Mesure de l’état de maturation et du taux d’humidité des fruits

Système de production de pruneaux

Le cycle de production de pruneaux, se décompose en deux étapes:

1. Cueillette des fruits Mesure du taux de sucre et du taux

d’acidité des prunes d’ente.

2. Séchage Mesure du taux d’humidité des

pruneaux

Les méthodes de mesures traditionnelles

Pour mesurer les taux de sucre et d’acidité, la prune fraîche est broyée puis les dosages sont faits par des procédés chimiques.Pour mesurer le taux d’humidité, le pruneau est broyé puis passé dans un four à dessiccation.

La mesure de l’impédance Les taux de sucre et d’acidité sont

en relation avec la température et l’écart de phase entre tension et courant .

Le taux d’humidité est en relation avec la température et le courant

Impédance mètre

Le principe de mesure est la détermination de grandeurs électriques équivalentes du fruit placé sur une sonde en contrôlant la tension appliquée et en mesurant la température pour assurer les corrections.

Unité de mesure

Up Req

Ceq

Rm

Vm

Modèle équivalent du

fruit

Application spécifique à la prune d’Ente et au pruneau

CaractéristiquesLa mesure est effectuée à tension et fréquence constante en fonction des produits analysés. Prune d’Ente : 4,5V 100Hz pour la mesure de l’acidité et du taux de sucre.Pruneaux : 2V 100Hz pour la mesure de l’hygrométrie.L’appareil effectue la mesure et fourni les donnée sur un afficheur pour la lecture directe. Une mémorisation des mesures effectuées permet un traitement informatique sur PC à posteriori.

Principe

La relation entre les paramètres physico-chimiques et électriques est déterminée par l’appareil à l’aide d’un module de calcul statistique issu d’une modélisation réalisée sous Matlab et intégrée dans le processus de calcul.Compte tenu des caractéristiques, l’acquisition des tensions et courants est réalisée par une partie analogique suivie d’une conversion numérique 16 bits. La mesure de phase est effectuée par un CPLD. Le calcul numérique est traité par un microcontrôleur.

Schéma fonctionnel

Mesurer la température

Mesurer le courant et la

tension

Générer une tension

sinusoïdale

Calculer les paramètres

physico-chimiques

Contrôler les paramètres de mesure

Mémoriser les mesures

Afficher les caractéristiques

du produit

Sonde

Début de mesure

Centres d’intérêt

 x

 x

 x

 x

 x

 x

Lignes de transmissionCaractérisation des antennes

Capteurs électriques et grandeurs physiquesCouplage électromagnétiqueCouplage optoélectroniqueFibres optiques

Lectures de schéma

2. Solutions constructives associées à la transmission de l’informationAcquisitions – conditionnements

1. Description des systèmes électroniquesApproches externes des systèmes électroniques et leurs environnementsModélisations fonctionnelles et comportementalesArchitectures des systèmes électroniques

Centres d’intérêt

 x

 x

 x

 x

représentations statistiques du bruit

MultiplexageModulations – démodulationsReprésentation des signaux – dualité temps/fréquence.Constellations

TransducteursFiltrages des signaux analogiques – numériquesConversion A/N et N/A - acquisitions temps réelCompression de données

Modélisation des chaînes d’actionnementIdentification des principaux paramètres

4. Solutions constructives associées aux traitements de l’information, communication

Traitements et stockages des informationsAlimentations Hacheurs – onduleursActionneurs électriques

3. Solutions constructives associées aux pilotages des systèmes électroniques

Centres d’intérêt

 x

 x

 x

 x

 x

 x

 x

Démarche qualité

Analyses des protocolesReprésentation des constellationsBases de donnéesCaractérisation des systèmes électroniques

Organisation des entreprises

6. Performances des systèmes électroniquesMesures temporelles et fréquentielles des signaux

Technologie des matériauxmaintenanceFiabilité – statistiqueProcédures qualité

Simulations numériquesOutils de développementProgrammation de systèmes - Tests in situConception de circuits CMS et circuits multicouches à trous métallisés

5. Approches industrielles des systèmes électroniquesGestion et suivi de projet

Savoirs associés

Savoirs         Conditionnement des signaux

        Technologie de mesure, précision, tolérance, fiabilité

S01 : Acquisition et restitution des grandeurs physiques

On se limite à :         analyser et exploiter de la documentation du capteur en termes de plage de validité, précision, linéarité, fiabilité, tenue aux agressions

        analyser les structures matérielles en établissant les relations de correspondance entre la grandeur d’entrée captée et la grandeur électrique, image de la grandeur physique captée.

