etude d'un systeme pluritechnique tapis de course interactif

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Techniquement, la gestion du <strong>tapis</strong> PF790 est réalisée comme décrit ci-<strong>de</strong>ssous :- Le <strong>tapis</strong> PF790 commence par augmenter la vitesse <strong>de</strong> déroulement <strong>de</strong> lacourroie mobile pour atteindre la fréquence cardiaque préréglée ;- Si la vitesse maximale ne suffit pas, alors le <strong>tapis</strong> <strong>de</strong> <strong>course</strong> s’incline pouraugmenter encore l’effort ;- La console informe en permanence l’utilisateur <strong>de</strong> sa fréquence cardiaque.On se propose ici <strong>de</strong> vérifier les choix technologiques faits par le constructeur pourrépondre à son cahier <strong>de</strong>s charges fonctionnel.EXTRAIT DU CAHIER DES CHARGESFonctions Critères Niveaux− VitesseFP1 : Permettre à l’utilisateur <strong>de</strong> courirà une bonne fréquence cardiaque ensuivant un profil <strong>de</strong> <strong>course</strong>FC2 : S’adapter à l’utilisateurFC3 : Être logeable dans une pièceFC4 : Fonctionner avec l’énergieélectrique disponible− Pente− Masse− Surface <strong>de</strong><strong>course</strong>− Surfacedisponible− Fréquence− Tension− De 0 à 19 Km/h parincrément <strong>de</strong> 0,1 Km/h− De 0% à 14% parincrément <strong>de</strong> 0,5%− Jusqu’à 115 Kg− Au moins 1,3 m×0,4 m− Au plus 2 m×1 m− 50 Hz− 230 V ACFAST du <strong>tapis</strong> <strong>de</strong> <strong>course</strong> PF790 (mo<strong>de</strong> fréquence cardiaque)FG : Permettre àl’utilisateur <strong>de</strong> courirà une bonnefréquence cardiaqueen suivantun profil <strong>de</strong> <strong>course</strong>FT1 : Réguler l’effortà fournirFT2 : Indiquer lafréquencecardiaqueFT1.1 : Dérouler la courroiemobileFT1.2 : Incliner la plateforme<strong>de</strong> marcheFT2.1 : Acquérir la fréquencecardiaqueFT2.2 : Afficher la fréquencecardiaqueFT2.3 : Afficher un pic àchaque battementcardiaqueLe présent sujet portera sur l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong>s fonctions techniques « Dérouler la courroiemobile » et « Incliner la plateforme <strong>de</strong> marche », ainsi que sur <strong>de</strong>s évolutions possibles duproduit.ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 2/22Co<strong>de</strong> sujet


