTION VÉIFICATION / MODIFICATION DU CODE (FP3) page 8 / 1 2 SIMULATION DU CAS N 1 Les signaux d'enrée seron définis comme sui : FICHIE DE COMMANDE (SEUE.CMD) : ( en ms) ( en ms) ( en ms) ( en ms) ( en ms) Visualiser les chronogrammes de,, Qc,, Qb,, Qa,, Qd e de. 3 ÉTUDE DES AUTES CAS Effecuer la simulaion pour les cas N 2, N 3 e N. Il n'es pas nécessaire de redéfinir à chaque fois ous les signaux d'enrée : il suffi de changer les noms des signaux d'enrée dans le fichier de commande pour passer d'un cas au suivan. Comparer les signaux obenus par simulaion avec ceux aendus (T.D. N 1).

10 SEUE CODÉE TP N 2 : FONCTION PODUCTION D'IMPULSIONS DE DUÉE CALIBÉE (FS.1) page 9 / 1 TP N 2 : PODUCTION D'IMPULSIONS DE DUÉE CALIBÉE (FS.1) A OBJECTIFS - Analyser le foncionnemen du monosable 538 à l'aide de sa fiche echnique. - Produire un disposiif de mesurage afin de vérifier que la foncion requise es assurée. B MATÉIEL - Alimenaion coninue, Oscilloscope numérique, Plaque d'essais. - Composans : CI 538, résisances 10KΩ e 390KΩ, condensaeur 10µF. C DOCUMENTS NÉCESSAIES - Cours : "Foncion emporisaion à monosable". - Fiche echnique du composan 538. D PÉSENTATION Les caracérisiques foncionnelles de FS.1 son présenées en page 2. E TAVAIL DEMANDÉ II ANALYSE EXPÉIMENTALE 1 VÉIFICATION DES CAACTÉISTIQUES DE LA FONCTION FS Câbler le monage sur la plaque d'essais. L'enrée (qui correspond à la sorie ) sera simulée par un bouon poussoir : +12V BP 10K 7 390K 1.2- Visualiser à l'oscilloscope les signaux e S. C1 +12V 10uF 1.3- elever ces signaux ci-dessous. epérer le fron de déclenchemen e la durée Ti U5A S Signaux représenés : I ANALYSE THÉOIQUE 1 DÉTEMINATION DES CAACTÉISTIQUES DE LA FONCTION Les valeurs des composans associés au monosable son : 7 = 390 KΩ, C1 = 10 µf. libres : Déerminer le fron de déclenchemen du monosable : lculer la durée Ti de l'éa insable e le niveau logique de cee impulsion : Base de emps : La durée Ti correspond-elle à celle donnée dans la présenaion de la foncion? 1.- Mesurer la durée Ti. Comparer la valeur mesurée à celle éablie héoriquemen :

11 SEUE CODÉE TP N 2 : FONCTION PODUCTION D'IMPULSIONS DE DUÉE CALIBÉE (FS.1) page 10 / Que fau-il faire pour observer si le monosable es moné redéclenchable ou non? 1.6- Effecuer ce es e relever les oscillogrammes correspondans. Indiquer le mode de foncionnemen du monosable : U5A Signaux représenés : 2.2- lculer la valeur de la résisance permean d'obenir Ti = 1s avec C = 10µF : libres : 2.3- Câbler le monage. 2.- elever les oscillogrammes d'enrée e de sorie qui vérifien le foncionnemen : Signaux représenés : Base de emps : libres : 2 MODIFICATION DU MODE DE FONCTIONNEMENT DU MONOSTABLE Eablir le schéma srucurel permean d'obenir le mode de foncionnemen suivan pour le monosable : - Déclenchemen sur fron descendan. - Non redéclenchable. - Impulsion au niveau bas. Base de emps : Mesurer la durée Ti :

12 SEUE CODÉE TP N 3 : FONCTION TADUCTION DU NIVEAU LOGIQUE EN INFOMATION LUMINEUSE (FS.3) page 11 / 1 TP N 3 : TADUCTION DU NIVEAU LOGIQUE EN INFOMATION LUMINEUSE (FS.3) A OBJECTIFS - Analyser le foncionnemen du ransisor NPN en commuaion. - Produire un disposiif de mesurage desiné à vérifier les éas de foncionnemen (bloqué / sauré) du ransisor. B MATÉIEL - Alimenaion coninue. - Plaque d'essais. - Mulimère. - Composans : Transisor BC57, résisances 560Ω e 33KΩ. E TAVAIL DEMANDÉ I ANALYSE THÉOIQUE Cee analyse a pour bu de vérifier que le ransisor foncionne effecivemen en régime de commmuaion. 1 POU VE = 0 Déerminer la valeur de Ib. En déduire la valeur de Ic ainsi que l'éa du ransisor : 2 POU VE = +12V C DOCUMENTS NÉCESSAIES - Cours : "Transisor bipolaire en commuaion" Eablir l'expression de Ic en foncion de Vcc, Vce, Vled e de 9 : D PÉSENTATION I SCHÉMA STUCTUEL Valeur des composans : - 8 = 33 KΩ. - 9 = 560 Ω. - T1 = BC57 racérisiques du ransisor : - Vce sa < 0.3V - Vbe sa = 0.8V - β > 110 racérisiques de la LED : - Vled = 1.7V - If max = 30mA La ension Ve provien de la sorie du 538 (de echnologie CMOS, alimené sous 12V). Elle ne peu donc prendre que deux valeurs (0 ou +12V). Le ransisor T1 foncionnera donc normalemen en régime de commuaion (bloqué / sauré). Ve V8 8 Ib VCC = +12V Vbe 9 Ic T1 Vled V9 Vce 2.2- lculer Ic max (en supposan que le ransisor es sauré) : 2.3- appeler la condiion de sauraion du ransisor : 2.- lculer Ib sa min (valeur minimale du couran de base assuran la sauraion du ransisor) :