Savoirs associés

Savoirs         Conversion analogique/numérique et numérique/analogique (relation entrées/sortie, résolution, précision, linéarité et non-linéarité),         filtrage (passe haut, passe bande, passe bas, réduction du bruit),

        amplification,

        Production de signaux

S02 : Traitement analogique de l'information captée

On se limite à:         mesurer, puis exploiter les paramètres caractéristiques (gain, bande passante, différence de potentiel de décalage, erreur de non-linéarité, rapport signal / bruit, ..)..

        analyser les structures électroniques uniquement dans le domaine de fréquence en dessous de quelques centaines de Mhz. Les systèmes à constantes réparties sont à exclure.

        déterminer la plage de validité de la relation entre grandeur d’entrée et de sortie (en terme d’amplitude de la grandeur mesurée, en terme de fréquence,…)         caractériser les erreurs apportées par la structure matérielle étudiée et les moyens de les réduire.

Savoirs associés

Savoirs         Conversion analogique/numérique et numérique/analogique.

Les circuits logiques programmables(PAL, GAL, CPLD, FPGA ..)

Architecture matérielleMéthodes de développementMise en oeuvreLes ensembles à base de microprocesseurs (microprocesseurs, microcontrôleur et mono chip)

        Architecture matérielle

        Architecture logicielle         Périphériques d’entrée/sortie.         Méthodes de développement et langages de programmation         Mise en oeuvre         systèmes de mémorisation électroniques, des données numériques..

        valider (quel que soit le codage) une structure logicielle convenablement commentée. Le développement se fait à l'aide d'outils graphiques afin de réduire les phases de codage (C ou assembleur).

        Justifier l'architecture matérielle au regard du cahier des charges de l'application (capacité, temps d’accès, mémorisation, fiabilité, sûreté de fonctionnement…)

        développer la structure à partir d'une stratégie fournie. Le développement se fait à l'aide d'outils de conception graphiques.

S03 : Traitement numérique de l’information et stockage des données

On se limite à:         justifier l'architecture matérielle au regard du cahier des charges de l'application (relation entrées/sortie, résolution, précision, linéarité et non-linéarité,….).         justifier l'architecture au regard du cahier des charges de l'application.

Savoirs associés

Savoirs         Transmission numérique de l'information point à point sous forme série (RS232, RS 485,…) ou parallèle

Savoirs         Convertisseur continu - continu, continu - alternatif, alternatif - continu (hacheur élévateur ou abaisseur de tension, onduleur, variateur, alimentation à découpage,…)         Stockage de l’énergie électrique (piles, accumulateurs,…)

S06 : Commande des actionneurs

S04 : Transmission et transport de l’information

On se limite à:         vérifier le type de connexion est conforme à la norme ou à la convention de connexion

On se limite à:         justifier l'aspect fonctionnel des convertisseurs d'énergie électrique. La conception et la réalisation de convertisseur statique d'énergie n'est pas du domaine du BTS électronique

        déterminer la durée de l'autonomie d'un système alimenté par pile ou accumulateur         justifier le choix d'un composant qui assure le stockage de l'énergie à partir de l'exploitation d'une documentation.

Exemple d’activité Participation à l’élaboration du

schéma structurel avec choix technologiques des composants et justifications écrites. (Activité F du RAP).

• A partir des notes d’applications, des notices des composants, du référentiel de l’entreprise, il modifie, élabore, adapte une partie du schéma structurel.

• Les schémas sont composés sur ordinateur avec les outils informatiques adaptés.

• Il valide par simulation les nouvelles structures.• Il justifie, par écrit les solutions technologiques

proposées.

CaractéristiquesImin Imax PHI

minPHI max

U min U max

Valeur 0 3 mA 0° 40° 0 V 5,5 VRésolution 0,7 µA 10-2 1,5 mVprécision +/- 0,35 µA 5.10-3 +/-0,75 mV

Unité de mesure

Up Req

Ceq

Rm

Vm

Modèle équivalent du

fruit

Exemple d’activité

Choisir les composants du pont de mesure afin de respecter la caractéristique suivante:

Pour une tension d’entrée de 5V l’écart maximum en sortie S1 doit être de 0,75 mV.

Exemple d’activité On détermine l’incertitude sur la mesure en

fonction de la précision des résistances avec une analyse de Monte Carlo.

Exemple d’activité Tension de décalage de

l’amplificateur différentiel. Tension de décalage du redresseur

sans seuil. Étage de filtrage Multiplexeur analogique Suiveur Convertisseur

Exemple d’activité Établir le segment de programme

permettant le calibrage de l’impédance mètre compte tenu des défauts des composants passifs et actifs de la chaîne d’acquisition.

Exemple d’activité//const float

COEFF_ASSERV_U[7]={1.20657,1.20657,1.19551,1.19551,1.19551,1.19551,1.06803};

//valeur d'etalonnage pour la mesure de la tension aux borne de la sonde

/* methode d'etalonnage : sur Rp=10K et Cp=22nF, mesure de Ueff avec Tti en AC (RMS vrai)lecture sur afficheur de la valeur mesuréeCOEFF_MESURE_U[gamme]= coeff_asserv_u[gamme] x ( Ucrete / Uafficheur )

Ex: Tti done 5.0000V Uafficheur = 5.0037V

coeff_asserv_u[gamme]= 1.20657 COEFF_MESURE_U = 1.20657 x 5.0000 / 5.0037 = 1.20568