1. FONCTION : DEROULER LA COURROIE MOBILE 15 (FT1.1)L’objectif <strong>de</strong> cette partie est <strong>de</strong> vali<strong>de</strong>r le choix <strong>de</strong> la motorisation et <strong>de</strong> sa comman<strong>de</strong> afin<strong>de</strong> satisfaire la contrainte du cahier <strong>de</strong>s charges : vitesse allant jusqu’à 19 Km/h.1.1. A l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s documents techniques DT1, DT2 et DT3, compléter sur le documentréponse DR1 le FAST partiel afin d’i<strong>de</strong>ntifier les solutions techniques réalisant lafonction : Dérouler la courroie mobile 15.1.2. Le cahier <strong>de</strong>s charges impose la vitesse maximale <strong>de</strong> défilement <strong>de</strong> la courroiemobile 15 : V 15/1 = 19 Km/h. On souhaite déterminer la vitesse <strong>de</strong> rotation maximaledu moteur électrique 19 : N 19 .Hypothèses :− Le <strong>tapis</strong> PF790 est réglé à l’horizontale.− La courroie mobile 15 s’enroule sans glisser surle rouleau avant 7 avec un ren<strong>de</strong>ment η 1 = 0,95.Le rayon d’enroulement <strong>de</strong> la courroie mobile 15sur le rouleau avant 7 est R r7 = 24,5 mm et lerayon primitif <strong>de</strong> la poulie du rouleau avant 7 estR p7 = 44 mm.− L’épaisseur <strong>de</strong> la courroie mobile 15 est7 1520négligée.− Le ren<strong>de</strong>ment <strong>de</strong> la transmission par pouliescourroie1921(sans glissement) est η 2 = 0,95 et lerayon primitif <strong>de</strong> la poulie moteur 21 est R p21 = 27 mm.1.2.1. Déterminer la vitesse <strong>de</strong> rotation du rouleau avant 7 : ω 7 (rd/s) puis N 7 (tr/min).1.2.2. Calculer le rapport <strong>de</strong> réduction du système poulies-courroie placé entre leN7moteur 19 et le rouleau avant 7 : r = . En déduire la vitesse <strong>de</strong> rotationN19N 19 du moteur en tr/min.1.3. Une étu<strong>de</strong> préliminaire du frottement <strong>de</strong> la courroie mobile 15 sur la plateforme <strong>de</strong>marche 8 a montré que pour entraîner un coureur <strong>de</strong> 115 Kg il fallait exercer uneffort : T = 230 N. Calculer la puissance mécanique P 19 que doit fournir le moteur 19.TV 15/1 = 19 Km/h1.4. Le fabricant a choisi un moteur dont les caractéristiques sont définies sur ledocument DT4. Ce moteur est-il bien adapté ? Justifier.ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 3/22Co<strong>de</strong> sujet


Pour la suite, on prendra N 19 = 3 400 tr/min comme vitesse <strong>de</strong> rotation du moteur 19permettant d’obtenir la vitesse maximale <strong>de</strong> la courroie mobile 15, et C u19 = 3,8 N.m.comme couple utile du moteur 19.1.5. On souhaite déterminer la consigne <strong>de</strong> vitesse du moteur 19 pour qu’il tourne à lavitesse <strong>de</strong> 3 400 tr/min. (N 19 )1.5.1. Quelle force contre-électromotrice E produit le moteur lorsqu’il tourne à lacette vitesse.1.5.2. En déduire la valeur <strong>de</strong> la tension moyenne U m moy à appliquer aux bornes <strong>de</strong>l’induit du moteur 19 pour obtenir cette vitesse <strong>de</strong> rotation.Structure fonctionnelle <strong>de</strong> la chaîne d'énergie <strong>de</strong> l'entraînement du <strong>tapis</strong> :230 VACSignal <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> : U cALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRECourroie à l’arrêtDéroulerlacourroieAlimentation300 V DCInterrupteur K(hacheur série)Moteur àcourant continuSystème pouliescourroiePour que la fréquence cardiaque du coureur atteigne la valeur souhaitée, la console agitsur la vitesse <strong>de</strong> défilement <strong>de</strong> la courroie mobile. Pour cela, elle génère un signal U c <strong>de</strong>type MLI (Modulation <strong>de</strong> la Largeur d’Impulsion) qui est envoyé à la carte variation vitesse,il servira à comman<strong>de</strong>r un interrupteur K.+Courroie enmouvementU G(300 V DC)-KMU mU c = 5 V K ferméU c = 0 V K ouvertU c (t)+ 5 V0αTTt1.5.3. On applique la tension <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> U c à l’interrupteur K. Compléter sur ledocument réponse DR2, le chronogramme <strong>de</strong> la tension aux bornes <strong>de</strong>l'induit du moteur U m (t).1.5.4. Calculer la valeur du rapport cyclique α pour obtenir aux bornes <strong>de</strong> l’induit dumoteur la tension moyenne U m moy .1.5.5. La valeur calculée <strong>de</strong> α est-elle admissible ?1.6. Les solutions techniques utilisées pour atteindre la vitesse <strong>de</strong> 19 km/h (contrainte ducahier <strong>de</strong>s charges) sont elles adaptées ? Justifier votre réponse.ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 4/22Co<strong>de</strong> sujet


