TECHNOLOGIE 2€¦ · Chapitre 1 Analyse fonctionnelle d’un système technique 7 La modélisation d’un système technique a/ Mettre le système en marche, observer le fonctionnement

TECHNOLOGIE

Manuel d’activitésLes auteurs

Centre National Pédagogique

2Sciences

ème année de l’enseignement secondaire

Les évaluateurs

Salem SENKEZProfesseur principal

Anouar CHERIFProfesseur principal

Moncef ABDOUProfesseur principal

Faouzi Ben ABDALLAHProfesseur principal

Fredj JAZIInspecteur Général

Abdelwaheb DOUGUIProfesseur universitaire

Mohamed Ben HAMIDAInspecteur principal

Ali KHOUAJAInspecteur principal

Robéi BENSEIFInspecteur principal

Med Sadok JEBAHIInspecteur principal

REPUBLIQUE TUNISIENNEMINISTERE DE L’EDUCATION

©TOUS DROIT RÉSÉRVÉS AU CENTRE NATIONAL PÉDAGOGIQUE

3

Dans le prolongement de la technologie du tronc commun, la technologie des systèmesautomatisés propose aux élèves de deuxième année de la voie scientifique un enseigne-ment ouvert sur les réalisations industrielles d’aujourd’hui.

L’enseignement de la technologie permet aux élèves de comprendre l’environnementtechnologique dans lequel ils évoluent et de prendre conscience de l’importance de l’uti-lisation des techniques dans l’activité économique et sociale.

Le programme accorde l’intérêt qui se doit à l’entraînement des apprenants à l’utilisa-tion des technologies de l’information et de la communication comme moyen d’accès ausavoir et outil d’auto formation. Il présente les bases d’une formation technologiquemoderne.

L’acquisition des connaissances du programme se fait non seulement par des coursthéoriques mais également à partir d’activités pratiques.

Les élèves doivent pouvoir rechercher les connaissances abordées en cours et en acti-vités pratiques afin de les assimiler et de les mobiliser pour résoudre de nouveaux pro-blèmes formulés dans d’autres contextes ou situations significatives en rapport avecl’environnement de l’élève.

Parmi les moyens mis à disposition, le manuel scolaire occupe une place privilégiée. Ilpermet au professeur de mener à bien une pédagogie active et aux élèves d’assimiler lesnouvelles connaissances et de travailler avec une certaine autonomie. Il se compose dedeux volumes :

Le manuel de cours: Ce manuel répond aux exigences didactiques et pédagogiques duprogramme officiel de technologie.

Le manuel d’activités pratiques: Ce manuel propose des activités pour l’élève confor-mément au programme officiel et en concordance avec le manuel de cours. Ces activitésprennent en considération les équipements disponibles. Elles sont de différents types:

Les activités de découverte au début des nouveaux chapitres permettent à l’élève defaire des recherches préalables pour mieux aborder la phase d’apprentissage.

Les activités de travaux pratiques permettent à l’élève de mieux assimiler le contenude l’apprentissage en exerçant ses acquis sur différents systèmes techniques.

Les activités de recherche relatives à la sécurité de l’utilisateur, du système et del’environnement permettent de sensibiliser l’élève à cette dimension et de mieux le pré-parer à affronter le monde industrialisé.

Les auteurs qui ont conçu ces manuels espèrent qu’ils ont répondu aux attentes desenseignants et aux besoins des élèves. Ils comptent beaucoup sur les remarques et lessuggestions des utilisateurs de ces manuels pour des éventuelles améliorations.

Les auteurs

PREFACE

4

En classe

Utilise ton manuel quand le professeur le demande.

1/ Page de garde

Présentation, précisant les objectifs visés, les savoirsnouveaux, les prérequis, les conditions matériellesnécessaires à la réalisation des activités pratiques oude simulation ainsi que les critères d’évaluation.

2/ Présentation de l’activité

Un extrait de dossier technique avec une mise ensituation décrivant le ou les systèmes techniques utilisés et précisant les caractéristiques nécessaires.

3/ L’activité pratique

Un dossier d’activités précisant les travaux attendus (documents à trou, fiches de guidance, compte rendu…)

Comment utiliser le manuel d’activités de technologie ?

CHAPITRE 5 Etude des solutions constructives

Leçon : Les solutions constructives

128

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous-système ou d’un mécanisme accompagné de son dossiertechnique :- Identifier les composants d’un mécanisme sur matériel ou dossier.- Identifier les mobilités relatives aux composants d’un mécanisme- Identifier les composants technologiques dans une liaison.- Compléter la représentation d’un dessin d’ensemble d’un mécanisme.- Exploiter l’outil informatique.

Objectifs spécifiques de la séquence :- Identifier les composants d’un mécanisme sur matériel ou dossier.- Identifier les mobilités relatives aux composants d’un mécanisme- Identifier les composants technologiques dans une liaison.- Compléter la représentation d’un dessin d’ensemble d’un mécanisme.- Exploiter l’outil informatique

Prérequis :- Les liaisons mécaniques.- Le dessin d’ensemble.- La cotation fonctionnelle.

Connaissances nouvelles :- La construction d’une liaison mécanique.- La représentation graphique d’une solution constructive.

Documents et matériels utilisés :- Mécanismes : Pied à coulisse + Mini-coupe tubes + Etau de bricollage + Serre-jointaccompagnés par leurs dessins d’ensembles.- Micro-ordinateur + logiciel AutoSketch.

Critères d’évaluation :- Identification correcte des liaisons.- Identification correcte des composants technologiques.- Représentation graphique correcte d’une solution constructive.

120

Les fonctions logiques universellesChapitre 4

II) ACTIVITÉS DE TRAVAUX PRATIQUES

Système technique : « Unité de transfert des boites de conserve »

1) Présentation

C’est un sous système destiné à transférer des boites de conserve d’unepremière zone de production à une deuxième d’emballage.

2) FonctionnementLe tapis roulant est mis en route par l’action sur un bouton poussoir S1 « marche ».Le tapis amène des boites de conserve. Un capteur optique H délivre uneinformation S0 de comptage des boites.L’arrêt s’effectue si l’on appuie sur un bouton poussoir S2 « arrêt » ou si trois boitessont passées ( information S0 = 1 ).Le tapis roulant est entraîné en mouvement par un moteur électrique Mcommandé par un contacteur KM.

SECURITELe schéma structurel (voir activité 1) présentedeux circuits électriques :- Un circuit de commande alimenté par une trèsbasse tension de sécurité ( 24V ).- Un circuit de puissance alimenté par unetension de ( 220V ).

A partir des documents techniques et d’un site Web,faire une recherche par groupe sur la très bassetension de sécurité ( La TBTS ) .

124

Activité 3 :

1) Ouvrir le logiciel Crocodile Clips sous WINDOWS.2) Ouvrir le fichier de travail « ACTIV3 » et s’assurer de la présence du schémastructurel ci-dessous sur l’écran.

3) Simuler le fonctionnement et compléter la table de vérité suivante en respectantl’ordre chronologique et en gardant S0 = 0 :

Remarque : D’après la table de vérité ci-dessus, remarquer bien que pour une même combi-naison des variables d’entrée, l’état logique de sortie n’est pas le même. D’oùl’effet Mémoire.

État S2 S1 M CommentaireÉtat initialLa sortie passe de .................... à .................... La sortie reste à ..............................................La sortie passe de .................... à .................... La sortie reste à ..............................................

1 0 012 0

3 0 04 1 05 0 0


5

A la maison

Ouvre ton manuel, il est fait pour être utilisé (il n’aimepas rester fermé).1/ Tu dois alors vérifier si tu es capable d’atteindreles objectifs fixés en début de chapitre.

2/ Traiter l’activité de découverte.

3/ Réaliser, s’il y-a lieu, des recherches relatives à la sécurité.

4/ Traiter à la fin de chaque chapitre l’évaluation formative.

159

Les fonctions électroniquesChapitre 6

1) Activité de découverte

Montage proposé : Système de contrôle de niveau d’eau

1) Présentation :La présente figure représente un système de contrôle de niveau d’eau. Ce systèmeest exploité par les cultivateurs pour contrôler le niveau de l’eau dans leur château

2) Fonctionnement :Le contrôle de niveau d’eau est assuré par une lampe de signalisation H :- H = 1, information pour dire que le niveau maximal n’est pas atteint et que le châ-teau est entrain de se remplir.- H = 0, information pour dire que le niveau maximal est atteint. A ce moment, lecultivateur doit fermer la vanne d’entrée.

3) Travail demandéa) D’après le schéma structurel donné, analyser le fonctionnement et remplir letableau ci-dessous :

État de S IB ( = 0 ou ‡ 0) VCE ( = 0V ou =12V ) État de V1 H

01

b) Déterminer l’équation de H en fonction de S.H = ............................................................................................................................c) Déduire le nom de la fonction réalisée par H...................................................................................................................................

101

Ce système permet de chauffer une pièce ( chambre d’enfant, salle de séjour,chambre à coucher … ).Il est équipé :- d’une résistance chauffante ( R ).- d’un ventilateur entraîné en rotation par un moteur électrique ( M ) pour pulser l’air - deux interrupteurs ( S1 ) et ( S2 ) permettant de sélectionner le régime de fonc-tionnement.

2) Fonctionnement :

- Le ventilateur peut fonctionner seul, en actionnant sur l’un des deux interrupteursS1 ou S2- La résistance ne peut fonctionner que si le ventilateur est déjà en marche.- L’arrêt du ventilateur doit nécessairement se produire après l’arrêt de la résistan-ce et non simultanément.

3) Travail demandé :

A partir d’une maquette réalisée par le professeur matérialisant la commande desystème selon le schéma ci-dessous. ( Les sorties M et R seront remplacées par deslampes H1 et H2 ).

SECURITELe radiateur soufflant est équipé d’un organede protection électrique et thermique contrele toucher ( Électrocution, brûlure, incendie…).

A partir des documents techniques et d’un cite Web,faire une recherche par groupe en donnant plus d’informations sur les organes de protection utilisésdans les appareils électromenagers.


H1

H2

S1 S2

EVALUATION FORMATIVESystème proposé :

POULIE DE TRANSMISSION


a- Donner l’utilité de chaque cote condition donnée sur le dessin ci-dessus.Ja : ................................................................................................................Jb : ................................................................................................................Jc : ................................................................................................................b- Tracer les chaînes de cotes relatives aux cotes conditions Ja, Jb et Jc.c- Reporter sur le dessin de définition de l’axe (2) les cotes fonctionnelles

trouvées.

d- En se référant à la chaîne de cotes relative à la cote condition Jb, calculer lacote fonctionnelle b2 sachant que :

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

76

1) Mise en situation :

Le dessin ci-contre représente un tendeurde courroie constitué essentiellement parune poulie (3) guidée en rotation sur l’axe (2).

Définition graphique d’un produitChapitre 2

CHAPITRE 1 Analyse fonctionnelle d’un système technique

Leçon n°1 : La modélisation

d’un système technique

Référence programme, objectifs spécifiquesIdentifier la fonction globale d’un système technique.

Objectifs spécifiques de la séquenceRappeler la modélisation d’un système technique.

Prérequis Caractéristiques d’un système technique.Modélisation d’un système technique.

Connaissances nouvellesConsolider les connaissances sur la modélisation d’un système technique.

Documents et matériels utilisés Fer à souder thermostatique.Monte charge + micro-ordinateur + logiciel.Barrière automatique + micro-ordinateur + logiciel.Dossiers techniques de quelques systèmes automatisés.

Critères d’évaluation Modélisation d’un système technique rappelée correctement.Différentes activités pratique réussies.

6

DC

C R EW

FG

A-0SS

MOSMOE

Contrainted’énergie

Contrainte deconfiguration

Contrainted’exploitation

Le (s) processeur (s)

Contraintede réglage

Analyse fonctionnelle d’un système techniqueChapitre 1

7

La modélisation d’un système technique

a/ Mettre le système en marche, observerle fonctionnement et relier par des flèches lesétiquettes suivantes.

Le monte charge représenté ci-contre permet de transférer des charges d’un étage à un autre.

2 - Travail demandé :

Activité 1 : Système « Monte charge »

1 - Présentation du système :

A-0

Fonction globale

Matière d’œuvre entrante

Matière d’œuvre sortante

Donnée de contrôle

Sorties secondaires

Processeur

Consignes

Monte charge

Energie électrique

Charge en position finale

Transférer les charges

Charge en position initiale

Informations + bruit

Programme

b/ Compléter le modèle suivant du monte charge


8

a) Mettre le système en marche, observer le fonctionnement et compléter le tableau suivant par les termes donnés.

b) Compléter le modèle suivant de la barrière automatique.

La barrière automatique représentéeci-contre permet d’interdire ou autoriserl’accès des véhicules dans un parking.


Activité 2 : Système « Barrière automatique»

1) Présentation du système :

MOE D.C. Processeur

Véhicule passé

Autoriser l’accés

Présence véhicule

Information(Voyants lumineux)

A-0

Données :FG Energie électrique Barrière automatique S.S.MOS Programme Véhicule en attente


9

a) Mettre le système en marche, observer le fonctionnement et compléter la modélisation du système " fer à souder ".

Le fer à souder thermostatique représenté ci-dessous permet de souder descomposants électroniques sur circuit imprimé.


MOE MOS D.C. S.S. Processeur (s)

b) Compléter le tableau suivant en cochant la case correspondante.

A-0

Activité 3 : Système « Fer à souder thérmostatique + opérateur »

1) Présentation du système :

SECURITESur la plaque signalétique du fer àsouder thermostatique, on observe lesymbole suivant.

A partir des documents techniques et d’un siteWeb, chercher la signification de ce symbole etciter quelques appareils qui doivent le porter.


Leçon n°2 : L’analyse descendante

( SADT )

Référence programme, objectifs spécifiquesIdentifier les fonctions de service qui contribuent à la satisfaction de la fonction globale.

Objectifs spécifiques de la séquenceAppliquer l’outil d’analyse descendante (SADT) à des systèmes techniques.

Prérequis- Modélisation d’un système technique.- Structure d’un système technique.

Connaissances nouvellesL’analyse descendante (SADT) appliquée à des systèmes techniques.

Documents et matériels utilisés - Fer à souder thermostatique.- Monte charge + micro-ordinateur + logiciel.- Barrière automatique + micro-ordinateur + logiciel.- Dossiers techniques de quelques systèmes automatisés.

Critères d’évaluation L’analyse descendante (SADT) est appliquée correctement.

10

A-0

FONCTIONGLOBALE

1 2

3A0


11

L’ascenseur représenté ci-dessus sert à transférer les personnes d’un étage à un autre.

Il est constitué par :

• Un moto-réducteur

• Une cabine

• Un automate programmable.

2) Compléter la modélisation de l’ascenseur.

I- ACTIVITE DE DECOUVERTE

Système : Ascenseur.

Ascenseur

A-0

SECURITELe système : Ascenseur est équipé d’un bouton d’arrêt d’urgence .

A partir des documents techniques et d’un site Web,faire, par binôme, une étude technologique etconstitutionnelle du bouton d’arrêt d’urgence.

1) Description : Moto-réducteur

Cabine

Un automateprogrammable

L’analyse descendante ( SADT )


12

3 - Relier par des flèches les sous systèmes à leur fonction.

4 - Modéliser chaqu’un des sous systèmes .

Automate

Cabine

Moto-réducteur

Convertir l’énergie

Gérer le système

Transférer les personnes

A-0

A-0

A-0

Moto-réducteur

Automate

Cabine


13

II- ACTIVITÉS DE TRAVAUX PRATIQUES

Activité 1 : Système : « Monte charge »

Compléter l’actigramme de niveau A0 en utilisant les données suivantes.

Données :Ordre Mouvement de rotation Programme Transformer l’énergie Bruit

Charge en position initialeCharge en position finaleW. électriqueTransférer Messages

Information d’étatMouvement de translationMicro-ordinateurSystème vis-écrouConsignes

Cabine

Moto-réducteur

Traiter lesinformations

1

Transformerle mouvement

3

2

4

A0


14

Activité 2 : Système : « Barrière automatique »


Données :Ordre Mouvement de rotation Informations Traiter les informations Présence de véhicule Moteur Autoriser l’accès Programme Energie électrique Véhicule en attente Véhicule passé Information d’état

Barre de la barrière

Micro-ordinateur Convertir l’énergie

2

1

3

A0


15

Activité 3 : Système : « Fer à souder thermostatique + opérateur »


Données :W . électrique W . thermique Fumée RésistorCompte – rendu Réglage de température Chaleur perdue Ordre Mise en marche Traiter les informations Panne Souder Composants à souder Composants soudés Informations Etain

ThermostatConvertir l’énergie

2

1

3

A0


16

Le système ci-dessous, permet de plier automatiquement des pièces en tôle, cesystème se compose d’un :

• dispositif de transfert,• dispositif de pliage,• dispositif d’évacuation.

1- Description :

a ) Compléter l’actigramme de niveau A-0 relatif au poste automatique de pliage.


Activité 4 : Système : « Poste automatique de pliage »

14

12

14

12

Poinçon P

Matrice

Tôles pliées

M2

M1

C1

C2

Stockage despièces en tôle

Tôles à plier

Tapis roulant

Contacteur KM

Moteur électrique M

S0

l10

l11

l20

l21

S1

Automate


17

b) Compléter l’actigramme de niveau A0 en utilisant les données ci-dessous.

