Analyse fonctionnelle et structurelle de la «transmission de puissance» Voiture EMAXX

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1 I. Présentation La voiture modèle réduit à l échelle 1/10, radio commandée, est un jouet qui permet d exercer ses talents de pilote (de modèle réduit radio commandé) qui demande des qualités d observation, d anticipation, de réflexes pour la conduite du véhicule et des qualités de technicien pour sa mise au point. II. Equipements Ce modèle réduit est équipé : d une télécommande 3 voies permettant d agir sur la vitesse et sur la direction du véhicule par l intermédiaire d un servomoteur de direction et un autre de boite à vitesses. Servo moteur de direction tpe 2055 Servo moteur de boite à vitesse Type 2018 Télécommande d une propulsion par 2 moteurs électriques commandée par un variateur programmable EVX. Moteurs électriques à balais 14,4V 120W + limiteur de couple Variateur de vitesse programmable EVX 1

2 d une transmission par engrenage et d un différentiel pour propulser les roues arrières et un différentiel pour les roues avants. De suspensions avant et arrière réglables. suspensions avant et arrière réglables. Différentiels et joint de cardan Voiture pilotée par microcontrôleur 68HC908 de 2 batteries de 6 accumulateurs NiCd de 7,2V Carte de contrôle batterie III Identification de la chaîne d énergie et d information Complétez ci-dessous en déterminant les constituants de chaque chaîne. 2

3 IV Analyse de la chaîne de IV.1 Quelques notions sur la représentation Sysml On donne ci-dessous le diagramme de définition de blocs de la voiture. Ce diagramme définit les éléments de structure d un système, sous-système ou constituant et leurs propriétés. Les «blocs» représentent des éléments physiques (cas de la figure ) ou des entités logiques. Les «valeurs» décrivent les caractéristiques des éléments (valeurs, dimensions, niveau, ). Chercher sur internet la définition des termes suivants : Servomoteur : 3

4 Modulation FM : Ci-dessous se trouve le diagramme des exigences de la voiture Une exigence exprime une capacité ou une contrainte à satisfaire par un système. Elle peut exprimer une fonction que le système devra réaliser (exigence fonctionnelle) ou une condition de performance, de fiabilité, de sécurité, etc. 4

5 IV.2 Identification des liens entre blocs fonctionnels 5

6 IV.3 Constituants de la chaîne fonctionnelle de «transmission de puissance» LES ACTIONNEURS (Les servomécanismes) : Les servomoteurs sont des composants électromécaniques qui servent à actionner les parties mobiles du modèle réduit: ailerons, volets et trains pour les avions, contrôle de direction dans le cas de modélisme automobile... À cette fin, les moteurs sont asservis (d ou l appellation «servo») à la commande manuelle effectuée par le pilote sur les organes de commande de la radio et transmises par le signal HF. Un servo est constitué de : un moteur à courant continu de très petite taille ; un réducteur en sortie de ce moteur diminuant la vitesse mais augmentant le couple ; un axe dépassant hors du boîtier avec différents bras ou roues de fixation. un potentiomètre couplé mécaniquement à l axe de sortie et qui génère une tension variable proportionnelle à cet angle. un dispositif électronique d'asservissement de la position de l axe..1 - COMMANDE D'UN SERVOMECANISME : Les actions manuelles du pilote sont transmises, via le récepteur, au servo sous la forme d une impulsion positive périodique de durée variable. La durée de cette impulsion varie de 1 à 2ms et elle doit se répéter toutes les 20 ms environ ( 50 fois par seconde ). C est cette durée de 1 à 2 ms qui détermine la position angulaire du servomoteur. Une standardisation des valeurs s'est imposée : 1 ms --> limite basse (le servomoteur est à gauche par ex. ) 1.5 ms --> neutre (le servomoteur est en position médiane) 2 ms --> limite haute (le servomoteur est à droite par ex. ) L'impulsion de commande est fabriquée par le codeur du boîtier émission qui par l intermédiaire de la fonction émission HF la transmet au récepteur HF. Elle est, après décodage, délivrée sur la prise du servo concerné. Si on désire commander plusieurs servomoteurs, il faut transmettre plusieurs signaux de commande par le même canal hertzien. La solution employée pour utiliser un seul émetteur implique une commande SERIE. C'est le codage PPM ( «Pulse Position Modulation» c'est-à-dire codage par la position relative des impulsions dans le temps). 6

7 Exemple avec 4 servomoteurs Soit ci-dessous le signal émis par la télécommande, tracer les signaux de commande du servo pour la direction et du servo pour la vitesse : Commande direction t(ms) Commande vitesse t(ms) 7

8 Alimentation électrique Activité 1 : cette activité nécessite l utilisation d internet Comparer la technologie d une alimentation par batterie avec une pile à hydrogène Comparer les performances d une alimentation par batterie avec celles d une pile à hydrogène. Motorisation Activité 2 : cette activité nécessite l utilisation d internet Comparer une motorisation par moteur CC avec une motorisation brushless (technologie, performances, pilotage) 8

9 Expliquer les cas d emploi en fonction de leurs caractéristiques respectives Caractéristique de la vitesse de rotation en fonction de la tension aux bornes du moteur. (1 carreau = 1V) Commenter l'allure de la caractéristique. Que peut-on dire de la variation de la fréquence de rotation du moteur en fonction de la tension à ses bornes : 9

10 Comment est obtenue l'inversion du sens de rotation du moteur? Calculer Vmax la vitesse maximale de déplacement de la voiture radiocommandée (en km/h). (on donne le rayon d une roue = 4cm et N=27.Nr avec N la vitesse de rotation du moteur et Nr la vitesse de rotation des roues) 10