Classeur Enseignement Transversal

Enseignement transversal-1STI2d

Squence 0

Dcouverte du portail

Anne 2013/2014

O1_Caractriser des systmes privilgiant un usage raisonn du point de vue dveloppement durable

O2_Identifier les lments permettant la limitation de limpact environnemental dun systme et de ses constituants

O4_Dcoder lorganisation fonctionnelle, structurelle et logicielle dun systme

CO1.1_Justifier les choix des matriaux, des structures dun systme et les nergies mises en uvre dans une approche de dveloppement durable

CO1.2_Justifier le choix dune solution selon des contraintes dergonomie et deffets sur la sant de lhomme et du vivant

CO4.1_Identifier et caractriser les fonctions et les constituants dun systme ainsi que ses entres/sorties

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Comment accder sa proprit en toute scurit sans descendre de son vhicule?

Monique revient de chez son coiffeur avec son vhicule. Arrive proximit de son domicile, un orage clate!!

Le portail de son habitation est ferm.

Monique est bien embte: elle na pas son parapluie et n'a pas envie d'tre mouille et dtre dcoiffe

Monique a une mobilit rduite.

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Vous devrez prsenter les rsultats de vos recherches lensemble du groupe sous la forme dune prsentation PowerPoint.

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1. Proposer des solutions qui permettent d'accder la proprit et de la scuriser.

2. Indiquer la fonction principale dun portail.

3. Quels sont les diffrents types de portail ?

4. Quel est le principe de fonctionnement dun portail automatis ?

5. Indiquer les principales fonctions dun portail automatis ?

Liens utiles :

http://www.dailymotion.com/video/xktktu_automatisme-de-portail-par-www-alloalarme-fr_lifestyle

http://www.domo-confort.com/index.php/cPath/323

http://ns0.bolero.fr/lapeyre/prod/amenagementExterieur.html

http://www.youtube.com/watch?v=L1FhASTLsDY.

Elments de synthse sur un systme automatis : Le portail.

Un particulier souhaite installer un portail automatis dans son habitation.

En fonction de ses besoins, lutilisateur devra rpondre des critres de choix esthtiques, fonctionnels, et techniques.

Critres de choix :

Esthtiques :

- La couleur du portail, - Le type de matriau utilis : En bois, en PVC, en fer forg, en aluminium. - La forme : droite ou galbes - La finition du portail (Ajour, 1/3 plein, 2/3 plein, plein)

Fonctionnels :

De nombreux types douvertures existent pour un portail, le choix est impos en fonction de la frquence dutilisation et la disposition de la clture :

- Portail ouverture traditionnelle battante un vantail ou deux vantaux, avec ou sans relevage en pente

- Portail ouverture coulissante

Techniques :

Le poids, le type douverture du portail dterminent la puissance et par consquent le choix du systme de motorisation.

Pour les portails ouverture battante, on peut installer un systme de motorisation

- vrin lectromcanique,

- bras articuls,

- roues.

Pour les portails ouverture coulissante, on peut installer un systme de motorisation

- crmaillre : compos dun rail intgr au sol qui va permettre au portail de glisser et un simple moteur dont le pignon est en prise sur une crmaillre qui fait la longueur du portail.

- autoportant : le rail dans le sol est supprim. Mme principe que le systme crmaillre.

Les motorisations sont alimentes en 230V alternatif, ou en 24V ou 12V continu.

Certains portails peuvent tre aliments laide de batteries ou dun panneau solaire, qui prennent le relais en cas de coupure de courant.

Le systme de commande et de dtection.

Un portail motoris est un vritable systme automatis

Les commandes douverture et de fermeture sont transmises par une tlcommande une centrale lectronique qui va piloter le systme de motorisation.

Des cellules de dtection assurent fonctionnement du systme en toute scurit.

Une signalisation lumineuse (gyrophare) permet dindiquer que le portail est mouvement.

Vocabulaire employ pour un portail coulissant :

Exemple dun portail solaire :

Portail tudi :



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1. Terminologie :

1.1. Information Tout ou Rien (TOR) : Une information qui ne peut prendre que deux tats est une information dite bin aire.Les deux tats sont 0 ou 1 :

0 : RIEN 1 : TOUT

Reprsentation temporelle, chronogramme:

1.2. Entres dun systme:

Contact fermeture(NO): Contact ouverture(NF):

Contact normalement ouvert au repos. L'information se note a, b, c....

a = 1 lorsqu'on ferme le contact (le courant passe)a = 0 au repos (contact ouvert)

Contact normalement ferm au repos.