Energie électrique - énergie pneumatique - plier - pièces à plier - bruit - ordre decommande - programme - unité de transfert - pièces pliées - ordre - pièces déplacées et positionnées - gérer le système - information sur la position des pièces à plier - évacuer - information sur la position des pièces pliées -information sur l’évacuation des pièces - unité de pliage - unité d’évacuation -pièces pliées et évacuées – messages - automate

A-0

Poste automatique de pliage

1

3

2

4

A0


18

EVALUATION FORMATIVE

Système proposé :

« Système de marquage »

1 - Description :

Ce système est conçu pour le marquage de savons sur sa face supérieure parun poinçon.Le système est constitué par :

• Une goulotte d’alimentation.• Un vérin pneumatique C1 de positionnement du savon.• Un vérin pneumatique C2 de marquage du savon.• Un automate de gestion du fonctionnement du système.

2 - Fonctionnement :

Un appui sur le bouton poussoir départ cycle S0 et la présence d’une pièce entraî-nent:

• Le positionnement du savon sous le poinçon par la sortie et la rentrée de latige du vérin C1.• Le marquage du savon par la sortie et la rentée de la tige du vérin C2.• L’évacuation du savon marqué par le vérin C1.

Goulotte d’alimentation

POSTE DE MARQUAGE

Vérin C1

Automate

Vérin C2

S3

S4

S2S1

S0


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a) Compléter l’actigramme A-0 du système de marquage du savon.

b) Compléter l’actigramme A0 du système de marquage du savon.

Automate

Système de marquage de savon

Vérin C1

Vérin C2

A0

3

1

2

A-0


Leçon n°3 : Le GRAFCET d’un point

de vue du système

Référence programme, objectifs spécifiquesDécrire le fonctionnement d’un système technique à l’aide d’un GRAFCET d’un point de vue de la PO et/ou de la PC.

Objectifs spécifiques de la séquenceRappeler le GRAFCET d’un point de vue système.

Prérequis- Les éléments de base d’un GRAFCET- Les règles d’évolution d’un GRAFCET- Le GRAFCET d’un point de vue du système

Connaissances nouvellesConsolider les connaissances d’un GRAFCET d’un point de vue système.

Documents et matériels utilisés - Perceuse automatique ou maquette didactique- Monte charge + micro-ordinateur + logiciel- Barrière automatique + micro-ordinateur + logiciel- Maquettes ou dossiers techniques de quelques systèmesautomatisés.

Critères d’évaluation - Le GRAFCET d’un point de vue système est correctement rappelé

20

1412

M2M1

C1

C2

S2

S1

S3

S4

S5

14

12

Tapis d’évacuation

Tapi

s d’

arriv

ée

Piéce

Bande de transfert


21

GRAFCET d’un point de vue du système


Système technique : Machine à laver le linge

Compléter le GRAFCET d’un point de vue du système ci-dessous, à partir de laliste suivante des tâches et des évènements fournis.

Liste

- Essorer le linge

- Linge lavé

- Attendre

- Linge rincé

- Laver le linge

- Mise en marche

- Linge essoré

- Rincer le linge

0

2

3

SECURITE

Le concepteur du système machine à laverprévoit le fonctionnement en toute sécurité de son produit en l'équipant par une prise de terre.

A partir des documents techniques et d’un site Web,faire une recherche par groupe sur ce thème dans undossier.

1


22

II - ACTIVITES DE TRAVAUX PRATIQUES

Activité 1

Système technique : « Poste automatique de transfert des pièces »

1 - Présentation :

C’est un système permettant le transfert des pièces d’un endroit à un autre.


Le système est au repos. La présence d’une pièce sur le banc de transfert ,amenée par le tapis d’arrivée et détectée par le capteur S1, entraîne le transfert dela pièce par :

- Son déplacement vers la gauche .- Son déplacement vers le tapis d’évacuation.

Remarques : L’arrivée et l’évacuation des pièces ne font pas partie de notre étude.


3-1) Donner les tâches du système " Poste automatique de transfert des pièces ":

- Tâche 0 :...................................................................................................................................

- Tâche 1 :...................................................................................................................................

- Tâche 2 :...................................................................................................................................

1412

M2M1

C1

C2

S2

S1

S3

S4

S5

14

12


Tapi

sd’

arriv

ée

Piéce

Bande de transfert


23

3-2) Sur le tableau suivant, indiquer les conditions de début et de fin de chaquetâche.

3-3) Compléter le GRAFCET d’un point de vue du système relatif au fonctionnement donné.

N° de latâche

Désignationde la tâche

Condition de débutde tâche

Condition de finde tâche

0..................................................................

.................................

...................................................................................................

1..................................................................

.................................

...................................................................................................

2..................................................................

.................................

...................................................................................................

0

1


24

Activité 2

Système technique : « Trémie doseuse »

1 - Présentation :

Une trémie doseuse est destinée à doser puis à charger des produits en poudredans des boites.


Le système est au repos; la présence d’une boite vide sous la trémie est détectéepar un capteur S (détecteur photo-électrique); ce qui provoque le départ du cycle.

- Pour préparer une dose du produit : • Le clapet 2 avance pour fermer le doseur.• Le clapet 1 recule pour laisser écouler le produit dans le doseur durant 10s,puis avance pour fermer de nouveau la trémie.

- Lorsque la dose est prête, le clapet 2 recule pour transférer le produit dans laboite et le système revient au repos.

Remarques : Le déplacement des boites par le tapis roulant ne fait pas l’objet denotre étude.

TrémieProduit

Clapet 1

Doseur

Moteur M

Contacteur KM

Boite

Tapis roulant

14 12

14 12

M1

C1

C2

l10l11

l20 l21

S

M2

Clapet 2


25


3-1) Simuler le fonctionnement du système sur la maquette.

3-2) Donner les tâches du système, sans préciser la technologie utilisée :

- Tâche 0 :...................................................................................................................................

- Tâche 1 :...................................................................................................................................

- Tâche 2 :...................................................................................................................................


3-4) Compléter le GRAFCET d’un point de vue du système relatif aufonctionnement donné.

N° de latâche




0..................................................................

.................................

...................................................................................................

1..................................................................

.................................

...................................................................................................

2..................................................................

.................................

...................................................................................................

0

1


26

Activité 3

Système technique : « Monte charge à 3 niveaux »

1 - Présentation :

Le système ci-dessous représente une maquette de monte charge permettant letransfert d’une charge d’un étage à un autre.

Le monte charge est composé d’un axe linéaire motorisé par un moteur à courantcontinu positionné verticalement, et d’un boîtier support contenant les alimentationset le pupitre de commande.

L’axe motorisé représente la partie mobile du monte-charge.Trois capteurs de fin de course permettent de détecter la présence du plateau à

l’un des trois étages.Cette maquette a pour but d’initier les élèves au GRAFCET et à la mise en œuvre

d’un constituant programmable.


Au repos la cabine du monte charge est au niveau 0 (elle est supposée chargée).

Une impulsion sur S1 entraîne la montée de la cabine jusqu'à S4 où elle marque un temps d’arrêt réservé à ladécharge, puis elle descend vers le niveau 0 (S3 actionné).

S5

S4

S3


27


3-1) Mettre en œuvre et simuler le fonctionnement du système " monte charge ".

3-2) Donner les tâches du système" monte charge ":

- Tâche 0 :...................................................................................................................................

- Tâche 1 :...................................................................................................................................

- Tâche 2 :...................................................................................................................................

- Tâche 3 :...................................................................................................................................

3-3) Sur le tableau suivant, indiquer les conditions de début et de fin de chaque tâche.

3-4) Compléter le GRAFCET d’un point de vue du système relatif au fonctionnement donné.

0

1

N° de latâche




0..................................................................

.................................

...................................................................................................

1..................................................................

.................................

...................................................................................................

2..................................................................

.................................

...................................................................................................

3..................................................................

.................................

...................................................................................................


Le système est exploité pour contrôler l’accès des entrées des véhicules au parking.La présence d’un véhicule à l’entrée du parking est détectée par un capteur V. Elleautorise l’ouverture de la barrière jusqu’à H ( barrière levée). Après l’ouverture,l’accès est possible. Le passage du véhicule est détecté par le capteur F. La lampeLR signale l’interdiction de passage aux autres véhicules et la barrière redescend.


3-1) Simuler le fonctionnement du système " Barrière automatique de parking ".3-2) Relier par une flèche la tâche avec l’étape correspondante.


28

Activité 4

Système technique : « Barrière automatique de parking »

1 - Présentation :

Ce système est composé de deux barrières (une à l’entrée et l’autre à la sortie duparking); il permet de contrôler l’accès des voitures au parking.

Interdire le passage et fermer la barrière

Autoriser le passage

Interdire le passage

Interdire le passage et ouvrir la barrière

Interdire le passage

Tâches

0

1

2

3

4

Etapes


29


3-4) Compléter le GRAFCET d’un point de vue du système relatif aufonctionnement donné.

N° de latâche




0..................................................................

.................................

...................................................................................................

1..................................................................

.................................

...................................................................................................

2..................................................................

.................................

...................................................................................................

3..................................................................

.................................

...................................................................................................

4..................................................................

.................................

...................................................................................................

0

1

2


Leçon n°4 : Le GRAFCET d’un point de vue de la partie opérative( Le GRAFCET P.O. )

Référence programme, objectifs spécifiquesDécrire le fonctionnement d’un système technique à l’aide d’un GRAFCET d’un point de vue de la PO et/ou de la PC.

Objectifs spécifiques de la séquenceDécrire le fonctionnement d’un système technique à l’aide d’un GRAFCET d’un point de vue de la partie opérativePrérequis - GRAFCET d’un point de vue du système- Eléments d’un système technique (Les capteurs et les actionneurs)

Connaissances nouvellesGRAFCET d’un point de vue de la partie opérative.

Documents et matériels utilisés - Perceuse automatique ou maquette didactique- Monte charge + micro-ordinateur + logiciel- Barrière automatique + micro-ordinateur + logiciel- Maquettes ou dossiers techniques de quelques systèmes automatisés.

Critères d’évaluation - Le fonctionnement d’un système technique est correctement décrit parun GRAFCET d’un point de vue de la PO

30

1412

M2M1

C1

C2

S2

S1

S3

S4

S5

14

12


Tapi

sd’

arriv

ée

Piéce

Bande de transfert


31

Le GRAFCET d’un point de vue de la partie opérative


Système technique : Porte à ouverture automatique

A l’état initial la porte est fermée. Si une personne est détectée par le capteurphotoélectrique S0, la porte s’ouvre. La porte reste ouverte pendant 30s puis elle seferme automatiquement.

L’ouverture et la fermeture de la porte sont assurées par le moteur électrique M à

deux sens de marche (M+ pour ouvrir la porte et M- pour la fermer) :

• Le sens M+ est obtenu par le contacteur KM1.

• Le sens M- est obtenu par le contacteur KM2.

SECURITELes deux plaques représentées ci-dessoussont affichées devant la porte.

A partir des documents techniques et d’un siteWeb, faites une recherche par groupe et rependreaux questions suivantes :1) Quelle indication porte chaque plaque ?2) Quelles sont les risques prévues ?3) Proposer quelques conseilles.

Porte automatiqueKM1

KM2

S1 S0 S2M


32

1) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.O. du système.

KM1 S0 M S2 KM2 S1

1412

M2M1

C1

C2

S2

S1

S3

S4

S5

14

12


Tapi

sd’

arriv

ée

Piéce

2) Identifier les éléments technologiques réalisant les actions correspondantes.


Activité 1

Système technique : " Poste automatique de transfert des pièces "

1 - Présentation :C’est un système permettant le transfert des pièces d’un endroit à un autre.

2 - Fonctionnement :Le système est au repos. La présence d’une pièce sur le banc de transfert amenée

par le tapis d’arrivée et détectée par le capteur S1 entraîne le transfert de la pièce par : a/ Son déplacement vers la gauche qui est assuré par le vérin C1 commandé parle distributeur M1 ;b/ Son déplacement vers le tapis d’évacuation qui est assuré par le vérin C2commandé par le distributeur M2.

Remarques : Le déplacement de la pièce sur les tapis d’arrivée et d’évacuation nefait pas partie de notre étude.

N° de latâche

Action donnée par leseffets des actionneurs

Actionneurcorrespondant

Capteur détectant la finde l’action

0 Attendre .................................

1 Ouvrir la porte ................................. .................................

2 Attendre 30s Temporisateur T t / 2 / 30s

3 Fermer la porte ................................. .................................

Bande de transfert


33


3-1) Simuler le fonctionnement du système sur une maquette à base d’unetechnologie pneumatique.3-2) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.O. du système.

3-3) Identifier les éléments technologiques réalisant les actions correspondantes.

M2 S3 M1 S2 S1

S5 C1 S4 C2

N° de latâche




0 Attendre ................................. .................................

1Déplacer la pièce vers lagauche

................................. .................................

2Déplacer la pièce vers letapis d’évacuation

................................. .................................

3 Reculer la tige de vérin C2 ................................. .................................

4 Reculer la tige de vérin C1 ................................. .................................

3-4) Compléter le GRAFCET d’un point de vue de la partie opérative.

0

1

2

3

4


34

Activité 2

Système technique : " Trémie doseuse "

1 - Présentation :

Une trémie doseuse est destinée à doser puis charger les produits en poudre dansdes boites.


Le système est au repos ; la présence d’une boite vide sous la trémie est détectéepar un capteur S ( détecteur photo-électrique ); ce qui provoque le départ du cycle.- Pour préparer une dose du produit : • Le clapet 2 avance pour fermer le doseur.• Le clapet 1 recule pour laisser écouler le produit dans le doseur durant T = 10s,puis avance pour fermer de nouveau la trappe de la trémie.- Lorsque la dose est prête, le clapet 2 recule pour transférer le produit dans laboite et le système revient au repos.

Remarques : Le déplacement des boites par le tapis roulant ne fait pas l’objet denotre étude.3 - Travail demandé :

3-1) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.O. du système.

M2 l11 M1 l21 l20

S C1 l10 C2

TrémieProduit

Clapet 1

Doseur

Moteur M

Contacteur KM

Boite

Tapis roulant

14 12

14 12

M1

C1

C2

l10l11

l20 l21

S

M2

Clapet 2


35



N° de latâche




0 Attendre .................................

1 Avancer le clapet 2 ................................. .................................

2 Reculer le clapet 1 ................................. .................................

3 Attendre 10s ................................. .................................

4 Avancer le clapet 1 ................................. .................................

5 Reculer le clapet 2 ................................. .................................

0

1

2

3

4

5


36

Activité 3


1 - Présentation :Le système ci-dessous représente une maquette de monte charge permettant le

transfert d’une charge d’un étage à un autre.Le monte charge est composé d’un axe linéaire motorisé par un moteur à courant

continu positionné verticalement, et d’un boîtier support contenant les alimentationset le pupitre de commande.




2 - Fonctionnement :Au repos la cabine du monte charge est au niveau 0 (elle est supposée chargée).Une impulsion sur S1 entraîne la montée de la cabine jusqu'àS4 où elle marque un temps d’arrêt de 60s réservé à ladécharge puis elle descend vers le niveau 0 (S3 actionné).- KM1 est un préactionneur qui commande le moteur dansle sens M+ pour réaliser la montée de la cabine.- KM2 est un préactionneur qui commande le moteur dansle sens M- pour réaliser la descente de la cabine.- H0, H1 et H2 : sont des lampes de signalisation quiinforment l’utilisateur du niveau de la cabine.

S5

S4

S3


37


3-1) Mettre en œuvre et simuler le fonctionnement du système " monte charge ".3-2) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.O. du système.

KM1 S5 M S4 H2 S0

S3 S2 KM2 S1 H0 H1

3-3) Compléter le tableau d’identification des éléments technologiques :


N° de latâche




0 Attendre H0 .................................

1Monter la cabine au

niveau 1................................. .................................

2 Attendre 60s au niveau 1 Temporisateur T H1 t / 2 / 60s

3Descendre la cabine au

niveau 0................................. .................................

0

1

2

3


38

Activité 4

Système technique : " Barrière automatique de parking "

1 - Présentation :

Ce système est composé de deux barrières (une à l’entrée et l’autre à la sortie duparking), il permet de contrôler l’accès des voitures au parking.


Le système est exploité pour contrôler l’accès des entrées des véhicules au parking.La présence d’un véhicule à l’entrée du parking est détectée par un capteur V. Elleautorise l’ouverture de la barrière jusqu’à H ( barrière levée). Après l’ouverture,l’accès est possible. Le passage du véhicule est détecté par le capteur F. La lampeLR signale l’interdiction de passage aux autres véhicules et la barrière redescend.

• M est un moteur électrique à deux sens de marche :- M+ : commande l’ouverture de la barrière.- M- : commande la fermeture de la barrière.

• LV est une lampe de signalisation verte pour signaler l’autorisation du passage.• LR est une lampe de signalisation rouge pour signaler l’interdiction du passage.


3-1) Simuler le fonctionnement du système " Barrière automatique de parking ".

3-2) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.O. du système.

M F LV V LR H


39



N° de latâche




0 Interdire le passage ................................. .................................

1Ouvrir la barrière

et interdire le passage................................. .................................

2 Autoriser le passage ................................. .................................

3 Interdire le passage ................................. .................................

4Fermer la barrière

et interdire le passage................................. .................................

0

1

2

3

4


Leçon n°5 :

Référence programme, objectifs spécifiquesDécrire le fonctionnement d’un système technique à l’aide d’un GRAFCETd’un point de vue de la PO et/ou de la PC.

