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Séminaire du BTS « Systèmes électroniques ». Une équipe pédagogique: le physicien et l’électronicien, qui fait quoi ?. « Le système: de la maquette numérique à la réalité ». La pédagogie autour de systèmes électroniques. Un Objet Technique Exemple: « le chargeur de monnaie ». - PowerPoint PPT Presentation
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1Paris, Novembre 2004C
laude B
ER
GM
AN
N,
IGEN
Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »
Séminaire du BTS« Systèmes électroniques »
« Le système: de la maquette numérique
à la réalité»
Une équipe pédagogique:
le physicien et l’électronicien, qui fait quoi ?
2Paris, Novembre 2004C
laude B
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IGEN
Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »
La pédagogie autour de systèmes électroniques
Un Objet Technique
Exemple: « le chargeur de monnaie »
Un Problème à résoudre
Exemple: « Identification des pièces de monnaie »
Activités du physicien:
Comprendre les faits
les principes mis en œuvre et modéliser
Activités de l’électronicien:
Réalisations
Produit des effets
Propose des solutions et valide
3Paris, Novembre 2004C
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Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »
Un objet technique
Un projet:
1. Réaliser les oscillateurs et mettre en œuvre les circuits magnétiques
2. valider l’identification des pièces
Chicane de ralentissement
PIECE
Elément anti-rebond
Détection du passage d’une pièce( comptabilisation )
Caisse
Guillotine
Pièces refusées
Bobines de détection 1 2 3
Le Monnayeur
4Paris, Novembre 2004C
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Les activités du physicien
Quelles relations entre la présence de la pièce
et le circuit magnétique ?• Les matériaux en électromagnétisme
• Présentation d’un logiciel de simulation par éléments finis (matlab)
• Définition des flux (propre, commun, fuite)
• Définition du modèle inductance (propre, principale, fuite, mutuelle).
5Paris, Novembre 2004C
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Comprendre les phénomènes
Les matériaux: Le cuivre, le fer, l’air
Le cuivre: la densité de courant (J), le courant (I)
La perméabilité magnétique relative r =1
Le fer: L’excitation magnétique H et l’induction B
Relation entre B et H : (régime linéaire) B= 0 r H
L’air: existence d’un entrefer (stockage de l’énergie électromagnétique) : théorème d’ampère
6Paris, Novembre 2004C
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Simulation de la présence de la pièce
Circuit magnétique
Bobines d’excitation
Pièce à détecter
Valeur du potentiel vecteur A
7Paris, Novembre 2004C
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Simulation de la pièce engagée
entrefer
Augmentation des fuites
Diminution du potentiel vecteur A
8Paris, Novembre 2004C
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Simulation de l’absence de la pièce
Augmentation des fuites
Diminution du potentiel vecteur A
9Paris, Novembre 2004C
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Modèles « inductance »
Une inductance propre pour le circuit p: pp
p
Li
Une inductance principale pour le circuit p: p
p
Li
Une inductance mutuelle entre les circuits 1 et 2:
Une inductance de fuite pour le circuit p: fp p pl L L
Un coefficient de couplage entre 1 et 2:
212
1
Mi
22 1 2
1 2 1 2
*.
L L Mk
L L L L
10Paris, Novembre 2004C
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Validation de l’oscillateur 1 et 3
A
Blocage de Q2
Saturation de Q2
1 2.
2eq
L k L LL
11Paris, Novembre 2004C
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Réalisation: Conditions d’oscillation
Le montage doit comporter trois pôles:• un pôle réel <0 • deux pôles imaginaires pures conjugués
Les conditions initiales sont imposées par Q2 (Vc1 et Vc2 = 0, il=0)
La présence d’une pièce se manifeste sur la valeur de Leq donc de la fréquence (Fs) du signal ( 0<k<1 )
• absence de la pièce: k~ 0 Fs= 25
khz
• présence de la pièce: k~ 1 Fs= 20
khz
1 1 2.
2eq
L L LL
11 2 avec M = k. L .
2eq
L ML L
1
2eq
LL
12Paris, Novembre 2004C
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L’électronicien Propose des solutions
c1
c2
Leq
Req
Choix technologiques
:inductances en séries, en // ou transformateur
K >0 ou K<1
Le rapport entre et
Leq
c1 c2
Limite pour Req
13Paris, Novembre 2004C
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Analyse : Conditions d’oscillation
P1
P2
P2*
Limite
RL>100K
Deux conditions:
Choix technologiques:
La variation de L ne modifie pas le lieu des pôles
0
( 1 2)
* 1* 2
c c
L c c
1
1 2
c
c c
100 LR k
14Paris, Novembre 2004C
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Action sur l’oscillateur 2Utilisation en transformateur
15Paris, Novembre 2004C
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Validation de l’oscillateur 2
Pas de pièce: k=0
Vs=9v c/c
Fs= 25 khz
Pièce présente: k=1
Vs=1V c/c
Fs=14 khz
16Paris, Novembre 2004C
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Schéma structurel de la carte
17Paris, Novembre 2004C
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Simulation du dispositif de commande
18Paris, Novembre 2004C
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Organisation de la Programmation
19Paris, Novembre 2004C
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Programmation du Compteur DSP
20Paris, Novembre 2004C
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Conclusion: il faut un objet technique
Bobines de détection
1 2 3
La conduite du projet est l’œuvre de l’équipe pédagogique indissociable.
Activités du physicien:Comprendre les faitsles principes mis en œuvre la modélisation
Activités de l’électronicien:RéalisationsProduit des effetsPropose des solutions et valide
Complémentarité des activités autour
d’un projet