L'information se note a b ..., ,

a = 1 au repos

a = 0 lorsqu'on appuie sur le bouton poussoir

Lorsque a = 0 on dit qu'il est au niveau logique 0, lorsque a = 1 on dit qu'il est au niveau logique 1

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1.3. Sorties dun systme:

- Les sorties sont gales 1 lorsque les rcepteurs sont aliments. - Les sorties sont gales 1 lorsque les rcepteurs ne sont pas aliments.

S S

H H

H = 1 H = 1

Applications :

Donner les entres du portail SET :....Donner les sorties du portail SET :..

2. Les fonctions logiques de base:

2.1. Fonction OUI :

Table de vrit Equation Symboles logiques Schma lectrique contacts

H = a La lampe s'allume si a est

actionn 1

e u r o p e n

Ha

a H

0 0

1 1

a : entre H : sortie

Cette fonction est gnralement employe en interfaage (amplificateur de courant, adaptateur de niveaux de tension)

2.2. Fonction NON :


aH =La lampe s'allume si a

nest pas actionn

a H


2.3. Fonction OU (OR) :


H = a + b La lampe est allume si l'interrupteur a ou b est

ferm ou les deux.

a b H

a, b : entres H : sortie

Les contacts sont associs en en parallle ou drivation.

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2.4. Fonction ET (AND) :


H = a . b La lampe est allume si l'interrupteur a et b sont

ferms.

a b H


Les contacts sont associs en en s rie.

2.5. Applications :

Donnez les chronogrammes des fonctions tudies prcdemment. Fonction OUI :

Fonction NON :

Fonction OU :

Fonction ET :

&!'( ()$ +*+

Donnez lquation logique et complter la table de vrit du schma lectrique donn par votre professeur :

Schma :

Equation :.

Table de vrit :

a b c S

O2_Identifier les lments permettant la limitation de limpact environnemental dun systme et de ses constituants



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1. ETUDE DU PORTAIL COULISSANT :

Un particulier dispose dun portail coulissant automatique dans son habitation.

Lentranement de ce portail est effectu par un

moteur asynchrone monophas associ un rducteur de vitesse.

Deux capteurs Tout Ou Rien (TOR) permettent dacqurir la position du portail en position ouverte et en position ferme.

Louverture et la fermeture du portail sont possibles

par action sur 2 boutons poussoirs placs lintrieur de la maison ou laide dune tlcommande.

Fonctionnement :

Le portail est ferm. Le capteur portail ferm est actionn PFERME. Si le portail est ferm et quil y a une demande douverture par action sur le bouton poussoir

BP OUVERTURE, le portail souvre OUVRIR PORTAIL. Larrt de louverture est effectu lorsque que le capteur portail ouvert est actionn POUVERT. Le portail est ouvert. Le capteur portail ouvert est actionn POUVERT. Si le portail est ouvert et quil y a une demande de fermeture par action sur le bouton poussoir

BP FERMETURE, le portail se ferme. FERMER PORTAIL. Larrt de la fermeture est effectu lorsque que le capteur portail ferm est actionn PFERME. Fin du cycle.

,"$-. /. .01

Approche fonctionnelle :

Approche matrielle :

Reprsentation symbolique des constituants du systme portail coulissant :

W C R E

Energie lectrique

Configurations

Rglages manuels

Consignes oprateur

Portail Portail commandCOMMANDER LOUVERTURE

OU LA FERMERTURE DU

PORTAIL

Portail coulissant

A-0

Moteur M1 1

Energie lectrique

230V50Hz

Armoire de

commande

POUVERT

PORTAIL COULISSANT

PFERME

OUVRIR PORTAIL

FERMER PORTAIL

API

,"$-. /. 201

Matriels utiliss :

Repre des entres : Dsignation : Affectation AUTOMGEN :

BP OUVERTURE Bouton-poussoir NO i0

BP FERMETURE Bouton-poussoir NO i1

POUVERT Capteur TOR portail ouvert NC i2

PFERME Capteur TOR portail ferm NC i3

Repre des sorties : Dsignation : Affectation

AUTOMGEN :

OUVRIR PORTAIL Pr-actionneur : Contacteur KM1 OUVRIR PORTAIL o0

FERMER PORTAIL Pr-actionneur : Contacteur KM2 FERMER PORTAIL o1

Repre de lactionneur : Dsignation :

M1 1 Moteur monophas 230V- 50Hz.