Objectifs spécifiques de la séquenceDécrire le fonctionnement d’un système technique à l’aide d’un GRAFCETd’un point de vue de la partie commande

Prérequis- GRAFCET d’un point de vue du système- GRAFCET d’un point de vue de la P.O.- Eléments d’un système technique (capteurs, actionneurs et préactionneurs)

Connaissances nouvellesGRAFCET d’un point de vue de la partie commande.

Documents et matériels utilisés - Perceuse automatique ou maquette didactique- Monte charge + micro-ordinateur + logiciel- Maquettes ou dossiers techniques de quelques systèmes automatisés.

Critères d’évaluation - Le fonctionnement d’un système technique est correctement décrit par un GRAFCETd’un point de vue de la P.C

40

Le GRAFCET d’un point de vue de la partie commande

( Le GRAFCET P.C. )

1412

M2M1

C1

C2

S2

S1

S3

S4

S5

14

12


Tapi

sd’

arriv

ée

Piéce

Bande de transfert


41

Le GRAFCET d’un point de vue

de la partie commande


Système technique : « Poste automatique de pliage »

1 - Description :

Le système ci-dessous, permet de plier automatiquement des pièces en tôle, ce système se compose de :

• Un dispositif de transfert.• Un dispositif de pliage.• Un dispositif d’évacuation.

14

12

14

12

Poinçon P

Matrice

Tôles pliées

M2

M1

C1

C2

Stockage despièces en tôle

Tôles à plier

Tapis roulant

Contacteur KM

Moteur électrique M

S0

l10

l11

l20

l21

S1

Automate

SECURITELes tôles pliées par ce système présententdes arêtes vives et risquent de tomber pendant l’évacuation.

1) Quels sont les dangers prévus ?2) Quelles sont les précautions à prendre ?


42


Un appui sur le bouton poussoir départ cycle S0 entraîne :- Le transfert de la pièce en tôle par le tapis : grâce à un moteur M commandé parun contacteur KM jusqu'à l’action sur le capteur S1.- Le pliage de la pièce en tôle : descente et montée du poinçon P par le vérin C1(vérin pneumatique double effet) commandé par un distributeur M1.- L’évacuation de la pièce : rotation de la matrice autour de son axe d’articulationpar le vérin C2 (vérin pneumatique double effet) commandé par un distributeur M2.


3-1) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.C. du système(élément recevant l’ordre ou élément envoyant l’information).

KM S0 M S1 M1 l10

M2 l11 l20 C1 l21 C2

N° dela tâche



Préactionneurcorrespondant

Capteur détectantla fin de l’action

0 Attendre ........................... ........................... ................................

1 Transférer la pièce ........................... ........................... ................................

2Faire descendre le

poinçon pour plier la pièce........................... ........................... ................................

3 Faire monter le poinçon ........................... ........................... ................................

4Faire tourner la matricepour évacuer la pièce

........................... ........................... ................................

5Faire retourner la matrice

à sa position initiale........................... ........................... ................................

3-2) Compléter le tableau suivant, en indiquant les éléments technologiques.


43


Activité 1

Système technique : " Poste automatique de transfert des pièces "

1 - Présentation :

C’est un système permettant le transfert des pièces d’un endroit à un autre.


Le système est au repos, la présence d’une pièce sur le banc de transfert amenée parle tapis d’arrivée et détectée par le capteur S1 entraîne le transfert de la pièce par :

a/ Son déplacement vers la gauche qui est assuré par le vérin C1 commandé parle distributeur M1 puisb/ Son déplacement vers le tapis d’évacuation qui est assuré par le vérin C2commandé par le distributeur M2.

Remarques : Le déplacement de la pièce sur les tapis d’arrivée et d’évacuation nefait pas partie de notre étude.


3-1) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.C. du système.

M2 S3 M1 S2 S1

S5 C1 S4 C2

1412

M2M1

C1

C2

S2

S1

S3

S4

S5

14

12


Tapi

sd’

arriv

ée

Piéce

Bande de transfert


44


3-3) Compléter le GRAFCET d’un point de vue de la partie commande.

N° dela tâche





0 Attendre ................................

1Faire déplacer la pièce

vers la gauche........................... ........................... ................................

2Faire déplacer la pièce

vers le tapis d’évacuation........................... ........................... ................................

3Faire reculer

la tige de vérin C2 ........................... ........................... ................................

4Faire reculer

la tige de vérin C1........................... ........................... ................................

0

1

2

3

4


45

Activité 2

Système technique : " Trémie doseuse "

1 - Présentation :Une trémie doseuse est destinée à doser puis charger les produits en poudre dans

des boites.


Le système est au repos, la présence d’une boite vide sous la trémie est détectéepar un capteur S ( détecteur photo-électrique ); ce qui provoque le départ du cycle.

- Pour préparer une dose du produit • Le clapet 2 avance pour fermer le doseur par le vérin C2 (vérin pneumatique àdouble effet) commandé par le distributeur M2.• Le clapet 1 recule pour laisser écouler le produit dans le doseur durant 10s par levérin C1 (vérin pneumatique à double effet) commandé par le distributeur M1, puisavance pour fermer de nouveau la trémie.- Lorsque la dose est prête, le clapet 2 recule et libère le produit qui descend pargravité dans la boite et le système revient au repos.

Remarques :Le déplacement des boites par le tapis roulant ne fait pas l’objet denotre étude.

TrémieProduit

Clapet 1

Doseur

Moteur M

Contacteur KM

Boite

Tapis roulant

14 12

14 12

M1

C1

C2

l10l11

l20 l21

S

M2

Clapet 2


46


3-1) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.C. du système.


M2 l11 M1 l21 l20

S C1 l10 C2

N° dela tâche





0 Attendre ................................

1 Faire avancer le clapet 2 ........................... ........................... ................................

2 Faire reculer le clapet 1 ........................... ........................... ................................

3 Attendre 10s Temporisateur T T t / 3 / 10s

4 Faire avancer le clapet 1 ........................... ........................... ................................

5 Faire reculer le clapet 2 ........................... ........................... ................................

0

1

2

3

4

5

3-3) Compléter le GRAFCET d’un point de vue de la partie commande.


47

Activité 3


1 - Présentation :Le système ci-dessous représente une maquette de monte charge permettant le

transfert d’une charge d’un étage à un autre.Le monte charge est composé d’un axe linéaire motorisé par un moteur à courant

continu positionné verticalement, et d’un boîtier support contenant les alimentationset le pupitre de commande.




2 - Fonctionnement :Au repos la cabine du monte charge est au niveau 0 (elle est supposée chargée).Une impulsion sur S1 entraîne la montée de la cabine jusqu'àS4 où elle marque un temps d’arrêt de 60s réservé à ladécharge puis elle descend vers le niveau 0 (S3 actionné).- KM1 est un préactionneur qui commande le moteur dansle sens M+ pour réaliser la montée de la cabine.- KM2 est un préactionneur qui commande le moteur dansle sens M- pour réaliser la descente de la cabine.- H0, H1 et H2 : sont des lampes de signalisation quiinforment l’utilisateur du niveau de la cabine.

S5

S4

S3


48

3- Travail demandé :

3-1) Mettre en œuvre et simuler le fonctionnement du système " monte charge ".3-2) Mettre une croix devant l’élément observé dans la zone de la P.C. du système.

3-3) Compléter le tableau d’identification des éléments technologiques :

3-4) Compléter le GRAFCET d’un point de vue de la partie commande :

N° dela tâche





0 Attendre H0 ................................

1Monter la cabine au

niveau 1........................... ........................... ................................

2 Attendre 60s au niveau 1Temporisateur T

H1T t / 2 / 60s

3Descendre la cabine au

niveau 0 ........................... ........................... ...........................

0

1

2

3

KM1 S5 M S4 H2 S0

S3 S2 KM2 S1 H0 H1


49

Activité 4


1 - Mise en situation :

Le système ci-dessous représente la maquette de monte charge étudiée dans l’activité précédente.On désire remplacer le cycle de fonctionnement par un autre décrit par le

GRAFCET d’un point de vue du système suivant :

10

20

30

40

50

60

Attendre au niveau 0

Appel à l’étage 1 et charge au niveau 0

Faire monter la charge au niveau 1

Charge au niveau 1

Attendre 60s au niveau 1

Temps 60s écoulé

Faire monter la charge au niveau 2

Charge au niveau 2

Attendre au niveau 2

Appel à l’étage 0

Faire descendre la charge au niveau 0

Charge au niveau 0


50

- Tableau des affectations relatif au logiciel " MENTOR GRAF " :


2-1) Compléter les GRAFCET d’un point de vue de la partie commande :a) En adoptant les symboles normalisés.b) En adoptant les Label utilisés par le logiciel d’exploitation du système monte charge.

Désignation Symboles normalisés Label " MENTOR GRAF "

Monter la charge KM1 CM

Descendre la charge KM2 CD

Attendre T Laisser la case vide

Niveau 0 atteint S3 ex 17



Appel à l’étage 0 S0 ae0



Attendre au niveau 0 H0 L0



10

20

30

40

50

60

H0

H2

H1 T

S.S3

S0

10

20

30

40

50

60

CM

CM

ex17


51

2-2) On demande de programmer ce GRAFCET sur micro-ordinateur en utilisant lelogiciel " MENTOR GRAF "et de simuler le fonctionnement.

3 - Mode opérateur :

3-1) Lancer le logiciel mentor en double cliquant sur l’icône :

- L’écran de l’éditeur apparaît :

3-2) Activer l’écran de l’éditeur en cliquant sur l’icône :

3-3) Dessiner le GRAFCET

Les outils à usage général du logiciel " MENTOR GRAF " sont donnés par les différentes icônes suivantes

Déplacer

Effacer un symbole

Relier des symboles

Editer un texte


52

Les symboles de GRAFCET utilisés par le logiciel " MENTOR GRAF " sont :

3-4) Sélectionner l’icône relative au symbole désiré (exemple étape initiale) ,pointer la sourie à l’endroit où on veut placer le symbole et cliquer sur le boutongauche de la sourie.

3-5) A la fin de l’édition des étapes et des transitions, fermer le GRAFCET par unboucle de retour :

- Sélectionner le point de départ.- Donner la position de la ligne de retour (à gauche du GRAFCET).- Sélectionner le point d’arrivé .

3-6) Numéroter les étapes : sélectionner puis Editer Numération

étape initiale

étape

transition retour


53

3-7) Définir les actions et les réceptivités :

- Sélectionner l’icône relative pour éditeur de texte :

- Cliquer sur la case de l’activité ou sur la transition (exemple activité de l’étapeinitiale) :Sélectionner puis , choisir l’action correspondante L0 et répondre toujours par

3-8) Vérifier le GRAFCET et simuler le fonctionnement :

- Sélectionner et choisir - Un autre menu s’affiche, activer les fenêtres : et .- Donner les conditions d’évolution du GRAFCET sur les variables d’entrée et observer le fonctionnement.

3-9) Vérifier le fonctionnement sur la maquette du monte charge.

Ajouter

Générer SimulerVariables

Liste des actionsOK

Animer


54

EVALUATION FORMATIVE

Système proposé : Système de décapage par immersion

a) Mise en situation :

Le système présenté ci-dessous sert à nettoyer des pièces métalliques pour lespréparer à la peinture. Cette opération est réalisée par immersion de ces piècesdans un produit décapant.

b) Constitution du système :

Le système est constitué par :• Un automate programmable et un pupitre de commande.• Une unité de déplacement de la pièce verticalement et horizontalement.• Une cuve contenant un produit décapant.

c) Fonctionnement :

L’action sur le bouton de départ cycle S0 au niveau du pupitre provoque dans l’ordre :- Le transfert de la pièce à décaper • La montée de la pièce à décaper : Mouvement vertical animé par le moteur M1commandée par le contacteur KM11 jusqu’à l’action sur le capteur S2 .• Le déplacement de la pièce à décaper vers la droite : Mouvement horizontalanimé par le moteur M2 commandé par le contacteur KM12 jusqu’à l’action surle capteur S4.

Cuve de produit décapant

Zone de chargement Zone de décapage Zone de déchargement

Pup

itreS0

S6

S1

S2

S3 S4 S5

M1

M2


55

• La descente de la pièce à décaper : Mouvement vertical animé par le moteur M1commandé par le contacteur KM21 jusqu’à l’action sur le capteur S1.

- L’immersion de la pièce dans la cuve de produit décapant pendant un temps de5 mn : assuré par un temporisateur T.

- Le transfert de la pièce décapée dans l’ordre:

• La montée de la pièce décapée : Mouvement vertical animé par le moteur M1commandé par le contacteur KM11 jusqu’à l’action sur le capteur S2 .

• Le déplacement de la pièce décapée vers la droite : Mouvement horizontal animé parle moteur M2 commandé par le contacteur KM12 jusqu’à l’action sur le capteur S5.

• La descente de la pièce décapée : Mouvement vertical animé par le moteur M1commandé par le contacteur KM21 jusqu’à l’action sur le capteur S1.

- Attendre pour décharger la pièce décapée.Après déchargement l’opérateur actionne un bouton poussoir S6 pour faire retourner le système à sa position initiale (Le mouvement horizontal vers la gaucheest assuré par le moteur M2 commandé par le contacteur KM22).

N.B. : - Le chargement et le déchargement de la pièce est manuel.

- M1, M2 : deux moteurs électriques à deux sens de marche :• M1+ : Pour réaliser l’opération de la montée.• M1- : Pour réaliser l’opération de la descente.• M2+ : Pour réaliser l’opération du déplacement vers la droite.• M2- : Pour réaliser l’opération du déplacement vers la gauche.

Travail demandé :

1) Compléter les tâches décrivant le fonctionnement du système, sans préciser latechnologie utilisée :

- Tâche 0 : Attendre pour charger la pièce.

- Tâche 1 : ................................................................................................................

- Tâche 2 : Immerger la pièce dans la cuve de produit décapant pendant 5mn.

- Tâche 3 : ................................................................................................................

- Tâche 4 : Attendre pour décharger la pièce.


56

2) Compléter le tableau suivant en indiquant les tâches ainsi que leurs conditionsde début et de fin.

N° de latâche


Condition de débutde la tâche

Condition de la finde la tâche

0Attendre pour charger

la pièce..................................................................

.................................

.................................

1..........................................................................................................

.................................

.................................Pièce transférée dans la

cuve de décapage

2Immerger la pièce dans la cuve de

produit décapant pendant 5mn..................................................................

.................................

.................................

3..........................................................................................................

.................................

.................................Pièce transférée dans lazone de déchargement

4Attendre pour décharger

la pièce..................................................................

.................................

.................................

4) Compléter les GRAFCET d’un point de vue de la partie opérative et d’un pointde vue de la partie commande.

0

1

2

3

4

3) Compléter le GRAFCET d’un point de vue du système relatif au fonctionnementdonné.


57

GRAFCET d’un point de vue de la P.O. GRAFCET d’un point de vue de la P.C.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

CHAPITRE 2 Définition graphique d’un produit

Leçon n°1 : Le dessin d’ensemble

Référence programme, objectifs spécifiques :Lire un dessin d’ensemble.

Objectif de la séquence :- Décrire le fonctionnement des mécanismes.- Lire un dessin d’ensemble.

Prérequis :- Liaisons mécaniques.- Projection orthogonale.- Coupe simple.

Connaissances nouvelles :Consolider les connaissances sur la lecture d’un dessin d’ensemble.

Documents et matériels utilisés :- Mini-perceuse avec support.- Coupe tubes.- Perforatrice.- Dessin d’ensemble du poussoir pour capteur de position de porte.

Critères d’évaluation :- Lecture d’un dessin d’ensemble rappelée correctement.- Différentes activités pratique réussies.

58


59

En observant le fonctionnement du système technique " mini-perceuse avec support ", compléter le modèle fonctionnel suivant :

Activité 1 :Système technique : « Mini perceuse avec support »1 - Analyse fonctionnelle :

Fonctions Solutions Composants Repères

Fixer la mini-perceusesur son support.

Assurer une liaison encastre-ment par pincement.

Collier ..................................

1514

Régler en hauteurla mini-perceuse

Positionner la mini-perceuse.Support .................................

15

Maintenir en position la mini-perceuse

Guide .................................................................... ..................................

1012

...................

...................

Assurer la descente de lamini- perceuse

Transmettre l’énergie fourniepar l’utilisateur au support (1).

Levier ........................ (3+17+18+4)

Guider en translation le sup-port (1).

................................... .......................

Lier le collier (15) au support(1).

................................... .......................

Assurer le retour de lamini-perceuse

Utiliser un élément élastique. ................................... .......................

Plaques

Plaques

Mini-perceuse avec support

2 - Lecture du dessin d’ensemble

Le dessin d’ensemble


60

ECHELLE 1:2

ETABLISSEMENT

MINI - PERCEUSEAVEC SUPPORT

Nom :

Date :

Numéro : 00


61

ECHELLE : 1:2

ETABLISSEMENT

MINI - PERCEUSEAVEC SUPPORT

Nom :

Date :

Numéro : 00

19 1 Mini-perceuse Fournie18 1 Poussoir C25 Acier17 1 Tige C35 Acier 16 1 Plaque support PF 21 Plastique

15 1 Collier Al Si 12 Alliaged’aluminium

14 1 Vis C HC,M4-20 NF E 25-12513 1 Ecrou à oreilles, M612 1 Bague épaulée C35 Acier 11 1 Goujon M6-30,bm 20

10 1 Guide Al Si 12 Alliaged’aluminium

9 1 Vis C HC,M4-12 NF E 25-1258 1 Vis C HC,M6-16 NF E 25-1257 1 Rondelle plate M6 U NF E 25-5186 1 Rondelle spéciale C35 Acier 5 1 Colonne C35 Acier 4 1 Goupille cylindrique 2 - 8 NF E 24-4753 1 Levier C25 Acier 2 1 Ressort 51 Cr V4 Acier 1 1 Support Al Si 12 Alliage

d’aluminiumRep Nb Désignation Matière Référence

SECURITEDans une opération de perçage, leforet tourne à une grande vitesse etl’utilisateur doit maintenir la plaque.