2. FONCTION : INCLINER LA PLATEFORME DE MARCHE (FT1.2)L’objectif <strong>de</strong> cette partie est <strong>de</strong> vérifier l’aptitu<strong>de</strong> du groupe moto-réducteur d’inclinaison àréaliser la contrainte du cahier <strong>de</strong>s charges : pente jusqu’à 14% par incrément <strong>de</strong> 0,5% ensupportant un coureur <strong>de</strong> 115 Kg.2.1. Le document DR3 présente une ébauche du schéma cinématique du mécanismed’inclinaison. Indiquer (en précisant les noms et axes) les liaisons qui existent entre :− Bâti 4 / cadre d’inclinaison 3 ;− Cadre d’inclinaison 3 / cadre 1 ;− Crémaillère 26 / moto-réducteur d’inclinaison 5 ;− Cadre 1 / sol.A l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s documents techniques, compléter sur le document DR3 le schémacinématique (dans les zones entourées).2.2. Le <strong>tapis</strong> PF790 est réglé en position horizontale et le coureur dans la position ci<strong>de</strong>ssous(cas le plus défavorable). On recherche l’effort que doit fournir le groupemoto-réducteur pour maintenir l’inclinaisondu bâti.y Hypothèses :− Le frottement entre le sol (<strong>de</strong> typecarrelage) et les pieds arrière 13 et 14est négligeable.− Les autres liaisons sont supposéesparfaites.− La masse du coureur et <strong>de</strong> laplateforme est M = 125 Kg.− L’accélération <strong>de</strong> la pesanteur estg = 10 m/s².− Le poids <strong>de</strong> l’ensemble (coureur,plateforme) agit en G (supposé fixe).− Le poids <strong>de</strong>s autres éléments estnégligé.A Cadre 1O1,2 mmx 1,4 mGP B2.2.1. Etudier l’équilibre <strong>de</strong> l’ensemble (cadre 1 et utilisateur), figure ci-<strong>de</strong>ssus, afin<strong>de</strong> déterminer l’action B3→ 1 que doit exercer le cadre d’inclinaison 3 en Bsur le cadre 1.2.2.2. Isoler maintenant le cadre d’inclinaison 3 afin <strong>de</strong> déterminer l’action C 26/3 quedoit exercer la crémaillère 26 sur le cadre d’inclinaison 3 en C. L’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong>l’équilibre sera menée graphiquement sur le document réponse DR4 et onutilisera pour valeur <strong>de</strong> B1→ 3 = 1 100 N.ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 5/22Co<strong>de</strong> sujet