: On dsire tudier et utiliser les circuits intgrs logiques. Pour cela, nous allons simuler le fonctionnement du portail coulissant en utilisant des

boutons-poussoirs et des lampes, des circuits intgrs logiques, et un logiciel de

simulation.

2. DECOUVERTE DES CIRCUITS LOGIQUES A LAIDE DE BOUTONS

POUSSOIRS ET DE LAMPES.

Les supports mis disposition

Vous disposez de boutons-poussoirs, de lampes, de cordons de raccordements. Les supports mis disposition ont besoin dune alimentation externe pour fonctionner. En prsence de votre professeur, rgler une alimentation en courant alternatif 24V ou en courant-continu 5V. Vous pourrez raliser les diffrents cblages laide des cordons mis votre disposition.

: Aucune mise sous tension, sans laccord de votre professeur.

,"$-. /. 301

Les fonctions logiques dcouvrir

Validation de la fonction NON par rapport un niveau logique

- Raliser le cblage de la fonction NON en utilisant un bouton-poussoir en entre et une lampe en sortie.

- Complter la table de vrit de la fonction inverseur en agissant sur le bouton-poussoir.

s1 e1

0

1

Validation de la fonction ET 2 entres :

- Raliser le cblage de la fonction ET en mettant deux boutons-poussoirs en entre et une lampe en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction ET en agissant sur les boutons-poussoirs.

Validation de la fonction OU 2 entres :

- Raliser le cblage de la fonction OU en mettant deux DEL en entre en mettant deux boutons-poussoirs en entre et une lampe en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction OU en agissant sur les boutons-poussoirs.

Synthse : Correction de lactivit. Formalisation avec les diffrents contacts NO ou NF, les quations et les symboles logiques

3. DECOUVERTE DES CIRCUITS INTEGRES LOGIQUES (C.I.L). AVEC LE

MONITEUR M10

La maquette MENTOR M10

Le moniteur M10 a besoin dune alimentation externe pour fonctionner.

En prsence de votre professeur, rgler une alimentation en courant-continu 5V. Connecter les bornes 0V et +5V du moniteur lalimentation externe.

- Les alimentations des circuits intgrs sont dj cbles, ce qui vous permettra de gagner du temps lors du cblage du TP.

-Vous pourrez raliser les diffrents cblages laide des cordons mis votre disposition.

: Aucune mise sous tension, sans laccord de votre professeur.

e1 s1

,"$-. /. 401



- Raliser le cblage de la fonction NON en mettant une DEL en entre sur linterrupteur et une DEL en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction inverseur en agissant sur linterrupteur.


- Raliser le cblage de la fonction ET en mettant deux DEL en entre pour les interrupteurs et une DEL en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction ET en agissant sur les interrupteurs.


- Raliser le cblage de la fonction OU en mettant deux DEL en entre pour les interrupteurs et une DEL en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction OU en agissant sur les interrupteurs.

Synthse : Correction de lactivit. Formalisation avec les quations et les symboles logiques

,"$-. /. 501

4. MANIPULATIONS AVEC LE LOGICIEL AUTOMSIM :

On vous donne :

- Le logiciel AUTOMSIM dAUTOMGEN et son manuel dutilisation,

On vous demande de :

- Effectuer la simulation des fonctions logiques OUI, NON, ET, OU avec le logiciel AUTOMSIM.

- Tester vos ralisations en prsence de votre professeur.


Validation de la fonction OUI par rapport un niveau logique

- Raliser le cblage de la fonction OUI en mettant une DEL en entre sur linterrupteur et une DEL en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction identit en agissant sur linterrupteur.


- Raliser le cblage de la fonction NON en mettant une DEL en entre sur linterrupteur et une DEL en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction inverseur en agissant sur linterrupteur.


- Raliser le cblage de la fonction ET en mettant deux DEL en entre pour les interrupteurs et une DEL en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction ET en agissant sur les interrupteurs.


- Raliser le cblage de la fonction OU en mettant deux DEL en entre pour les interrupteurs et une DEL en sortie.

- Etablir et valider la table de vrit de la fonction OU en agissant sur les interrupteurs.

Synthse : Correction de lactivit. Formalisation avec les quations et les symboles logiques

,"$-. /. 601

5. MANIPULATIONS AVEC LE LOGICIEL AUTOMSIM :

Considrons le schma simplifi de la commande du portail coulissant :

NB : Les bobines des contacteurs sont remplaces par des lampes.