Que risque - t - on ?Que faut - il prévoir ?


62

ECHELLE : 1:1

ETABLISSEMENT

COUPE TUBESNom :

Date :

Numéro : 00


63

ECHELLE : 1:1

ETABLISSEMENT

COUPE TUBESNom :

Date :

Numéro : 00

Activité 2 : COUPE TUBES

11 2 Coulisseau EN AB-43 000 Alliage d’aluminium

10 1 Axe de galet C22 Acier 9 2 Galet EN AB-43 000 Alliage d’aluminium

8 2 Goupille élastique, épaisse 4-8 NF E 25-4757 1 Lame 100 Cr 6 Acier 6 1 Molette 100 Cr 6 Acier 5 1 Vis C S,M4-14 NF E 25-127 4 1 Vis C S,M4-14 NF E 25-1273 1 Corps EN AB-43 000 Alliage d’aluminium

2 1 Vis de manœvre C35 Acier 1 1 Bouton de manœvre PF21 Plastique

Rep Nb Désignation Matière Référence

SECURITELes tubes de canalisation en cuivre cou-pés par ce coupe tubes présentent desarrêtes vives, d’ou le risque de blessurede la peau de l’utilisateur.Faire une recherche par binôme pourdéterminer les remèdes possibles.


64

1- Présentation :

Le coupe tubes permet de couper les tubes decanalisation en cuivre.


A) Analyse fonctionnelle :

En se référant au coupe tubes accompagnéde son dessin d’ensemble page 62, expliquerbrièvement comment s’effectue l’opération dedécoupage.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………….....................................................................................................................…

B) Lecture de dessin d’ensemble :

a- En se référant au dessin d’ensemble de coupe tubes page 62, compléter surla vue éclatée ci-dessous les six repères non indiqués.


65

b- Le coupe tubes est composé de six classes d’équivalence cinématique (A, B, C, D ,E et F).

A = {3,5,8} ; B = {4,10,11} ; C = {1 ;2} ; D = {6} ; E = {9} ; F = {9’}.

Indiquer sur le graphe de liaisons ci-dessous les noms des liaisons entre lesclasses et compléter le schéma cinématique du coupe tubes.

c- Justifier le choix du matériau du corps (3) .

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………….............................................................................................................………………............................................................................................................

d- Quel est le rôle des galets (9) ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………….............................................................................................................………………............................................................................................................

e- Pourquoi le coulisseau (11) est – il en deux parties ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………….............................................................................................................………………............................................................................................................


66

ECHELLE : 1:1

ETABLISSEMENT

PERFORATRICENom :

Date :

Numéro : 00

9 2 Goupille de positionnement Stubs Acier

8 17 1 Bouton PF 21 Plastique 6 1 Poinçon C 60 Acier 5 1 Rondelle plate M 6 U NF E 25-514 4 1 Anneau élastique pour arbre, 6 x 1,5 NF E 22-1633 1 Ressort 51 Cr V4 Acier 2 1 Corps S235 Acier 1 1 Socle S235 Acier


Activité 3 : PERFORATRICE


67

2-3- Compléter la nomenclature en désignant l’élément repère (8).

3) Etude technologique:

- Quelle est la fonction de l’élément repère (8) ? ………………………………………………………………………..………………………………………………………………………….....................………………………..……

- Relever sur le dessin d’ensemble de la perforatrice page 66 la course du poinçon (6). ………………………………………………………………………..………………………………………………………………………….....................………………………..……

- Quelle est la fonction du ressort repère (3) ?………………………………………………………………………..………………………………………………………………………….....................………………………..……

- Pourquoi le poinçon (6), les goupilles de positionnement (9) et la vis (8) ne sont - ils pas hachurés sur la coupe A-A ? ………………………………………………………………………..………………………………………………………………………….....................………………………..……

- Quelle est l’épaisseur maximale des feuilles qu’on peut perforer ?………………………………………………………………………....……………………..………………………………………………………………………....……………………..

1) Description :

La perforatrice représentée ci-contre permet de perforer des feuilles pour les mettre dans des classeurs à anneaux.

2) Lecture du dessin d’ensemble:

2-1- Colorier sur le dessin d’ensemble de la perforatrice page 66:

- Les pièces mobiles par rapport au socle (1) en vert.- Les pièces fixes en rouge.

2-2- Compléter le schéma technologique relatif à la position basse.


68


POUSSOIR POUR CAPTEUR DE POSITION DE PORTE

1) Fonction :

Cet appareil fait partie d’un dispositif de sécurité des trains. Le conducteur doit, eneffet, être certain que les portes sont fermées avant le départ.

Ce dispositif permet de fermer le circuit électrique lorsque toutes les portes sontfermées.

2) Description :

Le poussoir est solidaire d’un longeron soutenant la carrosserie du wagon. Le cap-teur est fixé sur ce même longeron. Une ferrure en pente est solidaire de la porte. Elleapparaît sur le schéma explicatif précédent comme une surface inclinée en contactavec le galet (3).


69

ECHELLE : 1:1

ETABLISSEMENT

POUSSOIRE POURCAPTEUR DE

POSITION DE PORTE

Nom :

Date :

Numéro : 00

9 2 Anneau élastique pour arbre, 14 x 1 NF E 22-163

8 1 Vis C HC à téton long, M6-10 NF E 25-125 7 1 Ecrou Hm,M6 NF E 25-401 6 1 Vis H, M6 - 25 NF E 25-112 5 1 Ressort 51 Cr V4 Acier 4 1 Axe C60 Acier 3 1 Galet C60 Acier 2 1 Tige C22 Acier 1 1 Corps EN-GJL-150 Fonte



70

3) Analyse fonctionnelle :

En se référant au schéma explicatif page 68, compléter le schéma fonctionnel dusystème en indiquant les principaux éléments fonctionnels.

4) Etude technologique :

a- En se référant au dessin d’ensemble page 69, compléter le tableau suivant encochant la bonne case pour donner l’état de la porte et la position de la tige (2).

b- Relever sur le dessin d’ensemble la course maximale de la tige (2)................................................................................................................................................................................................................................................................c- Nommer l’organe qui limite cette course................................................................................................................................................................................................................................................................

d- Quel est le rôle du ressort (5) ?............................................................................................................................................................................................................................................................... e- Quel est le rôle de l’écrou (7) ?...............................................................................................................................................................................................................................................................

f- Sur la vue de face en coupe A-A, repasser en couleur les surfaces qui assurentle guidage en translation de la tige (2)................................................................................................................................................................................................................................................................

Porte Tige (2)

Ouverte Fermée Position basse Position haute

71


Leçon n°2 : La cotation fonctionnelle

Référence programme, objectifs spécifiques :- Identifier les conditions fonctionnelles sur un dessin d’ensemble.- Déterminer et calculer une cote fonctionnelle.- Placer une cote fonctionnelle sur un dessin de définition.

Objectif de la séquence :- Inscrire les cotes tolérancées.- Identifier les conditions fonctionnelles sur un dessin d’ensemble.- Tracer les chaînes de cotes.- Déterminer et calculer une cote fonctionnelle.- Placer une cote fonctionnelle sur un dessin de définition.

Prérequis :- Lecture d’un dessin d’ensemble.- Dessin de définition des pièces mécaniques.

Connaissances nouvelles :- Les cotes conditions.- Traçage et calcul des cotes fonctionnelles.

Documents et matériels utilisés :- Mini-perceuse avec support.- Coupe tubes.- Dessins d’ensemble du tiroir, du poussoir pour capteur de position de porte et de la poulie de transmission.

Critères d’évaluation :- Chaînes minimales de cotes correctes.- Equations et calculs corrects.- Cotes fonctionnelles, indiquées sur le dessin de définition correctes.

T4


72

I - ACTIVITÉ DE DÉCOUVERTE :


Le dessin ci-contre représente un tiroir de table. Il est constitué :

- d’un support (1).- d’un montant (2).- d’une table (3).


a- La liaison entre le montant (2) et lesupport (1) est une liaison glissière. D’après le dessin ci-contre, le montant(2) peut-il translater facilement ?

............................................................................................................................

...................................................................................................................................

............................................................................................................................

...................................................................................................................................

b- Pour que le tiroir puisse translater par rapport à la table (3) et le support (1), quefaut-il avoir entre les pièces (1) et (2) ?

............................................................................................................................

...................................................................................................................................

............................................................................................................................

...................................................................................................................................

c- Sur le dessin partiel ci-dessous, compléter les limites du montant (2).

La cotation fonctionnelle

« Tiroir de table »


73

Activité 1 : « Mini-perceuse avec support »

1) Tracer les chaînes minimales de cotes qui installent les conditions " Ja " et " Jb ".

2) Ecrire les équations donnant :

3) Calculer a12 et b1, sachant que :

4) Reporter les cotes fonctionnelles obtenues sur les dessins de définition des pièces ci-dessous.

JaMax =…………………………….

Jamin =…………………………….

JbMax =……………………………

Jbmin =…………………………….

a12 Max =

a12 min =

b1 Max =

b1 min =

a12 =

b1 =

II - ACTIVITÉS DE TRAVAUX PRATIQUES :


74

Activité 2 : « Coupe tubes »

On donne ci-contre le dessin partield’un coupe tubes.

Travail demandé :

1) Tracer sur ce dessin les chaînesde cotes relatives aux cotes conditions «Ja» et «Jb».

2) Reporter les cotes fonctionnellessur les dessins des pièces donnéesci-dessous.

3) Calculer les cotes limites de a10 sachant que :

............................................................................................................................

..................................................................................................................................

............................................................................................................................

..................................................................................................................................

............................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................


75

Activité 3 : « Poussoir pour capteur de position de porte »

1) Tracer la chaîne minimale de cotes qui installe la condition « Ja ».

2) Ecrire les équations donnant :

JaMax=......................................................................................................................

Jamin=......................................................................................................................

3) Calculer a4 sachant que : Ja = 1 ; a9 = a9’ = 2 ; a2 = 50

a4Max =....................................................................................

a4min =.....................................................................................

4) Reporter la cote fonctionnelle obtenue sur le dessin de définition de l’axe (4).

a4 =

0+ 0,060

0,5± 0,1


76


POULIE DE TRANSMISSION


Le dessin ci-contre représente un tendeur de courroie constitué essentiellement par une poulie (3)guidée en rotation sur l’axe (2).


a- Donner l’utilité de chaque cote condition donnée sur le dessin ci-dessus.

Ja: .............................................................................................................................

Jb : ............................................................................................................................

Jc : ............................................................................................................................

b- Tracer les chaînes de cotes relatives aux cotes conditions Ja, Jb et Jc.

c- Reporter sur le dessin de définition de l’axe (2) les cotes fonctionnelles trouvées.

d- En se référant à la chaîne de cotes relative à la cote condition Jb, calculer la cote

fonctionnelle b2 sachant que : 0,5 ≤ Jb ≤ 1,5 ; b1 =15±0,1

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

...................................................................................................................................


Leçon n°3 : Le dessin de définition

Référence programme, objectifs spécifiques :- Représenter une pièce extraite d’un dessin d’ensemble.

Objectif de la séquence :- Rappeler la projection orthogonale.

Prérequis :- Lecture d’un dessin d’ensemble.- La coupe simple.

Connaissances nouvelles :- Consolider les connaissances sur la représentation graphique d’une pièce.

Documents et matériels utilisés :- Mini-perceuse avec support.- Micro-ordinateur + logiciel " AutoSketch ".- Dessins d’ensemble d’un bouton poussoir et d’une bride hydraulique.

Critères d’évaluation :- La représentation graphique d’une pièce rappelée correctement.- Différentes activités pratiques réussies.

77


78

Activité 1 : « Mini-perceuse avec support »Travail demandé :D’après le dessin d’ensemble page 60 (manueld’activités), compléter la représentation du support(1) à l’échelle 1:1 par:

-Vue de face; - Vue de droite; -Vue de dessuscoupe A-A; -Section sortie B-B.

ECHELLE : 1:1 MINI - PERCEUSEAVEC SUPPORT

Nom :

Date :

Numéro : 00

1 1 Support Al Si 12 Alliage d’alum


ETABLISSEMENT

Le dessin de définition


79

ECHELLE : 1:1 MINI - PERCEUSEAVEC SUPPORT

Nom :

Date :

Numéro : 00

15 1 Collier Al Si 12 Alliage d’alum


ETABLISSEMENT

Activité 2 : « Mini-perceuse avec support »Dessin assisté par ordinateur (D.A.O.)Données : Le fichier informatique représentant ledessin d’ensemble du support de la mini-perceusesur AutoSketch.Travail demandé : Récupérer à partir de ce fichierles éléments nécessaires relatifs au collier (15),pour réaliser le dessin de définition de ce dernier,sur format A4 vertical et à l’échelle 1 :1 en :

- Vue de face.- Vue de dessus en coupe C-C.


80

Démarche à suivre:

Lancement de séquence de travail :

- Mettre l’ordinateur en marche ( unitécentrale et moniteur).- A partir du bureau de Windows cliquer deux fois sur l’icone ci-dessous.

- Sélectionner annuler pour com-mencer un nouveau dessin.

Présentation de la fenêtre d’ AutoSketch :

La fenêtre AutoSketch apparaît àl'écran lors du démarrage du programme. Elle constitue votreespace de création. Elle contient deséléments que vous utilisez pour créerles dessins(designs) et recevoir desinformations les concernant.L'illustration ci-contre montre les principaux éléments de la fenêtre d’AutoSketch.- Faire apparaître le dessin d’ensembledu support de la mini-perceuse surl’écran .

- Cliquer sur Chercher le fichierMin-per.SKF

- Sélectionner le fichierindiqué.- Cliquer sur le boutonouvrir.


81

Création du dessin de la pièce (15) seule :

Un dessin d’ensemble sur AutoSketch doit être tracé sur une multitude de plansqui se superposent comme pourraient le faire des feuilles de calques. Chaque planpossède un NOM.

Exemple :La pièce (15) est dessinée sur :15 : dessin de la pièce (15)15H : Hachure de la pièce (15)

Isolement de la pièce (15) seule sur l’écran : - Rendre courant le plan 15.

- Désactiver les autres plans Outil / options graphiques / calques /

Sélectionner les calques / Masqué/OK.


82

Récupérer les éléments concernant la pièce (15):

- Sélectionner l’ensemble des objets de la pièce (15) dans une fenêtre.- Edition / Copier.- Ouvrir un nouveau document : Fichier/ / Gabarit/A4V.- Edition / Coller.- Cliquer dans la zone graphique.- Fichier / (au nom de votre groupe exp : 2S3-G2).

Manipulation:

Insérer le plan de coupe C-C :- Explorateur de symbole .- Sélectionner le plancoupe / Courant / Fermer.- F4 / Entrer le point de base / Intersection des deux axes. Nommer la vue coupée C-C :Compléter chacune des vues demandées :Utiliser les commandes : Effacer, Couper, Miroir, Prolonger, Ajuster etc..Hachurer :- Ajouter un nouveau calque 15H / Rendre ce calque courant.- Motifs des hachures : Outils / Options graphiques / choisir les paramètres desmotifs.- Sélectionner la zone à hachurer / .Sauvegarder le travail . Quitter AutoSketch : Fichier / .


83

ECHELLE : 2:1

ETABLISSEMENT

BOUTON POUSSOIRNom :

Date :

Numéro : 00

12 2 Vis sans tête HC, M3-7 NF E 27-18311 2 Vis CS, M3-6 NF E 25-12710 1 Vis FB S, M3-20 NF E 25-1249 1 Ressort 51Cr V 4 Acier8 1 Borne Cu Pb 1 P Alliage de cuivre7 1 Rondelle de contact Cu Pb 1 P Alliage de cuivre6 1 Cylindre de poussée PA 6/6 Plastique 5 1 Poussoir PA 6/6 Plastique 4 1 Ecrou hexagonal Cu Sn 8 Alliage de cuivre3 1 Ecrou hexagonal Cu Sn 8 Alliage de cuivre2 1 Douille Cu Sn 8 Alliage de cuivre 1 1 Corsp PA 6/6 Plastique


Activité 3 : « Bouton poussoir » A-A


84

Travail demandé :a- Colorier en vert sur le dessin d’ensemble dubouton poussoir le corps (1)b- Compléter le dessin de définition du corps(1) à l’échelle 2 :1 par :

-Une vue de face coupe A-A.-Une vue de gauche.- Une vue de dessus .

c) Inscrire les cotes des surfaces fonctionnelles

ECHELLE : 2:1

BOUTON POUSSOIRNom :

Date :

Numéro : 00

1 1 Corps PA 6/6 Plastique


ETABLISSEMENT


85

EVALUATION FORMATIVE : « Bride hydraulique »

ECHELLE : 2:1 BRIDE HYDRAULIQUE

Nom :

Date :

Numéro : 00ETABLISSEMENT

11 1 Vis spéciale C35 Acier10 1 Chape S235 Acier9 1 Vis sans tête à téton long HC, M6 - 28 NF E 27-1838 1 Ecrou Hm, M6 NF E 25-4017 1 Axe levier C35 Acier6 1 Levier C35 Acier5 1 Couvercle S235 Acier4 1 Ressort 51Cr V 4 Acier3 1 Joint torique, 22 x 2 EPM Elastomère2 1 Piston C60 Acier 1 1 Corsp S235 Acier



86

Travail demandé :

a- Sur la vue de gauche repasser avec les mêmes couleurs les arêtes colorées sur la perspective du corps (1).

b- Représenter la section sortie B-B.