13 SEUE CODÉE TP N 3 : FONCTION TADUCTION DU NIVEAU LOGIQUE EN INFOMATION LUMINEUSE (FS.3) page 12 / Eablir l'expression de Ib en foncion de Ve, Vbe e de 8. lculer la valeur de Ib : 1.- Mesurer Vce e Vled : 1.5- A l'aide de ces mesures, indiquer l'éa du ransisor (en jusifian vore réponse) : 2.6- Vérifier que la condiion de sauraion du ransisor es réalisée : 2 POU VE = 12V 2.1- Indiquer l'éa de la LED : II ANALYSE EXPÉIMENTALE Câbler le monage sur la plaque d'essais Mesurer V8. En déduire la valeur de Ib e celle de Vbe : 1 POU VE = Indiquer l'éa de la LED : 1.2- Mesurer V8. En déduire la valeur de Ib e celle de Vbe : 2.3- Mesurer V9. En déduire la valeur de Ic : 2.- Mesurer Vce e Vled : 1.3- Mesurer V9. En déduire la valeur de Ic : 2.5- A l'aide de ces mesures, indiquer l'éa du ransisor (en jusifian vore réponse) :

14 SEUE CODÉE TP N : FABICATION DE LA SEUE CODÉE page 13 / 1 TP. N : FABICATION DE LA SEUE CODÉE +12V 0V +12V 0V A OBJECTIFS JP2 JP - éaliser la maquee d'une des foncions de la serrure codée. - Produire un disposiif de es afin de vérifier le foncionnemen de la maquee. 16 pas 17 pas B DOCUMENTS NÉCESSAIES CATE 1 CATE 2 - Travaux réalisés lors de l'analyse srucurelle de l'obje echnique. C TAVAIL DEMANDÉ I ÉALISATION DE LA MAQUETTE 1 JP1 6 JP3 1 1 JP5 1 PÉSENTATION Afin d'en facilier la fabricaion, la serrure codée à éé découpée en rois cares. Le schéma srucurel représenan les cares 1 e 2 (à réaliser) es donné à la page suivane. Le schéma srucurel de la care 2, compore une différence principale avec celui uilisé lors de l'analyse héorique : - La commande du relais n'es pas réalisée. Seul la led maérialise la commande d'ouverure. 2 CAHIE DES CHAGES Les dimensions de chaque care son 50 mm x 100 mm. Chaque care es doée d'un bornier (deux poins) desiné à son alimenaion. Les liaisons enre la care clavier e la care 1 son assurées par un conneceur rigide JP1. Les liaisons enre la care 1 e la care 2 son aussi assurées par un conneceur rigide (quare poins). La posiion de cerains composans es imposée. Le dessin donné ci-après, à l'échelle 1, les représene. Le ypon de chaque care es réalisé en simple face (3 sraps son auorisés pour la care 1 uniquemen). On se reporera au cours sur la fabricaion pour connaîre les aures conraines. La réalisaion de la maquee comprend : - La recherche du ypon (plan des pises). - Le dessin du ypon à l'aide du logiciel PCAD. - La réalisaion du circui imprimé. - L'implanaion des composans sur le circui imprimé. II VÉIFICATION DU FONCTIONNEMENT DE LA MAQUETTE Mere en oeuvre un disposiif de es : - Choisir les appareils nécessaires e élaborer le mode opéraoire adéqua. - Effecuer le relevé des mesures. - Evaluer que la foncion requise es assurée (monrer que le foncionnemen de la care es correc). III DOSSIE DE FABICATION Le dossier à éablir es un documen de synhèse qui conien : - La présenaion foncionnelle succince de l'obje echnique e des foncions principales le consiuan. - La descripion déaillée du rôle de la foncion réalisée e les caracérisiques héoriques (élecriques, emporelles...) de ses signaux d'enrée e de sorie. - Les documens nécessaires à la fabricaion de la maquee (schéma srucurel, ypon, schéma d'implanaion des composans, nomenclaure des composans). - Le compe-rendu des essais sur la maquee.

15 SEUE CODÉE TP N : FABICATION DE LA SEUE CODÉE page 1 / 1

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