A partir du schma simplifi de commande du portail, donner lquation de la lampe OUVRIR PORTAIL

Donner sur votre copie, le logigramme de la lampe OUVRIR PORTAIL

Donner la table de vrit de la lampe OUVRIR PORTAIL

Raliser le cblage de la lampe OUVRIR PORTAIL laide des symboles utiliss avec le logiciel AUTOMSIM.

Tester votre cblage en prsence de votre professeur.

Raliser le cblage de la lampe OUVRIR PORTAIL laide des circuits intgrs logiques NON, ET, OU avec le logiciel AUTOMSIM.

Tester votre cblage en prsence de votre professeur.

BPOUVERTURE

U = 24V

FERMER PORTAIL -PFERME

BPFERMETURE

OUVRIR PORTAIL

-POUVERT

,"$-. /. 101

FICHE DEVALUATION :

Cette activit est essentiellement formative:

Activit de dcouverte puis dapprofondissement.

Elle permet dancrer les connaissances.

SAVOIR

ETRE

Autonomie.

Comportement.

Respect des IPS.

Prsentation du compte-rendu.

Objectif atteint : Objectif approfondir : Objectif non-atteint :

Noms : Classe : Date :

Observations : Note / 20 :

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1. Les fonctions logiques de base:

1.1. Fonction OUI : /2


a H

0

1


1.2. Fonction NON : /2


a H


1.3. Fonction OU (OR) : /2


.

a b H


1.4. Fonction ET (AND) : /2

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a b H


2. Exercice

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O6_Communiquer une ide, un principe ou une solution technique, un projet, y compris en langue trangre.

CO6.1_Dcrire une ide, un principe, une solution, un projet en utilisant des outils de reprsentation adapts.

CO6.2_Dcrire le fonctionnement et/ou lexploitation dun systme en utilisant l'outil de description le plus pertinent.

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1. Introduction

Dans certaines habitations domestiques et plus gnralement dans les entreprises industrielles, on utilise un rseau dalimentation triphas pour les diffrents circuits lectriques de lhabitation.

Ces habitations domestiques sont donc alimentes en 400V 50 Hertz en triphas (3 phases et 1 neutre).

- Courant alternatif : symbole

Vous allez dcouvrir comment raccorder un rcepteur lectrique triphas, le moteur asynchrone.

Ph2

Ph3

Tri + neutre

230/400V

230V

400V

Ph1

N

Tensions triphases entre phase et neutre

&!%"&%'( )*$ *+),

1 Approche matrielle du systme.

2 Description du systme.

Une entreprise industrielle dispose dun portail industriel raccord sur le rseau triphas 400V. Une tlcommande et/ou des boutons poussoirs permettent de commander louverture ou la fermeture du portail. Le systme dautomatisme du portail est de portail Roger Technology G30/2205, triphas 400V sans centrale, motorisation pour portail coulissant jusqu' 2 500 kg maxi

Caractristiques du moteur G30/2205

Alimentation V 380 Puissance nominale W 850 Couple maxi N 1650 Indice de protection IP 67 Cycle de travail % 50 Protection thermique C 130 Temprature de fonctionnement C -20+55 Vitesse d'ouverture m/min 9,5 Poids maximum du vantail Kg 2500

Dimensions et ctes d'implantation :

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Vue dtaille :

Dsignations des diffrents constituants :

Caractristiques de lalimentation : Rseau triphas : 230V/400V - 50hz.

Caractristiques du moteur : P=850W n=1420min-1 230/400V 50Hz cos= 0,79 =78% Id/In = 6 temps dmarrage chaud td = 5s

Constituants :

S0 : BP arrt durgence coup de poing. 1NC + 1NO verrouillage clef. S1 : BP arrt affleurant 1NC. S2 : BP affleurant 1NO pour la translation vers la gauche. S3 : BP affleurant 1NO pour la translation vers la droite. H0 : Voyant informant de la mise sous tension de lquipement U = 24V~.

H1 : Voyant informant dun arrt durgence et/ou dun dfaut thermique U = 24V~. H2 : Voyant indiquant que le tapis est en mouvement U = 24V~. KM1 : Contacteur de puissance pour le dplacement vers la gauche bobine en 24V~ 50/60Hz. KM2 : Contacteur de puissance pour le dplacement vers la droite bobine en 24V~50/60Hz. Q1 : Sectionneur porte fusible industriel gnral de puissance. Q2 : Sectionneur porte fusible bipolaire industriel de la commande plac en amont du transformateur. Q3 : Sectionneur porte fusible unipolaire + neutre industriel de la commande des lampes plac en aval du transformateur. Q4 : Sectionneur porte fusible unipolaire + neutre industriel de la commande des contacteurs plac en aval du transformateur. F1 : Relais thermique T1 : Transformateur 400V / 24V~.