Le groupe moto-réducteur d’inclinaison 5 est détaillé sur les documents DT5 et DT6 ainsique par la chaîne d’énergie suivante :Moteur 33C 33 : couple moteur en (N.m)C 27 : couple en sortie duréducteur en (N.m )C 33Réducteur32, 31, 30, 29, 28Rapport <strong>de</strong>NRéduction r =NOn donne l’action <strong>de</strong> la crémaillère 26 sur le cadre d’inclinaison 3 : C26→ 3 =2 100 N.2.2.3. On recherche la loi d’entrée-sortie C 33 =f( C26→ 3 ) <strong>de</strong> cette chaîne d’énergie.N272.2.3.1. Déterminer le rapport <strong>de</strong> réduction r = du réducteur.N3212.2.3.2. Montrer que C 27 = × C26 → 3 × Dp27( Dp 27 : diamètre primitif du pignon 27).22.2.3.3. Exprimer la loi d’entrée-sortie <strong>de</strong> cette chaîne d’énergie (en tenant compted’un ren<strong>de</strong>ment global <strong>de</strong> transmission : η=81%).2.2.3.4. En déduire la valeur du couple C 33 .2.2.4. Le moteur 33 utilisé peut-il fournir le couple C 33 ? Justifier.2.3. On se propose maintenant <strong>de</strong> vérifier la valeur maximale d’inclinaison <strong>de</strong> la plateforme <strong>de</strong> marche ainsi que la précision <strong>de</strong> sa comman<strong>de</strong>.Une simulation cinématique du mécanisme d’inclinaison (voir DR5) nous donne lapente p du cadre 1. Une <strong>de</strong>uxième courbe donne la distance L entre le point <strong>de</strong>fixation du moto-réducteur d’inclinaison 5 sur le cadre d’inclinaison 3 (point C) et lepoint <strong>de</strong> fixation <strong>de</strong> la crémaillère 26 sur le bâti 4 (point E), en fonction <strong>de</strong> l’angled’inclinaison β du cadre 1 par rapport à l’horizontale.2.3.1. Rechercher sur les courbes <strong>de</strong> pente p et <strong>de</strong> distance L du document DR5, la<strong>course</strong> c que doit parcourir la crémaillère 26 pour faire passer le cadre 1 <strong>de</strong>la position horizontale à une pente à 14% (laisser sur le document DR5 lestraits <strong>de</strong> construction). La longueur <strong>de</strong>ntée <strong>de</strong> la crémaillère 26 est-elleadaptée ? Justifier.2.3.2. A l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s courbes du document DR5 (supposées linéaires), rechercherl’incrément <strong>de</strong> déplacement dL qui permet d’obtenir l’incrément <strong>de</strong> penteprévu dans le cahier <strong>de</strong>s charges.2.3.3. Le disque co<strong>de</strong>ur 25 qui indique l’inclinaison est fixé sur le pignon <strong>de</strong> sortie27 qui, lui-même, engrène avec la crémaillère 26. Déterminer l’angle <strong>de</strong>rotation du pignon <strong>de</strong> sortie 27 correspondant à l’incrément <strong>de</strong> déplacementdL. Compte tenu <strong>de</strong>s caractéristiques du disque co<strong>de</strong>ur 25, combiend’impulsions seront émises pour cet angle ? En déduire la précision relativedu positionnement.2.3.4. Le choix du disque co<strong>de</strong>ur 25 est-il pertinent pour respecter la contrainte ducahier <strong>de</strong>s charges fonctionnel ?ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 6/22Co<strong>de</strong> sujet2732C 27Pignon 27-Crémaillère 26Caractéristiques dupignon 27C 26/3


3. EVOLUTION DU PRODUITL’objectif <strong>de</strong> cette partie est d’apporter quelques modifications au <strong>tapis</strong> <strong>de</strong> <strong>course</strong> PF790afin d’améliorer son fonctionnement et d’apporter <strong>de</strong> nouvelles fonctionnalités.3.1. Amélioration du contact pied/solLorsque le système incline le cadre 1, les pieds arrière 13 et 14 frottent sur le sol. Suivantle revêtement utilisé, ce frottement n’est pas négligeable et génère un effortsupplémentaire au niveau du groupe moto-réducteur d’inclinaison.L’objectif <strong>de</strong> cette partie est <strong>de</strong> concevoir une nouvelle solution évitant cet inconvénient.Zone àmodifierFAST <strong>de</strong> la nouvelle solution :FT1 : Interposer unélément roulant àl’intérieur <strong>de</strong>s piedsarrière.FT11 : Gui<strong>de</strong>r enrotation l’élémentroulant / pied arrière.FT111 : Centrersur un axe.FT112 : Mettre enposition axiale.FT12 : Fixer l’axe aupied arrière.Le document DT7 présente une perspective isométrique du pied arrière actuel. Le <strong>de</strong>ssin<strong>de</strong> définition du pied arrière modifié est donné sur le document DT8.3.1.1. Décrire les modifications <strong>de</strong>s formes du pied arrière qui réalisent FT12.3.1.2. Etablir un croquis à main levée <strong>de</strong> l’ensemble monté (pied, axe, roue…).3.1.3. Réaliser une perspective à main levée <strong>de</strong> la roue à insérer dans le piedarrière. Reporter sur cette perspective les dimensions fonctionnelles (sansvaleurs numériques).ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 7/22Co<strong>de</strong> sujet