ECHELLE : 2:1 BRIDE HYDRAULIQUE

Nom :

Date :

Numéro : 00

1 1 Corps S235 Acier


ETABLISSEMENT

CHAPITRE 3 Comportementdes matériaux

Leçon : Traction simple

87

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous-système ou d’un mécanisme accompagné de son dossiertechnique :- Découvrir certaines caractéristiques mécaniques des matériaux.- Etudier la résistance d’un composant sollicité à la traction simple.

Objectifs spécifiques de la séquence :- Découvrir certaines caractéristiques mécaniques.- Déterminer la contrainte.- Vérifier la condition de résistance.

Prérequis :- Identification des sollicitations simples.- Lecture d’un dessin d’ensemble.

Connaissances nouvelles :- Les caractéristiques mécaniques.- Les notions de contrainte.- Les conditions de résistance.- Relation contrainte déformation.

Documents et matériels utilisés : - Dessins d’ensemble de quelques mécanismes.- Machine d’essai de traction.- Eprouvettes cylindriques en acier, laiton et aluminium.- Pointeau, marteau, reglet et pied à coulisse.

Critères d’évaluation : - Formules appliquées correctement.- Caractéristiques mécaniques correctes et calcul juste.- Traçages corrects des diagrammes.

Comportement des matériauxChapitre 3

88


L’essai de traction permet de reconnaître les caractéristiques mécaniques d’unmatériau afin de pouvoir dimensionner les pièces dans un mécanisme.

2) Tableau des valeurs :

Remplir le tableau suivant.

3) Déroulement de l’essai :

Eprouvette N°1 :

- Repérer par deux coups de pointeau la longueur L0 sur les deux éprouvettes.

- Régler l’aiguille du manomètre à zéro.- Visser l’éprouvette dans les mors jusqu’au fond de filet.- Remettre le comparateur à la position zéro.- Augmenter la pression en tournant la manivelle dans le sens horaire et inscrire sur les tableaux suivants les allongements Δl de l’éprouvette, puis calculer les

allongements unitaires et les contraintes correspondantes

Activité 1 : « Essai de traction »

σ

↑

ΔlL0

Δl (mm)

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 ........ ........ ........F (N)

(N/mm2)

↑

ΔlL0

σ

↑

Eprouvette Forme Matière

N°1

Cylindrique

Laiton

N°2 A. alu

Traction simple


89

Δl (mm)

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 ........ ........ ........F (N)

(N/mm2)

↑

ΔlL0

σ

↑

Eprouvette N°2 :

4) Traçage des diagrammes :

Tracer les diagrammes (contrainte en fonction de l’allongement unitaire) sur le mêmegraphe.

Echelles :- Allongement unitaire : 1 mm ……….- Contrainte normale : 1 mm ……….

(N/mm2)σ

↑

ΔlL0


90

5) Détermination des caractéristiques mécaniques des éprouvettes :

6) Conclusion :

A partir des diagrammes traçés à la page 89 et des éprouvettes rompues, déterminerles caractéristiques mécaniques suivantes.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................


91

On donne ci-contrel’enregistrement de l’essaide traction d’une éprouvetteen acier.L’éprouvette a un diamètred = 5 mm et une longueurinitiale L0 = 25 mm.

Elle s’est allongée de Δl = 9,3 mm.

Activité 2 : « Courbe d’essai de traction : (Acier) »

Travail demandé :

1) A partir du diagramme ci-contre, relever : a) la valeur de l’effort detraction en B et calculer larésistance à la rupture Rr..............................................................................................................................................

b) la valeur de l’effort d’extension correspondant à la limite d’élasticité et calculer larésistance élastique Re (limite élastique).

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.................................................................................

Rr = ......................................

Re = ......................................

2) Déterminer le coefficient d’allongement du matériau (A%).

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

................................................................................. (A%) = ......................................

.......................................................................................................................................

.................................................................................


92

Mise en situation :

Le dessin d’ensemble ci-dessous représente une presse à décolleter.

Fonctionnement :

La sortie de la tige (2) du vérin entraîne en translation le poinçon (5) parl’intermédiaire du levier (3) et la biellette (4).

Activité 3 : « Presse à décolleter »

Travail demandé :

Au cours d’une opération de décolletage, l’huile arrive sous une pressionp = 0,5 x 106 Pa et agit sur le piston (2) de diamètre d = 200 mm.

(1Pa = 1N/m2).


93

1) Déterminer la force de poussée du vérin.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2) Equilibre du levier (3) :Pour une position donnée le système « presse à décolleter » étant en équilibre.a- Placer les actions extérieures exercées sur le levier isolé (3) de poids négligeable.

b- En se référant au dynamique donné ci-contre, déterminer

graphiquement les valeurs des actions mécaniques

et exercées sur le levier (3) .

FE

C

↑

FE

↑

F

↑

CF

↑

= ...........................

= ...........................


94

3) En se référant à l’étude de l’équilibre du levier (3), compléter le tableau suivant.

4) Le poinçon (5) en acier de module d’élasticité longitudinal E = 2 x 105 N/mm2 est

soumis à un effort = 42 x 103 N. Il est cylindrique de diamètre d et de longueur

L0 = 150 mm.

Pièces isoléesBilans

des forcesDéformations Sollicitations

Biellette (4)

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

....................................................................................

............................

....................................................................................

Poinçon (5)

F

↑


95

Calculer le diamètre minimal dmini du poinçon pour que sa déformation Δl nedépasse pas la valeur admissible Δladm = 0,01 mm.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

5) La biellette (4) est soumise à deux actions extérieures appliquées en C et D

tel que = = 62 x 103 N.

Calculer sa déformation sachant qu’elle est en acier de module d’Young

E = 2 x 105 N/mm2.

Données : La biellette est de section rectangulaire a x b ( a = 20 mm ; b = 10 mm )

et de longueur L0 = 50 mm....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

FD

↑

CF

↑


96

ÉVALUATION FORMATIVE

Système proposé :

PINCE PANTOGRAPHE1- Description :

La figure ci-dessous représente une pince pantographe à une échelle réduite,constituée par des pièces articulées en (A, B, C, D, E et F) suspendues à un palanélectrique utilisé pour la manutention des charges.L’opération de levage consiste à mettre en contact les patins (4) et (6) avec la chargeà soulever (5). Une fois le palan est actionné, les patins s’appliquent et s’adhèrentconvenablement sur la charge.


97

a) La pièce (1) de section s = 25 mm2 est sollicitée à la traction sous l’effet de lacharge à soulever d’intensité = 100 daN.

- Calculer la contrainte normale maximale de traction......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b) En se référant à la figure précédente de la pince, compléter le tableau suivant.

- Déduire à partir du tableau suivant les matériaux qui conviennent pour que lapièce (1) résiste en toute sécurité. On adopte un cœfficient de sécurité s = 6.

.......................................................................................................................................


P

↑

Nuances S185 S235 S275 S355

Re (N/ mm2) 185 235 275 355

Rp (N/ mm2)

Pièces isoléesBilans

des forcesDéformations Sollicitations

Biellette (2)

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

............................

Patin (4)

CHAPITRE 4 Les fonctions logiques universelles

Leçon n°1 : Rappel sur les fonctions

logiques de base

98

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous système ou d’un mécanisme accompagné de son dossier technique :- Identifier les fonctions logiques universelles sur un schéma structurel de

la partie commande d’un système technique. - Représenter un logigramme.- Simuler des fonctions logiques.- Distinguer le type de circuit intégré logique TTL ou CMOS.

Objectif de la séquence :Rappeler les fonctions logiques de base.

Prérequis :- Les fonctions logiques de base.- Réalisation des fonctions logiques de base.

Connaissances nouvelles :Consolider les connaissances sur Les fonctions logiques de base.

Documents et matériels utilisés :- Monte charge + micro-ordinateur + logiciel.- Barrière automatique + micro-ordinateur + logiciel.- Dossiers techniques de quelques systèmes automatisés.

Critères d’évaluation :- Les fonctions logiques de base sont correctement rappelées


99

Rappel sur les fonctions logiques de base

I) ACTIVITÉ DE DÉCOUVERTE

Système technique : Calculatrice

Dans une calculatrice, le principe de la réalisation d’une opération arithmétique est basé sur desopérateurs élémentaires.Le logigramme ci-dessous représente un additionneur élémentaire permettant de faire la somme de deux nombres à un seul bit.

S =…………………………………………………………………………………………

R =…………………………………………………………………………………………

1) Remplir le tableau suivant en identifiant le nom et le nombre de chaque opérateur.

2) Donner les équations logiques des deux sorties S et R.

Nom de l’opérateur

Nombre


Activité 1 :

Système technique : Radiateur électrique soufflant

1) Présentation :

La figure ci-contre représente un radiateur électriquesoufflant.

≥


100

Ce système permet de chauffer une pièce ( chambre d’enfant, salle de séjour,chambre à coucher … ).Il est équipé :

- d’une résistance chauffante ( R ).- d’un ventilateur entraîné en rotation par un moteur électrique ( M ) pour pulser l’air .- de deux interrupteurs ( S1 ) et ( S2 ) permettant de sélectionner le régime defonctionnement.

2) Fonctionnement :

- Le ventilateur peut fonctionner seul, en actionnant sur l’un des deuxinterrupteurs S1 ou S2- La résistance ne peut fonctionner que si le ventilateur est déjà en marche.- L’arrêt du ventilateur doit nécessairement se produire après l’arrêt de larésistance et non simultanément.


A partir d’une maquette réalisée par le professeur matérialisant la commandede système selon le schéma ci-dessous. ( Les sorties M et R seront remplacéespar des lampes H1 et H2 )

SECURITELe radiateur soufflant est équipé d’unorgane de protection électrique et thermiquecontre le toucher ( Électrocution, brûlure,incendie…).

A partir des documents techniques et d’un site Web,faire une recherche par groupe en donnant plus d’informations sur les organes de protection utilisésdans les appareils électroménagers.

H1

H2

S1 S2


101

a) Compléter la table de vérité suivante en fonction des états logiques de S1 et S2 :

S1 S2 H1 H20 00 11 11 0

b) D’après la table de vérité déterminer les équations logiques de H1 et H2.H1 = ………………............................................………………...................................

H2 =………………............................................………………..................................c) Tracer le logigramme correspondant aux équations logiques de H1 et H2 .

d) Câbler le logigramme trouvé précédemment sur simulateur ou sur maquette d’essai.e) Vérifier le fonctionnement des sorties H1 et H2 sur la table de vérité déjà remplie.

Activité 2 :

Système technique : « Monte charge »

1) Présentation :

La figure ci-contre représente le système monte charge à trois niveaux. Ce système est destiné àtransférer des charges d’un étage à un autre.Pour sa commande on a prévu :- Trois boutons poussoirs d’appel ( S0, S1 et S2 ).- Trois capteurs de présence ( S3, S4 et S5 )- Trois voyants informant l’utilisateur de la position de la cabine ( H0, H1 et H2 ).- Un moteur électrique M à deux sens de marche commandé par deuxpréactionneurs électriques ( Deux relais de commande : voir figure ci-contre ).

KM1 pour la commande de la montée ( CM ). KM2 pour la commande de la descente ( CD ).

2) Fonctionnement :

La cabine est au niveau 3, la commande de la descente de la cabine répond à l’équation logique suivante :KM2 = S5 . ( S1 + S0 )

H1

H2

S5

S4

S3


102

3) Travail demandé :3-1) D’après l’équation de KM2 remplir le tableau suivant :

3-2) a) A partir de l’équation de KM2, compléter le logigramme correspondant.

S5 S1 S0 S1+S0 KM20 0 0 0 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

b) Câbler le logigramme complété sur simulateur ou sur maquette d’essai.c) Simuler et vérifier le fonctionnement de la sortie KM2 sur la table de vérité déjàremplie.

Activité 3 :

Système technique : « Barrière automatique »

1) Présentation

La figure ci-dessous représente le système barrière automatique. Ce système estdestiné à contrôler l’accès des véhicules dans un parking.

S2

M

HV

HR

S1

S0


103

Le choix technologique pour la commande à l’accès au parking est:- Trois capteurs électriques de position (S0, S1 et S2).- Deux voyants (HR : interdiction à l’accès et HV : autorisation à l’accès).- Un moteur électrique M à deux sens de marche assure le mouvement de labarre est commandé par deux contacteurs : - KM1 pour la montée de la barre. - KM2 pour la descente de la barre.

2) Fonctionnement :

La commande de la descente de la barre répond à l’équation logique suivante :KM2 = S0 . S1 . S2

3) Travail demandé:

a) D’après l’équation de KM2 remplir le tableau suivant :

S2 S1 S0 S0 S1 S0 .S1 KM2

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

b) Compléter le logigramme correspondant à l’équation logique de KM2.

c) Câbler le logigramme ci-dessus sur simulateur ou sur maquette d’essai.d) Simuler et vérifier le fonctionnement de la sortie KM2 sur la table de vérité déjàremplie.


104

Activité 4 :

Système technique : « Distributeur automatique d’eau »

1) Présentation

La figure ci-contre représente un distributeur automatiqued’eau. Ce système est exploité par des professionnelsqui fournissent de grandes quantités d'eau froide ou d'eau chaude à 97°C pour préparer du thé, de la tisane et d'autres boissons chaudes.Ce distributeur est équipé de :

- Deux électrovannes ( KA1 : pour distribuer l’eau froide et KA2 : pour distribuer l’eau chaude )- Un capteur S0 pour détecter la présence du gobelet.- Deux boutons poussoirs :

S1 : pour demander de l’eau froide.S2 : pour demander de l’eau chaude.

2) Fonctionnement :

- L’action sur le bouton S1 provoque l’excitation de l’électrovanne KA1 pourdistribuer de l’eau froide.- L’action sur le bouton S2 provoque l’excitation de l’électrovanne KA2 pourdistribuer de l’eau chaude.La distribution de l’eau ne peut être faite qu’à la présence d’un gobelet ( S0 = 1 ).


a) Ouvrir le logiciel WORKBENCH sous Windows .b) Ouvrir le fichier de travail « Activ4 » et s’assurer de la présence dulogigramme ci-dessous sur l’écran.


105

c) A partir du logigramme trouvé,déterminer les équations logiques de KA1 et KA2.

KA1 =........................................................................................................................

KA2 =........................................................................................................................

d) Analyser le fonctionnement et remplir le tableau suivant :

S2 S1 S0 KA1 KA20 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

e) Représenter un autre logigramme correspondant aux équations logiques dessorties de KA1et KA2.

f) Éditer ce logigramme sur le logiciel WORKBENCH .

g) Simuler le fonctionnement des sorties KA1 et KA2 et comparerles fonctionnements obtenus avec les résultats précédents.


Leçon n°2 : Les fonctions logiques

universelles

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous système ou d’un mécanisme accompagné de son dossier technique :- Identifier les fonctions logiques universelles sur un schéma structurel de la partie commande d’un système technique. - Représenter un logigramme.- Simuler des fonctions logiques.- Distinguer le type de circuit intégré logique TTL ou CMOS.

- Objectif de la séquence :- Décrire les théorèmes de Démorgan- Etudier les fonctions logiques universelles

- Prérequis :- Les fonctions logiques de base.- Réalisation des fonctions logiques de base.

- Connaissances nouvelles :- Les théorèmes de Démorgan- Les fonctions logiques universelles

- Documents et matériels utilisés :- Monte charge + micro-ordinateur + logiciel.- Barrière automatique + micro-ordinateur + logiciel.- Maquettes + dossiers techniques de quelques systèmes automatisés.

- Critères d’évaluation :- Les théorèmes de Démorgan sont bien exploités.- Les fonctions logiques universelles sont correctement identifiées

106

b) Comparer les trois colonnes M , S1 + S2 et S1 .S2


107

I) ACTIVITÉ DE DÉCOUVERTE

Système technique : Radiateur électrique soufflant1) Présentation :La figure ci-contre représente un radiateur électriquesoufflant. Ce système permet de chauffer une pièce ( chambred’enfant, salle de séjour, chambre à coucher … ).Il est équipé :

- d’une résistance chauffante ( R ).- d’un ventilateur entraîné en rotation par un moteur électrique ( M ) pour pulser l’air .- deux interrupteurs ( S1 ) et ( S2 ) permettant desélectionner le régime de fonctionnement.

Les fonctions logiques universelles

2) Fonctionnement :

- Le ventilateur peut fonctionner seul .- La résistance ne peut fonctionner que si le ventilateur est déjà en marche.- L’arrêt du ventilateur doit nécessairement se produire après l’arrêt du résistanceet non simultanément.Le fonctionnement de l’ensemble est donné par les équations logiques dessorties suivantes :

M = S1 + S2R = S1 . S2


3-1) a) Compléter la table de vérité suivante en fonction des états logiques de S1 et S2.