Le dmarrage direct dun moteur asynchrone triphas est compos de 2 parties principales :

Le circuit de puissance

Le circuit de commande.

&!%"&%'( )*$ .+),

CAS DUN DEMARRAGE DIRECT A 1 SENS DE ROTATION.

2.1 Etude des constituants : A laide du schma dun dmarrage direct 1 sens de rotation, identifier chaque constituant du circuit de puissance en indiquant la fonction assure.

Q1 :..

KM1 :

F1 :...

M1 : ..

2.2 Simulation : Complter et simuler le schma lectrique 1 sens de rotation sur le logiciel automgen.

2.3 Approche temporelle : Complter le chronogramme suivant :

2.4 Commentaires :

S2

S1

KM1

F1

Contact 95-96

1

0

1

0

1

0

1

0

t

t

t

t

1

0

t

Moteur

M1

1

0

t

Voyant

H1

1

0

t

Voyant

H2

Le dmarrage direct un sens de rotation dun moteur asynchrone triphas.

13 14

-Q1 -Q2

-S1

A

2

9

6

9

5

-F1

-S2 -KM1

A

1

-KM1

1

4

1

3

X

2

X

1

-H1

9

7

9

8

-F1

-F1

-Q1

X

1

.

3

X

1

.

2

6

42

53

1

64

2

PE

5

3

1

-KM1

X

1

.

1

M1

3

1

3

5

6

42

L3L2 L1 PE

-Q3

X

2

X

1

-H2

5

3

5

4

-KM1

-T1

400/24V

X

2

.

1

X2.2

X

2

.

3

X

2

.

4

X

2

.

5

X2.6

&!%"&%'( )*$ (+),

CAS DUN DEMARRAGE DIRECT A 2 SENS DE ROTATION.

3.1 Etude du schma lectrique : Comment faire pour inverser le sens de rotation dun moteur asynchrone ?

3.2 Simulation : Complter et simuler le schma lectrique 2 sens de rotation sur le logiciel automgen.

3.3 Approche temporelle : Complter le chronogramme de fonctionnement.

t

S2

S3

1

0

1

1

0t

t

S1 1

F1 Contact 95-96

t1

0

t

Moteur M1

1

0

VoyantH0

t

1

0

0

t1

0

VoyantH1

t1

0

VoyantH2

0tS0 1

0

1t

t0

Bobine de KM1

Bobine de KM2

&!%"&%'( )*$ /+),

4. Synthse :

4.1. Expliquer prcisment pourquoi il faut utiliser un verrouillage lectrique et mcanique.

4.2. Le schma propos ne permet pas dobtenir le bon fonctionnement du portail.

Proposer des modifications permettant dobtenir un rsultat satisfaisant. Tester vos solutions sur automgen.

CABLAGE DU SCHEMA ELECTRIQUE DUN DEMARRAGE DIRECT A DEUX SENS DE ROTATION.

-Q1

64

2

5

3

1

L3L2L1 PE

-F1

X1.3X1.2

6

42

53

1

PE

-KM1

X1.1

M1

3

1

3

5

6

42

53

1

6

42

-KM2

13 14

-Q1 -Q2

-Q3

-S1

A2

9

6

9

5

-F1

-S2

A1

-KM1

21

-T1

400/24V

-Q3

-S0

X2.3

X2.1

X

2

X

1

-H1

9

7

9

8

-F1 -KM1

X2.5

X2.8

-Q4 21

-Q4

-KM1

5

4

5

3

-KM2 2

2

A2

-S3 -KM2

A1

-KM2

5

4

5

3

X2.4

X2.2

-KM1

2

2

2

1

2

1

X

2

X

1

8

3

8

4

-KM2

X26

X

2

X

1

8

3

8

4

X2.7

-H2 -H3

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Document ressources n1

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Document ressources n2

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On vous demande :

Prsentez les diffrents types de capteurs utiliss dans le milieu industriel.

Vous raliserez une prsentation assiste par ordinateur.

La prsentation devra comprendre :

Une page de garde avec le nom des intervenants, la classe ainsi quune illustration.

Un sommaire.

Une prsentation des diffrents capteurs (fonction, principe, raccordement, choix)

Documents

Classeur Enseignement Transversal