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Révisions D. Guérin crédits : C. Chaumeton SENS 1/6 STI2D EE Eiffel Dijon COMPACTEUR DE CANNETTES Nom : /20 1 Présentation des systèmes Deux systèmes de compactage de canettes seront étudiés : - Un système manuel de compactage - Un système automatique de compactage autoalimenté en énergie et communicant On souhaite réaliser un dispositif manuel ou automatique permettant d’écraser des canettes de boisson (33 et 50 cl), afin de gagner de la place dans une poubelle domestique. Des tests ont été effectués, et ont montré que pour provoquer l’écrasement de la canette il faut appliquer un effort en début de compression de 100 daN. Dimensions des canettes 80 mm de diamètre: Schéma de principe du compactage automatique de canettes : Diagramme des exigences « SysMl » du compacteur solaire communicant : 33 cl 100 mm 50 cl 120 mm

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Révisions

D. Guérin crédits : C. Chaumeton SENS 1/6 STI2D EE Eiffel Dijon

COMPACTEUR DE CANNETTES

Nom :

/20

1 Présentation des systèmes

Deux systèmes de compactage de canettes seront étudiés : - Un système manuel de compactage - Un système automatique de compactage autoalimenté en énergie et

communicant

On souhaite réaliser un dispositif manuel ou automatique permettant d’écraser des canettes de boisson (33 et 50 cl), afin de gagner de la place dans une poubelle domestique. Des tests ont été effectués, et ont montré que pour provoquer l’écrasement de la canette il faut appliquer un effort en début de compression de 100 daN.

Dimensions des canettes 80 mm de diamètre:

Schéma de principe du compactage automatique de canettes :

Diagramme des exigences « SysMl » du compacteur solaire communicant :

33 cl 100 mm 50 cl 120 mm

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2 Système manuel de compactage de canettes Observer le schéma cinématique du système de compactage manuel de canettes

Q1 Indiquer le nom des liaisons mécaniques élémentaires sur le schéma cinématique (2 pts)

Q2 Indiquer les différents degrés de libertés de ces liaisons mécaniques (0 pas de degré de liberté ou 1 degré de liberté) (2 pts)

Q3 Compléter les cercles du graphe des liaisons mécaniques par les mots suivants (2 pts) : Levier, Bielle, Enclume, Bâti

Q4 Compléter le tableau suivant permettant de déterminer la distance d’écrasement des 2 types de canettes : (2 pts)

Canettes

Contenance Hauteur

e sin( ) + {L2 – [e cos( -d)]

2}

0,5

Course

maxi - mini

Ecrasement de la canette Hauteur de la canette -

course

33 cl 100 mm

maxi = 90° maxi …………………………… mm Course 33cl = …... mm Ecrasement 33 cl = …….. mm

mini = - 52° mini …………………………… mm

50 cl 120 mm

maxi = 90° maxi …………………………… mm Course 50cl = …… mm Ecrasement 50 cl = ……… mm

mini = - 52° mini …………………………… mm

Q5 Détermination de l’effort utilisateur sur le levier : Compléter le document réponse DR1 (2 pts bonus)

Bielle

Bâti

X

Y

Z

Translation Rotation Axe

X

Y

Z

Liaison ……………..…

Translation Rotation Axe

X

Y

Z

Liaison ……………..…

Translation Rotation Axe

X

Y

Z

Liaison ……………..…

Enclume

Levier

Graphe des liaisons mécaniques

Schéma cinématique des liaisons mécaniques

e

Translation Rotation Axe

X

Y

Z

Liaison ……………..…

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3 Système automatique de compactage de canettes

Observer le schéma mécanique de la chaîne d’énergie du système de compactage et le diagramme SysML de chaîne d’énergie « ibd » de compactage.

Q6 Calculer la pression en bar du compactage de la canette (0,5 pt) : p = F(daN)/S(cm2)

…………………………………………………………………………….……………..

Q7 Calculer le temps de compactage de la canette de 50 cl (0,5 pt) : d = V t …………………………………………………………………………….……………..

Q8 Calculer le rapport de réduction du réducteur à engrenage (0,5 pt) : …………………………………………………………………………….……………..

Q9 Calculer la puissance consommée par le moteur (0,5 pt) : Pa = U I …………………………………………………………………………….……………..