S1 S2 M S1+S2 S1+S2 S1 S2 S1.S2 S1.S2

0 0

0 1

1 1

1 0

? ?

108


108

c) Représenter le logigramme correspondant à l’équation logique de M .

3-2)- a) Compléter la table de vérité suivante en fonction des états logiques de S1 et S2.

b) Comparer les trois colonnes R , S1 . S2 et S1 + S2

...................................................................................................................................

c) Tracer le logigramme correspondant à l’équation logique de R .

S1 S2 R S1.S2 S1.S2 S1 S2 S1+S2 S1+S2

0 0

0 1

1 1

1 0

? ?


109


Activité1 :

Système technique : « Monte charge »

1) Présentation

La figure ci-contre représente le système monte charge à trois niveaux. Ce système est destiné à transférer des charges d’un étage à un autre.Pour sa commande on a prévu :

- Trois boutons poussoirs d’appels ( S0, S1 et S2 ).- Trois capteurs de présence ( S3, S4 et S5 )- Trois voyants informant l’utilisateur de la position de la cabine ( H0, H1 et H2 ).- Un moteur électrique M à deux sens de marche commandé par deuxpréactionneurs électriques :

KM1 pour la commande de la montée ( CM ). KM2 pour la commande de la descente ( CD ).

2) Fonctionnement :La commande de la montée de la cabine répond à l’équation logique suivante :KM1 = S3 . ( S1 + S2 )

3) Travail demandé:

3-1) Partie théorique :a- Compléter le schéma à contacts de la sortie KM1 = S3 . ( S1 + S2 )

b- Analyser le fonctionnement et remplirle tableau ci-contre :

S3 S2 S1 KM1

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

S5

S4

S3


110

3-2) Partie pratique :

a- Simulation avec des opérateurs NOROn donne le logigramme de KM1 avec des portes NOR à deux entrées.

- Câbler le logigramme donné précédemment sur simulateur ou sur maquette d’essai.- Vérifier le fonctionnement de la sortie KM1 sur la table de vérité déjà remplie.

b- Simulation avec des opérateurs NAND

- Transformer l’équation logique de KM1 avec des portes NAND à deux entrées...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

- Tracer le logigramme correspondant.

- Câbler le logigramme trouvé sur simulateur ou sur maquette d’essai.- Vérifier le fonctionnement de la sortie KM1 sur la table de vérité déjà remplie.


111

Activité 2 :

Système technique : « Barrière automatique »

1) Présentation

La figure ci-dessous représente le système barrière automatique. Ce système estdestiné à contrôler l’accès des véhicules dans un parking.

Le choix technologique pour la commande à l’accès au parking est:- Trois capteurs électriques de position ( S0, S1 et S2 )- Deux voyants ( HR : interdiction à l’accès et HV : autorisation à l’accès ).- Un moteur électrique M à deux sens de marche assure le mouvement de labarre et commandé par deux contacteurs :

KM1 pour la montée de la barre. KM2 pour la descente de la barre.

2) Fonctionnement :

La commande de la descente de la barre répond à l’équation logique suivante :KM2 = S0 . S1 . S2


3-1) Partie théorique :

a- Compléter le schéma à contacts de la sortie KM2 = S0 . S1 . S2

KM2

S2

M

HV

HR

S1

S0

112


112

b- Analyser le fonctionnement et remplir le tableau suivant :

3-2) Partie pratique :

a- Simulation avec des opérateurs NANDOn donne le logigramme de KM2 avec des portes NAND à deux entrées.

S2 S1 S0 KM20 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

- Câbler le logigramme donné précédemment sur simulateur ou sur maquette d’essai.- Vérifier le fonctionnement de la sortie KM2 sur la table de vérité déjà remplie.

b- Simulation avec des opérateurs NOR

- Transformer l’équation logique de KM2 avec des portes NOR à deux entrées....................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................


113

- Tracer le logigramme correspondant.

- Câbler le logigramme trouvé sur simulateur ou sur maquette d’essai.- Vérifier le fonctionnement de la sortie KM2 sur la table de vérité déjà remplie.

Activité 3 :

Système technique : « Distributeur automatique d’eau »

1) Présentation

La figure ci-contre représente un distributeur automatiqued’eau. Ce système est exploité par des professionnelsqui fournissent de grandes quantités d'eau froide ou d'eau chaude à 97°C pour préparer du thé, de la tisane et d'autres boissons chaudes.Ce distributeur est équipé de :- Deux électrovannes ( KA1 : pour distribuer l’eau froide et KA2 : pour distribuer de l’eau chaude )- Un capteur S0 pour détecter la présence du gobelet.- Deux boutons poussoirs :

S1 : pour demander de l’eau froide.S2 : pour demander de l’eau chaude.

2) Fonctionnement :

- L’action sur le bouton S1 provoque l’excitation de l’électrovanne KA1 pourdistribuer de l’eau froide.- L’action sur le bouton S2 provoque l’excitation de l’électrovanne KA2 pourdistribuer de l’eau chaude.

La distribution de l’eau ne peut être faite qu’à la présence d’un gobelet ( S0 = 1 ).


a) Ouvrir le logiciel WORKBENCH sous Windows .b) Ouvrir le fichier de travail « Activ3 » et s’assurer de la présence du logigramme ci-après sur l’écran.

KM2


114

c) Analyser le fonctionnement et remplir le tableau suivant :

S2 S1 S0 KA1 KA20 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

d) A partir du tableau ci-dessus,déterminer les équations logiques de KA1 et KA2.

KA1 =........................................................................................................................

KA2 =........................................................................................................................

e) Transformer ces équations logiques avec des opérateurs NAND à deuxentrées.

KA1 =........................................................................................................................

KA2 =........................................................................................................................


115

f) Représenter les logigrammes correspondants.

g) Éditer ces logigrammes en utilisant le logiciel WORKBENCH .

h) Simuler le fonctionnement des sorties KA1 et KA2 puis vérifier et comparerles résultats sur la table de vérité déjà remplie.

Activité 4 :

1) Universalité de la fonction NAND

- Réaliser les montages suivant les schémas ci-dessous sur une maquetted’essai. - Simuler le fonctionnement.- Remplir les tables de vérité correspondantes. - Déterminer l’équation logique avec des opérateurs de base et en déduire lenom de la fonction correspondante.

Schéma du montage Table de vérité Equation

H = S I S=...........................

=...........................

Nom:.............................

S H

0

1

4 5321 6 7

11 10121314 9 8


116

2) Universalité de la fonction NOR

- Réaliser les montages suivant les schémas ci-aprés sur une maquette d’essai .- Simuler le fonctionnement.- Remplir les tables de vérité correspondantes. - Déterminer l’équation logique avec des opérateurs de base et, en déduire lenom de la fonction correspondante.


H = (S1 I S1) I (S2 I S2)

= ....................................

= ....................................

Nom:

............................................

H = (S1 I S2) I (S1 I S2)

= ....................................

= ....................................

Nom:

............................................

S1 S2 H

0 0

0 1

1 0

1 1

S1 S2 H

0 0

0 1

1 0

1 1

4 5321 6 7

11 10121314 9 8


117


H = S S

= ....................................

= ....................................

Nom: .................................

H = (S1 0) (S2 0)

= ....................................

= ....................................

Nom: .................................

H = [(S1 S2)] 0

= ....................................

= ....................................

Nom: .................................

4

S2 S1 H

0 0

0 1

1 0

1 1

S2 S1 H

0 0

0 1

1 0

1 1

5321 6 7

11 10121314 9 8

4 5321 6 7

11 10121314 9 8

S H

0

1

4 5321 6 7

11 10121314 9 8

≥1 ≥1

≥1 ≥1Vss

Vdd

4001

H

H


Leçon n°3 : La fonction mémoire

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous système ou d’un mécanisme accompagné de son dossier technique :- Identifier les fonctions logiques universelles sur un schéma structurel de la partiecommande d’un système technique. - Représenter un logigramme.- Simuler des fonctions logiques.- Distinguer le type de circuit intégré logique TTL ou CMOS.- La partie commande d’un système technique.

Objectif de la séquence :Étudier la fonction mémoire

Prérequis :- Les fonctions logiques de base.- Les fonctions logiques universelles

Connaissances nouvelles :-La fonction mémoire

Documents et matériels utilisés :- Micro-ordinateur + logiciel.- Maquettes + Dossiers techniques de quelques systèmes automatisés.

Critères d’évaluation :- La fonction mémoire est correctement identifiée.

118

S.A.M.S1

S2

M


119

La fonction mémoire

I) ACTIVITE DE DECOUVERTE

Système technique : Calculatrice

- Alimenter votre calculatrice.- Manipuler la calculatrice suivant l’ordre chronologique donné sur le tableau suivant.- Analyser les résultats et remplir le tableau suivant.

Ordre de la manipulation Observation Commentaire

Lorsqu’on alimente lacalculatrice son afficheurindique :……………………………

Etat initialLa sortie est à…….................................

Lorsqu’on appui sur latouche 5 , l’afficheur de lacalculatrice indique :……………………………

La sortie passe de

…….................................

à…....................................

Lorsqu’on relâche latouche 5 , l’afficheur de lacalculatrice indique :……………………………

La sortie reste à

…….................................

Lorsqu’on appui sur latouche clear « c » ,l’afficheur de lacalculatrice indique : ……………………………

La sortie passe de …….................................

à………...........................

Lorsqu’on relâche latouche clear « c » ,l’afficheur de lacalculatrice indique :……………………………

La sortie reste à

…….................................

Remarque : D’après le tableau ci-dessus, découvrir bien l’effet Mémoire.


120


Système technique : « Unité de transfert des boites de conserve »

1) Présentation

C’est un sous système destiné à transférer des boites de conserve d’unepremière zone de production à une deuxième d’emballage.

2) FonctionnementLe tapis roulant est mis en route par l’action sur un bouton poussoir S1 « marche ».Le tapis amène des boites de conserve. Un capteur optique H délivre uneinformation S0 de comptage des boites.L’arrêt s’effectue si l’on appuie sur un bouton poussoir S2 « arrêt » ou si trois boitessont passées ( information S0 = 1 ).Le tapis roulant est entraîné en mouvement par un moteur électrique Mcommandé par un contacteur KM.

SECURITELe schéma structurel (voir activité 1) présentedeux circuits électriques :- Un circuit de commande alimenté par une trèsbasse tension de sécurité ( 24V ).- Un circuit de puissance alimenté par unetension de ( 220V ).

A partir des documents techniques et d’un site Web,faire une recherche par groupe sur la très bassetension de sécurité ( La TBTS ) .


121

Activité 1 :

A partir d’une maquette matérialisant la commande du sous système et réaliséepar le professeur selon le schéma ci-dessous.

1) Compléter la table de vérité suivante en respectant l’ordre chronologique et engardant S0 = 0.

État S2 S1 M Commentaire

1 0 0 État initial

2 0 1 La sortie passe de ……… à ………….…………

3 0 0 La sortie reste à ………………………………….

4 1 0 La sortie passe de ……… à …………………….

5 0 0 La sortie reste à ………………………………….

Remarque : D’après la table de vérité ci-dessus, remarquer bien que pour une mêmecombinaison des variables d’entrée, l’état logique de sortie n’est pas le même.D’où l’effet Mémoire.

2) A partir du schéma électrique ci-dessus :

a) Écrire les équations des sorties .

KM = ………………………………….. M = ………………………………


122

b) Compléter le logigramme relatif à la sortie KM trouvée précédemment :

c) A l’aide d’un simulateur électronique, simuler le logigramme trouvé et vérifierles résultats sur la table de vérité ci-dessus.

Activité 2 :

1) Ouvrir le logiciel WORKBENCH sous Windows.

2) Ouvrir le fichier de travail « ACTIV2 » et s’assurer de la présence dulogigramme ci-dessous sur l’écran.


123

3) Simuler le fonctionnement et compléter la table de vérité suivante en respectantl’ordre chronologique et en gardant S0 = 0:

Remarque : D’après la table de vérité ci-dessus, remarquer bien que pour une même combinaisondes variables d’entrée, l’état logique de sortie n’est pas le même. D’où l’effet Mémoire.

4) A partir du logigramme édité à l’aide de logiciel WORKBENCH.

a) Écrire l’ équations de la sortie KM et la transformer avec des opérateurs NOR àdeux entrées:

KM=...................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

b) Compléter le logigramme relatif à l’équation de la sortie KM trouvéeprécédemment.

c) Sur le logiciel WORKBENCH, éditer le nouveau logigramme puis le simuler etvérifier les résultats de la table de vérité précédente.


1 0 0 État initial


3 0 0 La sortie reste à ………………………………….


5 0 0 La sortie reste à ………………………………….


124

Activité 3 :1) Ouvrir le logiciel Crocodile Clips sous Windows.2) Ouvrir le fichier de travail « ACTIV3 » et s’assurer de la présence du schémastructurel ci-dessous sur l’écran.

3) Simuler le fonctionnement et compléter la table de vérité suivante enrespectant l’ordre chronologique et en gardant S0 = 0.

Remarque :D’après la table de vérité ci-dessus, remarquer bien que pour une même combinaisondes variables d’entrée, l’état logique de sortie n’est pas le même. D’où l’effet Mémoire.


1 0 0 État initial


3 0 0 La sortie reste à ………………………………….


5 0 0 La sortie reste à ………………………………….


125

b) Compléter le logigramme de l’équation de la sortie KM trouvée précédemment . ( On prendra RL = KM )

5) Sur le logiciel Crocodile, éditer le nouveau logigramme puis le simuler etvérifier les résultats sur la table de vérité .

4) A partir du schéma structurel ci-précédente :

a) Écrire l’ équation de la sortie RL et la transformer avec des opérateurs NOR àdeux entrées.RL = …………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………...

……………………………………………………………………………………


126

Évaluation formative

Système proposé : Système d’alarme


Le schéma structurel ci-dessous représente une centrale d’alarme assurant laprotection de tous types de locaux contre les risques d’intrusion ( Issue du local nondésirée ). La détection d’une intrusion se manifeste par l’émission d’un signal sonoreou visuel.

2) Travail demandé :2-1) Remplir le tableau suivant en identifiant le nom et le nombre de chaqueopérateur logique.

2-2) Etude de la fonction F1 :a) Le circuit de garde permet la détection de l’intrusion. Il est constitué par descontacts électriques ( très sensibles au moindre mouvement ) fermés au repos,selon le schéma suivant.

Nom de l’opérateur

Nombre

Déduire l’état logique de la sortie H suivant l’état des contacts.

État des contacts État de H

Pour tous les contacts fermés

Pour tous les contacts ouverts

Pour un seul contact ouvert

- Quel est l’équivalent du circuit intégré 7400 en technologie CMOS ?...................................................................................................................2-3) Étude de la fonction F2 :a) Donner l’équation de la sortie Q en fonction de S0 et H.........................................................................................................b) Que représente la fonction F2 ?........................................................................................................


127

b) Les portes logiques dans la fonction F1 sont réalisées à partir du circuit intégréTTL 7400. -Compléter le schéma de réalisation électronique de cette fonction.

c) Tracer le logigramme correspondant avec des opérateurs logiques de base.

d) Transformer l’équation logique de la sortie Q avec des opérateurs NAND à deuxentrées puis représenter le logigramme correspondant....................................................................................................................................

4 5321 6 7

11 10121314 9 8

CHAPITRE 5 Etude des solutions constructives

Leçon : Les solutions constructives

128

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous-système ou d’un mécanisme accompagné de son dossiertechnique :- Identifier les composants d’un mécanisme sur matériel ou dossier.- Identifier les mobilités relatives aux composants d’un mécanisme- Identifier les composants technologiques dans une liaison.- Compléter la représentation d’un dessin d’ensemble d’un mécanisme.- Exploiter l’outil informatique.

Objectifs spécifiques de la séquence :- Identifier les composants d’un mécanisme sur matériel ou dossier.- Identifier les mobilités relatives aux composants d’un mécanisme- Identifier les composants technologiques dans une liaison.- Compléter la représentation d’un dessin d’ensemble d’un mécanisme.- Exploiter l’outil informatique

Prérequis :- Les liaisons mécaniques.- Le dessin d’ensemble.- La cotation fonctionnelle.

Connaissances nouvelles :- La construction d’une liaison mécanique.- La représentation graphique d’une solution constructive.

Documents et matériels utilisés :- Mécanismes : Pied à coulisse + Mini-coupe tubes + Etau de bricollage + Serre-jointaccompagnés par leurs dessins d’ensembles.- Micro-ordinateur + logiciel AutoSketch.

Critères d’évaluation :- Identification correcte des liaisons.- Identification correcte des composants technologiques.- Représentation graphique correcte d’une solution constructive.

Etudes des solutions constructivesChapitre 5

129

Les solutions constructivesI - ACTIVITÉ DE DÉCOUVERTE

1- Présentation du mécanisme « Pied à coulisse » : Le pied à coulisse est un instrument permettant de mesurer avec précision les dimensions d’une pièce.


a- En se référant au modèle 3D du pied à coulisse et à son dessin d’ensemble page 130, compléter le tableau ci – dessous.

b- Identifier par coloriage sur le dessin ci-contre lescomposants qui assurent cette liaison. Repasser en rougeles surfaces de contact qui participent à cette liaison.

c- Placer sur le dessin ci-contre les conditions fonctionnellesnécessaires au bon fonctionnement du mécanisme.

d- Quel est le rôle de la vis (3) ?................................................................................................

e- Quel est le rôle de la cale (4) ?................................................................................................

Liaison règle (1) et curseur (2) Mobilité Désignation Symbole

T R

X

Y

Z

X

Y

Z

1 2

3


130

ECHELLE : 1:1

ETABLISSEMENT

PIED A COULISSENom :

Date :

Numéro : 00

4 1 Cale C50 Acier

3 1 Vis spéciale M3 - 12 C35 Acier

2 1 Curseur X30Cr13 Acier

1 1 Règle X30Cr13 Acier



131

II - ACTIVITÉ DE TRAVAUX PRATIQUES

1- Mise en situation :

2- Construction d’une liaison mécanique :

Le dessin d’ensemble page 132 représente un mini coupe tubes utilisé pour couperles tubes.

Compléter le tableau des liaisons ci-dessous

Activité 1 : « Mini-coupe tubes »

Solution constructive Mobilité Désignation Symbole

T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X 0 1

Y 0 0

Z 0 0

T R

X

Y

Z

Pivot

X

Y

Z

78

1

XZ

6 2

1

X

Y

Z

31

Liaison 3/1

Liaison 7/1+8

Liaison 2/1+6

Y

XZ

45

3

Y

Liaison 4/3+5

XZ

3

2

Y

Liaison 2/3


132

ECHELLE : 2 :1

ETABLISSEMENT

MINI-COUPE TUBESNom :

Date :

Numéro : 00

9 1 Bouton de manœuvre PF 21 Plastique

8 2 Axe du rouleau C35 Acier

7 2 Rouleau EN AW-1050 Alliage d’alluminum

6 1 Anneau élastique pour arbre 12x1 NF E 22-163

5 1 Axe de la molette C35 Acier

4 1 Molette C40 TS Acier

3 1 Coulisseau EN AB-44 200 Alliage d’alluminum

2 1 Vis de manœuvre C35 Acier

1 1 Corps EN AB-44 200 Alliage d’alluminum



133

3- Analyse du fonctionnement :

Compléter le schéma cinématique dumini-coupe tubes ci-contre en plaçant lessymboles des liaisons aux endroitsindiqués par les éllipses.

4- Solutions constructives d’une liaison mécanique :

Exemple 1 : Liaison pivot de la molette (4) et du coulisseau (3) .

Exemple 2 : Liaison du corps (1) et du coulisseau (3)

- Repasser en couleur les surfaces fonctionnelles quiassurent cette liaison.- Nommer la pièce qui élimine la translation de lamolette (4).

……………………………………………………….- Placer sur le dessin ci-contre les conditionsfonctionnelles permettant la rotation de la molette (4).- Comment est obtenue la liaison encastrement entrel’axe (5) de la molette et le coulisseau (3) ?……………………………………………………….……………………………………………………….

- Identifier par coloriage sur le dessin ci-contre les composants qui assurent cette liaison. Repasseren rouge les surfaces de contact .

- Placer sur le dessin ci-contre les conditionsfonctionnelles nécessaires au bon fonctionnementdu mécanisme.


134

5- Représentation graphique d’une solution constructive:

5-1 Sur le manuel :Travail demandé :

Pour un changement facile et rapide de la molette (4), on remplace l’axe (5) par unevis spéciale (10) manœuvrée à l’aide d’un tournevis.

Compléter aux instruments lareprésentation graphique decette solution en mettant enplace la vis spéciale (10).

5-2 Sur poste informatique :Compléter la représentation graphique de cette solution en mettant en place la visspéciale (10).

Lancement de la séquence de travail :Lancer l’activité 1 à partir du bureau de Windows en cliquant deux fois sur l’icône

Mini coupes tube. Le dessin d’ensemble incomplet du mini coupe tubes apparaîtra surl’écran . Réalisation du dessin :

Fichier / / Nom ( donner un nom au fichier ).Insertion des blocs : ( Molette et vis axe )

- Sélectionner un symbole/ explorateur de symboles/ dessin / choisir le nom dusymbole/ courant/ fermer.- Point de base : l’intersection de deux axes sur la vue de droite.

Compléter le dessinUtiliser les commandes d’édition : effacer, copier, ajuster, prolonger etc. ……..

Hachurer les pièces :Outils / options graphiques / courant / choisir les paramètres des hachures .

Sauvegarder le travail .Quitter Auto Sketch: Fichier / .N.B : Pour dessiner des entités il faut rendre les calques de destination courant

Exemple : Liaison pivot de la molette(4) et du coulisseau (3)


135

Activité 2 :

« Serre - joint »


2- Analyse du fonctionnement :

Le dessin d’ensemble page 136 représente un serre-joint de menuisier utilisé pourserrer momentanément des planches en bois lors d’une opération d’assemblage parcollage.

Questions Réponses

Quel est le mouvement d’entrée ? .................................................................

Quel est le mouvement de sortie ? .................................................................

Quel est le rôle de la vis à téton (6) ? .................................................................

Justifier le double filetage de La vis demanœuvre (7).

.................................................................


136

ECHELLE : 1 :2

ETABLISSEMENT

SERRE-JOINTNom :

Date :

Numéro : 00

9 1 Rivet F/90 6.20 NF E 27-154

8 1 Tige de manœuvre C22 Acier

7 1 Vis de manœuvre 37 Cr 4 Acier

6 1 Vis H à téton long, M8-12 NF E 25-133

5 1 Piston 37 Cr 4 Acier

4 1 Mors fixe GS 235 Acier

3 1 Rivet F/90 6.20 NF E 27-154

2 1 Mors mobile GS 235 Acier

1 1 Guide GS 235 Acier



137

3- construction d’une liaison mécanique3-1 Compléter le tableau des liaisons ci-dessous


T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X 1 0

Y 0 0

Z 0 0

T R

X

Y

Z

Glissière

Liaison 7/2

Liaison 7/5

Liaison 5/2+6

Liaison 1/2

X

Z

1

2

Y

X

Z

8

7

Y

Liaison 8/7

X

Z

7

2

Y

X

Z

75

Y

X

Z

5

6

2Y


138

3-2 Compléter le schéma cinématique du serre-joint ci-dessous en plaçant lessymboles des liaisons aux endroits indiqués par les ellipses .

4- Solutions constructives d’une liaison mécanique :

Exemple 1 : Liaison du mors mobile (2) et du guide (1)

- Identifier par coloriage sur le dessin ci-contre lescomposants qui assurent cette liaison. Repasser enrouge les surfaces de contact .- En déduire le nom de cette liaison.………………………………………………………- Placer sur le dessin ci-contre les conditionsfonctionnelles nécessaires au bon fonctionnementdu mécanisme.

Exemple 2 : Liaison de la vis de manœuvre (7) et du mors mobile (2) :

- Repasser en couleur sur le dessin ci-contre lessurfaces fonctionnelles qui assurent cette liaison.Décrire les surfaces de contact .……………………………………………………...........……………………………………………………...........- En déduire le nom de cette liaison……………………………………………………...........- Comment appelle – t – on l’usinage réalisé sur lemors mobile (2) pour recevoir la vis de manœuvre (7) ?…………………………………………………………....


139

5- Représentation graphique d’une solution constructive :

Exemple : Liaison glissière du piston (5) et du mors mobile (2).

La liaison glissière du piston (5) par rapport au mors mobile (2) est assurée parl’adjonction d’un arrêt en rotation à une liaison pivot glissant.La rotation est éliminée par le téton de la vis (6) vissée dans (2) et la rainure tailléesur le piston (5).


Compléter à l’échelle 2 :1 et aux instruments la représentation graphique de cettesolution en mettant en place la vis (6).


140

5-2 Sur poste informatique :Compléter à l’échelle 1:1 la représentation graphique de cette solution en mettant enplace la vis (6).


Serre-joint. Le dessin d’ensemble incomplet du serre-joint apparaîtra sur l’écran . Réalisation du dessin :

Fichier / / Nom ( donner un nom au fichier ).Insertion des blocs : (vis)

- Sélectionner un symbole/ explorateur de symboles/ dessin / choisir le nom dusymbole/ courant/ fermer.- Point de base : l’intersection de l’axe du trou taraudé avec le bossage.




Activité 3 :

« Etau de bricolage »

1- Mise en situation :Le dessin d’ensemble de la page suivante représente un étau de bricolage utilisé pourimmobiliser des petites pièces entre ses deux mors.


141

ECHELLE : 1 :2

ETABLISSEMENT

ETAU DE BRICOLAGE

Nom :

Date :

Numéro : 00

10 2 Tige de guidage C50 Acier

9 1 Bras de manœuvre C30 Acier

8 1 Vis de blocage C50 Acier

7 1 Cuvette C50 Acier

6 1 Plaquette d’arrêt S275 Acier

5 1 Mors mobile EN-JM 1050 Fonte

4 2 Mordache C55 Acier

3 1 Mors fixe EN-JM 1050 Fonte

2 1 Levier de manœuvre C30 Acier

1 1 Vis de maœuvre C35 Acier



142


T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

2- Construction d’une liaison mécanique :En utilisant le mécanisme réel et son dessin d’ensemble, compléter le tableau desliaisons ci-dessous.

X

Z

16

3

Y

Liaison 1/3+6

X

Z

1

5

Y

X

Z

10

5

Y

Liaison 1/5

X

Z

7

8

Y

Liaison 5/10

Liaison 7/8


143

3- Solution constructive d’une liaison mécanique :

Exemple 1 : Liaison de la vis de manœuvre (1) et du mors fixe (3) :

- Identifier par coloriage sur le dessin ci-contreles deux blocs cinématiquement liés quiassurent cette liaison.- Justifier la forme des surfaces fonctionnellesde la vis de manœuvre (1).……………………………………........................……………………………………........................- En déduire le nom de cette liaison.……………………………………........................- Quel est le rôle de la plaquette (6) ?…………………………………………….............

Exemple : Liaison encastrement de la tige de guidage (10) et du mors fixe (3) :

- Identifier par coloriage sur le dessin ci-contreles composants qui assurent cette liaison.- En déduire le nom de cette liaison.…………………………………….........................- Donner le nom et l’utilité de l’usinage réalisésur le mordache (4).………………………………………………….......………………………………………………….......

4- Représentation graphique de la liaison encastrement des tiges (10) :

La liaison encastrement des tiges de guidage (10) avec le mors fixe (3) est assuréepar une vis de fixation C HC, M8 - 25 et une rondelle plate .


Compléter la représentation graphique de cette solution en mettant en place larondelle et la vis de fixation.

Exemple 2 : Liaison du mordache (4) et du mors fixe (3) :


144

4-2 Sur poste informatique :


étau de bricollage. Le dessin d’ensemble incomplet de l’étau apparaîtra sur l’écran . Réalisation du dessin :

Fichier / / Nom ( donner un nom au fichier ).Insertion des blocs : (vis et rondelle)

- Sélectionner un symbole/ explorateur de symboles/ dessin / choisir le nom dusymbole/ courant/ fermer.- Point de base : le fond du lamage réalisé dans le mors fixe (3).




Compléter à l’échelle 1 :1 la représentation graphique de cette solution en mettant enplace la vis et la rondelle.


145

ÉVALUATION FORMATIVE

Système proposé :

BORNE REGLABLE1- Mise en situation :

Le modèle éclaté ci-contre et le dessind’ensemble page 147 représentent uneborne réglable utilisée pour positionner unepièce de forme complexe sur la table d’unemachine en vue d’exécuter un usinage.

2- Analyse du fonctionnement :a) En se référant au dessin d’ensemble page147 préciser la nature du mouvementd’entrée et de sortie.……………………………………....................................................................................……………………………………....................................................................................

b) Le déplacement de l’écrou « coulisseau (3) » est assuré par un système vis-écrou,donner les mouvements respectifs de la vis (2) et de l’écrou «coulisseau (3)» parrapport au corps (1) de la borne en cochant les cases correspondantes du tableau ci-dessous ?

Vis (2)

R T R+T

Ecrou « Coulisseau (3) »

R

T

R+T


146

3- Construction d’une liaison mécanique :

3-1 Compléter le tableau des liaisons ci-dessous.


T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X

Y

Z

T R

X 0 0

Y 1 1

Z 0 0

T R

X

Y

Z

Pivot glissant

Z

X

6

2

Y

ZX

23

Y

ZX

3 1Y

ZX

4

3

Y

ZX

4

1

Y

Liaison 2/6

Liaison 2/3

Liaison 3/1

Liaison 4/3

Liaison 4/1


147

ECHELLE : 1 :1

ETABLISSEMENT

BORNE REGLABLENom :

Date :

Numéro : 00

7 1 Semelle C50 Acier

6 1 Plaque S275 Acier

5 4 Vis C HC, M5-13

4 1 Poussoir EN-JM 10500 Fonte

3 1 Coulisseau EN-JM 10500 Fonte

2 1 Vis de manœuvre C35 Acier

1 1 Socle C35 Acier



148

4- Solution constructive d’une liaison mécanique :

- Identifier par coloriage sur le dessin ci-contre les deux blocs cinématiquement liésqui assurent cette liaison. Repasser en rouge

les surfaces qui participent à cette liaison.- En déduire le nom de la liaison.……………………………………….......................- Quel est le rôle de la plaquette (6) ?……………………………………….......................- D’après les trois formes données ci-dessousde la plaquette, la quelle correspond à celle dudessin d’ensemble ?.............................................................................

Solution 1 Solution 2 Solution 3

Exemple : Liaison de la vis de manœuvre (2) et ( 1+6+5 ) :

3-2 Compléter le schéma cinématique de la borne réglable ci-dessous en plaçant lessymboles des liaisons aux endroits indiqués par les éllipses.


149

5- Représentation graphique d’une solution constructive :

Compléter la vue de droite en coupe B-B sans détails cachés et mettre en place lavis de fixation (5)

Exemple : Liaison encastrement de la semelle (7) et le socle (1) :Travail demandé :

CHAPITRE 6 Les fonctions électroniques

Leçon n°1: La fonction commutation

150

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous système ou d’un mécanisme accompagné deson dossier technique :- Identifier la fonction commutation par transistor.- Réaliser des applications qui intègrent la fonction commutation à base

de transistors.Objectif de la séquence :

Étudier la fonction commutation par transistor.Prérequis :

- Les fonctions électroniques.- Contrôle des grandeurs électriques.

Connaissances nouvelles :La fonction commutation par transistor.

Documents et matériels utilisés :- Maquettes de quelques montages.- Micro-ordinateur + logiciel.

Critères d’évaluation :La fonction commutation est correctement identifiée.


151

I- ACTIVITÉ DE DÉCOUVERTE

Système : Auto tamponneuse1- Présentation :

La figure ci-contre représente une voiture électriqueexploitée dans les manèges.Elle est destinée aux enfants âgés de plus de 12 anspour la conduire sur une piste . Le mouvement d’avance et de recul de la voiture estassuré par un moteur électrique M à deux sens de marche.2- Fonctionnement : Le schéma structurel suivant représente la commandede moteur électrique M.


a) Sur le schéma structurel, encercler les symboles des transistors V1, V2, V3 et V4.b) À partir de la fiche technique ci-dessous, compléter le tableau suivant :

Référence Type Boîtier Brochage VCEMAX (V) ICMAX(mA) Activité

AC125 PNP TO1 L02 32 0,1 0,5 50

2N2222 NPN TO18 L01 60 0,8 0,5 100

BD135 NPN TO126 L31 45 1 12

2N2219 NPN TO5 L04 60 0,8 0,8 100

BD136 PNP TO126 L31 45 1 12

BC132 NPN TO106 L17 30 0,2 0,2 60

mini

40 250

βMaxi

40 250

- L’action sur la pédale 1 (S1) entraîne l’avance de la voiture. - L’action sur le pédale 2 (S2) entraîne le recul de la voiture.

La fonction commutation


152

Transistors V1 V2 V3 V4

Type PNP

Référence

Boîtier TO126

VCEMAX (V) 45V

ICMAX (mA) 1A

PCMAX (mW) 12W

c) Parmi ces différents boîtiers, encercler ceux des transistors V1 et V2 .

d) Sur le schéma structurel de commande du moteur, placer les indications desélectrodes des transistors V1 et V2. (E pour émetteur, B pour base ou C pourcollecteur)

TO3 TO18 TO20

TO126 TO220 TO264


153

Activité 1 :

1- Présentation :

Le schéma structurel ci-contre représente unepossibilité de commander une sortie ( relais,moteur, led…) par une simple touche sensitive.

2- Fonctionnement : L’action avec deux doigts simultanément surB1 et B2 éclaire la diode led H.

c) Mettre le montage en œuvre et remplir le tableau ci-dessous :


Montage proposé : Commande par touche sensitive

Référence Type Boîtier Brochage VCEMAX (V) ICMAX(mA) PCMAX (mW) β

AC125 PNP TO1 L02 32 100 500 50

2N2222 NPN TO18 L01 60 800 500 100

2N1711 NPN TO5 L04 75 600 800 100

2N2219 NPN TO5 L04 60 800 800 100

BC132 NPN TO106 L17 30 200 200 60

État logique de la touchéeÉtat de V1

(saturé ou bloqué)État de V2

(saturé ou bloqué)État logique de H

0

1

A partir d’une maquette à base de transistor(s) fournie par le professeur.a) Lire sur le boîtier du transistor sa référence : .......................................................................................................................................b) A partir de la fiche technique ci-dessous, déterminer :

Le type du transistor utilisé : …………La puissance maximale dissipée par le transistor : PCMAX = …………..