Q10 En déduire le rendement du moteur à courant continu (0,5 pt) : = Pu/Pa …………………………………………………………………………….……………..

Observer le schéma de la chaîne d’énergie et d’information ci-dessous :

Q11 Etude de la fonction « alimenter » : compléter les cases par les appareils utilisés : Batterie, régulateur solaire, panneau solaire (1,5 pt)

Q12 Calculer l’intensité débitée par le panneau photovoltaïque (0,5 pt): IPV = PPV/UPV = ……. A

Q13 Estimer le nombre d’heures minimales journalières de soleil pour charger la batterie de 7 A.h (0,5 pt) : ……………………………………………………………………………………………………………………….……………..

Q14 Le courant consommé par le moteur est de 3,5 A, déterminer le nombre d’heures de fonctionnement journalier (0,5 pt) : ……………………………………………………………………………………………………………………….……………..

Q15 En déduire le nombre de compactage de canette journalier sachant qu’un compactage dure environ 10 s (1 pt) : ……………………………………………………………………………………………………………………….……………..

Convertir :

Moteur à

courant continu

Transformer :

Arbre fileté

et plaque de

pression

200 daN

50 cm2

50 tr/min

V = 1,6 cm/s Pu = 35 W / 0,65 N.m

500 tr/min

Canette de 50 cl 12 cm

U = 12 V

I = 3,5 A

Adapter :

Réducteur à

engrenage

= 0,9

……………

………… ……………

…………

……………

…………

….......

......

7 A.h /12 V

Canette à compacter

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4 Système automatique de compactage de canettes

Observer le diagramme sysMl des cas ci-contre :

Q16 Entourer en « marron » sur le diagramme « uc » ci-

contre, les 2 informations sur l’état de la poubelle. (1 pt)

Q17 Entourer en « marron » sur le diagramme « stm » ci-

dessous, l’information visuelle sur l’état de la poubelle. (0,5 pt)

Q18 Entourer en « bleu » sur le diagramme « uc » ci-contre,

l’information de compactage. (0,5 pt)

Q19 Entourer en « bleu » sur le diagramme « stm » ci-

dessous, l’action de compactage. (0,5 pt)

Q20 Entourer en « noir » sur le diagramme « uc » ci-contre,

l’information de réception des déchets. (0,5 pt)

Q21 Entourer en « noir » sur le diagramme « stm » ci-

dessous, l’information de réception des déchets. (0,5 pt)

Voyants d’indications d’état du compacteur :

4.7 – Sur le diagramme sysMl « stm », coloriez en

vert ou / et jaune ou / et rouge les voyants Leds qui correspondent au fonctionnement de l’état du compacteur. (2 pts)

ou

En cours Presque plein

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Document réponse DR1 Etude statique graphique du compacteur manuel

Q5: Détermination de l’effort utilisateur sur le levier (2 pts)

Constructions graphiques :

1 - Isolons l’enclume : 2 – Isolons la bielle : 3 – Isolons le levier :

Calcul de FB : …………………………… Représenter FC : Rechercher le point « I » d’intersection des 3 forces …………………………………………… sur la figure ci-contre Compléter le dynamique des forces :

Tableau à compléter :

Forces F FB FC FD FE

Points d’application M B C D E

Sens verticale d(B,C) d(C,B) ……. …….

Direction Vers le haut Vers le bas Vers le haut …… ……

Norme 100 daN …….. daN - …… daN …….. daN …….. daN

Echelle des forces : 1 cm 50 daN

X

Y

Z C D

B

F = 100 daN

E

Hypothèses :

La force « F » est la résultante de la force d’écrasement de la canette

du bâti sur l’enclume au point A, sa norme vaut 100 daN.

On suppose la liaison glissière parfaite et donc la force d’écrasement

de la canette est concentrée au point B de direction verticale.

FB

1 - Isoler l’enclume et déterminer la valeur de la force FB :

2 - Isoler la bielle et appliquer le principe fondamental de la statique soumis

à 2 forces directement opposées (méthode graphique).

3 – Isoler le levier et appliquer le principe fondamental de la statique soumis

à 3 forces (méthode graphique).

4 – Compléter les représentations graphiques et le tableau ci-dessous :

25 °

M

25 ° FB

M

F = 100 daN

FB x cos(25°) = F FB

FC

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Document Technique : Description de la poubelle « big Belly »