Le courant maximum de collecteur : ICMAX = ………….

La tension maximale supportée par le transistor entre l’émetteur et lecollecteur : VCEMAX = …………..

Le type de boîtier : boîtier............

II- ACTIVITÉ DE TRAVAUX PRATIQUES


154

Activité 2 :

1) Ouvrir le logiciel Crocodile Clips sous Windows.2) Éditer le schéma du montage comme l’indique la représentation suivante :

Ce petit montage permet de mettre en évidence une baisse de la luminosité, grâce àla photorésistance LDR (dont la résistance varie en fonction de la lumière).Dés que la luminosité diminue, la résistance de la (LDR) augmente et dévie le courantIB dans la base du transistor.

3) Simuler le fonctionnement et remplir le tableau ci-dessous.

Remarque : Régler le potentiomètre de telle façon que la diode led H est éteinte.

Photo résistanceValeur de IB

(en A)

Valeur de VCE (en V)

État logique de V

État logique de H

Eclairée (0)

Non éclairée (1)

LDR


155

Activité 3 :

1- Présentation :

La présente figure représente un système d’alarme. Ce système est éxploité par lescultivateurs pour contrôler le niveau d’eau dans leur château.

2- Fonctionnement : Lorsque le niveau de l’eau atteint la position du capteur, les deux électrodes serontimmèrgées dans l’eau fermant le circuit électrique du système d’alarme. A ce momentlà, la sonnerie retentit avertissant le cultivateur de la nécessité de fermer la vanned’entrée.


A partir d’une maquette à base de transistor(s) fournie par le professeur où :- La sonnerie est remplacée par une led H et- Le château d’eau est remplacé par un verre d’eau.

a- Lire sur le boîtier du transistor sa référence : ……………………………………………………………………………………....................

b- A partir de la fiche technique ci-dessous, déterminer :Le type du transistor utilisé: …………La puissance maximale dissipée par le transistor : PCMAX …………..

Le courant maximum de collecteur : ICMAX = ………….

La tension maximale supportée par le transistor entre l’émetteur et le collecteur :VCEMAX = …………..

Le type de boîtier : boîtier......

Montage proposé : Système d’alarme pour le niveau d’eau


156

Référence Type Boîtier Brochage VCEMAX (V) ICMAX(mA) PCMAX (mW) β

AC125 PNP TO1 L02 32 100 500 50

2N2222 NPN TO18 L01 60 800 500 100

2N1711 NPN TO5 L04 75 600 800 100

2N2219 NPN TO5 L04 60 800 800 100

BC132 NPN TO106 L17 30 200 200 60

c- Mettre le montage en œuvre et remplir le tableau ci-dessous.

Activité 4 : 1) Ouvrir le logiciel Crocodile Clips sous Windows.2) Éditer le schéma du montage comme l’indique la représentation suivante :

Ce petit montage permet de mettre en évidence une augmentation de la température,grâce à la thermistance (dont la résistance varie en fonction de la température).Dés que la température augmente, la résistance de la thermistance diminue et déviele courant IB dans la base du transistor.

Niveau de l’eauÉtat de V1

(saturé ou bloqué)État de V2

(saturé ou bloqué)État de logique

de H

Atteint les électrodes

N’atteint pas les électrodes


157

3) Simuler le fonctionnement et remplir le tableau ci-dessous.

ThermistanceValeur de IB

(en A)

Valeur de VCE(en V)

État de V(saturé ou bloqué)

État de logique de H

Température à 0° C

Température à 40°C

CHAPITRE 6

Leçon n°2 :

158

Les fonctions électroniques

Applications de la fonction commutation

Référence programme, objectifs spécifiques :A partir d’un système ou d’un sous système ou d’un mécanisme accompagné deson dossier technique :- Identifier la fonction commutation par transistor.- Réaliser des applications qui intègrent la fonction commutation à base

de transistors.Objectif de la séquence :

- Réaliser des applications qui intègre la fonction commutation à base de transistors.Prérequis :

- Les fonctions logiques.- La fonction commutation à base de transistors.

Connaissances nouvelles :- Réalisation des fonctions logiques avec des transistors.

Documents et matériels utilisés :- Maquettes de quelques montages.- Micro-ordinateur + logiciel.

Critères d’évaluation :- Les fonctions logiques de base et universelles sont correctement réalisées à base

de transistors.


159

I - ACTIVITÉ DE DÉCOUVERTE

1- Présentation :

La présente figure représente un système de contrôle de niveau d’eau. Ce systèmeest exploité par les cultivateurs pour contrôler le niveau de l’eau dans leur château.

2- Fonctionnement :


Le contrôle de niveau d’eau est assuré par une lampe de signalisation H :- H = 1, information pour dire que le niveau maximal n’est pas atteint et que le

château est entrain de se remplir.- H = 0, information pour dire que le niveau maximal est atteint. A ce moment, le

cultivateur doit fermer la vanne d’entrée.

a) D’après le schéma structurel donné, analyser le fonctionnement et remplir le tableauci-dessous :

b) Déterminer l’équation de H en fonction de S.H = …………………….....c) Déduire le nom de la fonction réalisée par H.…………………………………………………………………………………………….........

Montage proposé : Système de contrôle de niveau d’eau

État de S IB ( = 0 ou ≠ 0) VCE ( = 0V ou =12V ) État de V1 Etat de H

01

Applications de la fonction commutation


160

II - ACTIVITÉS DE TRAVAUX PRATIQUES

Activité 1 :

1- Présentation :

2- Étude de la fonction F1 :

3- Fonctionnement :

La figure suivante montre que grâce à la commande M et D, on peut transmettre àtour de rôle et avec une seule ligne, les quatre communications de T1 ou T2 vers T3 ou T4.

Ci : Représente un codeur décodeur transformant le signal analogique en signalnumérique et vice-versa.(Avec i = 1,2,3 et 4).Ti : postes téléphoniques.

S1 et S2 : sont des informations d’entrée.H1 : est une information de sortie.M : est une entrée d’autorisation.

La sortie H1 = S1 si M = 0 etH1 = S2 si M = 1.

Système : Principe de transmission des communications téléphoniques.

F1S1

S2H1

M


161

4-1) Travail N°1 :a) A l’aide du logiciel WORKBENCH sous Windows, éditer le schéma structurel de lafonction F1 comme l’indique la figure suivante :

b) Analyser le fonctionnement puis remplir le tableau suivant.

c) Déterminer l’équation logique de H11 en fonction de M puis déduire son nom.

H11 = ………………… Nom de la fonction H11 : ………………………

M IB1 VCE1 État de V1 H11

0

1


On donne ci-dessous, le schéma électronique de la sortie H1 à base de transistors.


162

4-2) Travail N°2 :

a) A l’aide du logiciel WORKBENCH sous Windows, éditer le schéma structurel de lafonction F3 comme l’indique la figure suivante :

4-3) Travail N°3 :

En exploitant le travail précédant, déterminer l’équation logique de la sortie H1 enfonction de S1, S2 et M.

H1 = ………………………………………………

H1 = S3 si D = 0 etH2 = S3 si D = 1.

Le système d’étude est présenté dans l’activité précédente ( Activité 1 ).

S3 : est une information d’entrée.H2 et H3 : sont des informations de sortie.D : est une entrée d’autorisation.


c) Déterminer l’équation logique de H13 en fonction de M et S2 puis déduire son nom.H13 = ………………………… Nom de la fonction H13 : ………………………

M S2 IB3 VCE3 État de V3 H13

0 0

0 1

1 1

1 0

Activité 2 :

1- Étude de la fonction F2 :

2- Fonctionnement :

F2

H2

H3

S3

D


163

On donne ci-dessous, le schéma électronique des sorties H2 et H3 à base destransistors.

3- Travail demandé:

3-1) Travail N°1 :



c) Déterminer l’équation logique de H21 en fonction de D puis déduire son nom.

H21 = ………………………… Nom de la fonction H21 : ………………………

D IB1 VCE1 État de V1 H21

0

1


164

3-2) Travail N°2 :


3-3) Travail N°3 :

b) Analyser le fonctionnement puis remplir le tableau suivant :

D S3 IB5 IB6 État de V5 État de V6 H310 00 11 11 0

c) Déterminer l’équation logique de H31 en fonction de D puis déduire son nom.H31 = ………………………… Nom de la fonction H31 : ………………………

En exploitant le travail précédant, déterminer les équations logiques des sorties H2 etH3 en fonction de S3 et D.

H2 = ………………………………………………H3 = ………………………………………………

Activité 3 :

1- Présentation :

Le monte charge représenté ci-contre permet de transférer des charges d’un étage à un autre.Sur la page suivante, ondonne le schéma structurel de la commande des différentes sorties.

- Cmontée (CM) : Commande de la montée.- Cdescente (CD) : Commande de la descente.- Clampe0 (H0) : Commande de la lampe H0.- Clampe1 (H1) : Commande de la lampe H1.- Clampe2 (H2) : Commande de la lampe H2.

Sur la page suivante, on donne le schéma structurel inspiré du documentconstructeur du système monte charge à trois niveaux « Montor ».

Système : Monte charge à trois niveaux


165


166


2-1) Sur le schéma structurel, encercler le circuit de commande de la lampe H0.2-2) Le schéma structurel de commande de la lampe H0 est modifié par un autre dontla représentation est la suivante :

Remarque : Ce schéma est préalablement réalisé par le professeur sur une maquette.

2-2-1) Étude théorique :

a) Analyser le schéma puis remplir le tableau suivant

b) Déterminer l’équation logique de H10 en fonction de S1 et S2 puis déduire son nom.


c) Déterminer l’équation logique de H0 en fonction de S1 et S2 puis déduire son nom.


S2 S1 État de V1 H10 État de V2 H0

0 0

0 1

1 1

1 0

H10

H0S1

S2


167

b) Analyser le fonctionnement puis remplir le tableau suivant :



d) Comparer l’équation de H0 pratique à celle trouvée théoriquement.

…………………………………………………………………………………………………..

S2 S1 H0

0 0

0 1

1 1

1 0

Activité 4 :

Système : Monte charge à trois niveauxCe système est présenté dans l’activité précédente ( Activité 3 ).Travail demandé :1) Le schéma structurel de commande de la lampe H0 est remplacé par un autre dontla représentation est la suivante :

Remarque : Ce schéma est préalablement réalisé par le professeur sur une maquette.

H10 H20

H0

2-2-2) Étude pratique :a) A la présence du professeur, alimenter la maquette.


168

1-1) Étude théorique :a) Analyser le schéma puis remplir le tableau suivant

b) Déterminer l’équation logique de H10 en fonction de S1 puis déduire son nom.H10 = ………………………… Nom de la fonction H10 : ………………………

c) Déterminer l’équation logique de H20 en fonction de S2 puis déduire son nom.H20 = ………………………… Nom de la fonction H20 : ………………………

d) Déterminer l’équation logique de H0 en fonction de S1 et S2 puis déduire son nom.


1-2) Étude pratique :a) A la présence du professeur, alimenter la maquette.b) Analyser le fonctionnement puis remplir le tableau suivant :



d) Comparer l’équation de H0 pratique à celle trouvée théoriquement.

…………………………………………………………………………………………………..

S2 S1 État de V1 H10 État de V2 H20 État de V3 État de V4 H0

0 0

0 1

1 1

1 0

S2 S1 H0

0 0

0 1

1 1

1 0


169

ÉVALUATION FORMATIVESystème proposé : Système d’arrosage automatique

Le système d’arrosage fonctionne quand la terre est sèche et lorsqu’il fait nuit.Nous utilisons deux électrodes pour capter l’état de la terre : - Les deux électrodes sont plantées dans le sol pour détecter la nature de la terre :

1er cas : Terre sèche, la résistance entre les deux électrodes est très élevée ( Pasde courant électrique entre les deux électrodes ).

2ème cas : Terre humide, la résistance entre les deux électrodes est très faible ( Il y-a courant électrique entre les deux électrodes ). - Une photo-résistance pour détecter l’état jour ou nuit :

Pendant le jour : la photo-résistance est éclairée, elle se comporte comme unerésistance de très faible valeur.

Pendant la nuit : la photo-résistance n’est plus éclairée, elle se comporte commeune résistance de très grande valeur.


2- Fonctionnement :

Le schéma structurel ci-dessous représente le circuit de commande de la motopomped’un système d’arrosage automatique.

SECURITELe circuit d’alimentation de la motopompe est protégé par undisjoncteur différentiel et une prise de terre.

A partir des documents techniques et d’un site Web, faire une recherchepar groupe en donnant plus d’information sur ce type de protection.


170

3- Travail demandé : 3-1) Identifier le transistor V1 puis indiquer :a) Le non de chaque électrode (C,B et E).b) Le sens des différents courants.c) Le type du transistors (NPN ou PNP)

3-2) À partir de la fiche technique suivante, relever pour le transistor V1 :

a) La puissance maximale dissipée par le transistor PCMAX =……………….

b) Le courant du collecteur ICMAX = ……………………

c) La tension supportée par le transistor entre l’émetteur et lecollecteur VCEMAX =…………………..

d) Le type de boîtier TO ………………

3-3) Cocher la bonne réponse :V1 est classé parmi les transistors de faible puissance.

Vrai : Faux :

3-4) Parmi ces différentes boîtiers, encercler celui du transistor V1.

T018 T099 SOT65 T03

Référence Type Boîtier Brochage VCEMAX (V) ICMAX(mA) PCMAX (mW)

AC125 PNP TO1 L02 32 0,1 0,5 50

2N2222 NPN TO18 L01 60 0,8 0,5 100

BD135 NPN TO126 L31 45 1 12

2N3055 NPN TO3 L05 60 15 115

2N2219 NPN TO5 L04 60 0,8 0,8 100

BD136 PNP TO126 L31 45 1 12

BC132 NPN TO106 L17 30 0,2 0,2 60

mini

40 250

βMaxi

40 250

20 70


171

3-5) Analyser le fonctionnement du transistor V1 et remplir le tableau suivant :

3-6) A partir de l’étage F (Voir page 170), déterminer l’équation de la sortie H enfonction de S1 et S2.H = .................................................................................................................................

3-7) Transformer le logigramme de H par un schéma électronique , en employant destransistors matérialisant que des fonctions logiques NAND et NON.

État de laterre

État Jourou nuit

S2 S1IB

( =0 ou ≠0 )État de

transistor V1État de

KMÉtat de

M

Humide Jour

Humide Nuit

Sèche Jour

Sèche Nuit

S1

S2

H

F


172

3-8) Transformer l’équation de H avec des opérateurs NOR à deux entrées.

H = …………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………..

3-9) Refaire la représentation du schéma électronique correspondant à H, enn’employant que des fonctions logiques NOR et NON à base de transistors.

S1

S2

H

F

173

SOMMAIREPremier trimestre :

Deuxième trimestre :

Troisième trimestre :

CHAPITRE 1 : Analyse fonctionnelle d’un système technique

CHAPITRE 2 : Définition graphique d’un produit

Leçon N°1 : La modélisation d’un système technique (Rappels) ..................................Leçon N°2 : L’analyse descendante (SADT) ……………………………………………………………......Leçon N°3 : GRAFCET d’un point de vue système ……………………………………………………....Leçon N°4 : GRAFCET d’un point de vue de la partie opérative ……………………………...Leçon N°5 : GRAFCET d’un point de vue de la partie commande …………………………….

Leçon N°1 : Le dessin d’ensemble (Rappels) .....................................................................Leçon N°2 : La cotation fonctionnelle ……………………………………………………………................Leçon N°3 : Le dessin de définition (Rappel) ……………………………………………………............

CHAPITRE 3 : Comportement des matériaux

Leçon : Traction simple ........................................................................................................

CHAPITRE 4 : Les fonctions logiques universelles

Leçon N°1 : Rappel sur les fonctions logiques de base .................................................Leçon N°2 : Les fonctions logiques universelles .............................................................Leçon N°3 : La fonction mémoire .......................................................................................

CHAPITRE 5 : Etude des solutions constructives

Leçon : Les solutions constructives ...................................................................................

CHAPITRE 6 : Les fonctions électroniques

Leçon N°1 : La fonction commutation ................................................................................Leçon N°2 : Applications de la fonction commutation ..................................................

711213141

597278

88

99107119

129

151159

Page

175

Références bibliographiques

Sites intenet

1) La technologie 1ère année secondaire - manuels de cours et d’activité.2) Guide du dessinateur industriel – A. Chevalier.3) Dossier de technologie de construction – A. Ricordeau, C. Corbet.4) Mémotech – R. Bourgeois, D. Cogniel, B. Lehalle.5) Sciences physiques J.L. Berducou – R. Gomez – C. Raynal.6) Electrotechnique et électronique industrielle Tome 2 Foucher.7) Le schéma en électrotechnique Pierre Boye – André Bianciootto8) Le GRAFCET J.C. Bossy – P.Brard – P.Faugère –C.Merlaud. 9) Catalogue du système monte-charge10) Catalogue du système barrière automatique d’un parking11) Guide de calcul en mécanique D.Spenle – R. Gorhant.

- www.geaa.org- www.abc electronique.fr- www.perso.wanadoo.fr- www.perso.menara.ma/- www.ac-toulouse.fr- www.ac-rouen.fr- www.ac-clermont.fr- www.ac-orlean.fr- www.ac-lille.fr- www.technologea.com- www.univ-pau.fr