3.2. Nouvelle fonctionnalité : affichage <strong>de</strong> la zone <strong>de</strong> travailcardiaqueL'objectif <strong>de</strong> cette étu<strong>de</strong> est <strong>de</strong> compléter l'affichage existant afin <strong>de</strong> fournir à l'utilisateur<strong>de</strong>s informations supplémentaires.Durant les programmes <strong>de</strong> contrôle <strong>de</strong> la fréquence cardiaque, la matrice à DEL <strong>de</strong> laconsole affiche simplement un pic à chaque fois qu'unbattement cardiaque est détecté.Il est envisagé d'indiquer la zone <strong>de</strong> travail cardiaque par <strong>de</strong>snouveaux pictogrammes afin que l'utilisateur sache quel typed'exercice il est en train d'effectuer :− Un exercice inefficace ;− Un exercice <strong>de</strong> brûlage <strong>de</strong> graisses ;− Un exercice en aérobie (renforcement du système cardiovasculaire).Les différentes zones <strong>de</strong> travail cardiaque sont définies grâce à 3 seuils (S1 à S3)exprimés en battements/min. Ces seuils dépen<strong>de</strong>nt <strong>de</strong> l'âge <strong>de</strong> l'utilisateur, qui est saisi àpartir <strong>de</strong> la console en début d'exercice.− Fréquence cardiaque ≤ S1 : Inefficace Pictogramme 1− S1


3.2.2. Le microcontrôleur est-il adapté pour afficher ces nouveaux pictogrammes ?Les impulsions électriques délivrées par le capteur <strong>de</strong> battements cardiaque servent àincrémenter un compteur interne du microcontrôleur.Les impulsions sont comptabilisées pendant 20 s puis un calcul permet d'en déduire lafréquence cardiaque exprimée en battements/min. Une comparaison avec les seuils S1 àS3 est ensuite effectuée pour savoir quel pictogramme doit-être affiché.Algorigramme du sous-programme d'affichageConstantes :S1, S2, S3 : SeuilsNb20 : Nombre <strong>de</strong> boucles permettantd'obtenir une temporisation <strong>de</strong> 20 sVariables :C0 : Valeur compteurNb : Nombre <strong>de</strong> boucles effectuéesNi : Nombre d'impulsions en 20 sNp : Nombre <strong>de</strong> pulsations/minChargement <strong>de</strong> la valeur 0 dansles variables C0, Nb, Ni, NpCréation <strong>d'un</strong>e temporisation <strong>de</strong>20 sDEBUTInitialisationNb Nb+1Nb = Nb20 ?Répéter tant queprogramme fréquencecardiaque sélectionné1 cycle d'instruction2 cycles d'instructionChargement <strong>de</strong> la valeur ducompteur dans la variable NiCalcul du nombre <strong>de</strong> pulsationspar min : Np(Fréquence cardiaque)Comparaison <strong>de</strong> Np avec lesseuils S1 à S3 et affichage dupictogramme correspondantNi C0Fin répéterZone 1Zone 2FIN3.2.3. Sachant que la fréquence d'horloge interne du microcontrôleur est <strong>de</strong> 1 MHzet que la durée <strong>d'un</strong> cycle d'instruction est <strong>de</strong> 4 pério<strong>de</strong>s d'horloge. Enutilisant l’algorigramme calculer la valeur Nb20 permettant d'obtenir unetemporisation <strong>de</strong> 20 s.ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 9/22Co<strong>de</strong> sujet


3.2.4. Compléter l'algorigramme (zones 1 et 2) sur le document réponse DR7.L'affichage <strong>de</strong>s pictogrammes sera réalisé par <strong>de</strong>s sous-programmes qui neseront pas détaillés.Représentation <strong>de</strong>s sous-programmes :Aff. Picto. 1, 2 ou 33.3. Nouvelle fonctionnalité : Mise en réseau <strong>de</strong>s <strong>tapis</strong> <strong>de</strong><strong>course</strong> PF790Les salles <strong>de</strong> sport qui possè<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>s <strong>tapis</strong> <strong>de</strong> <strong>course</strong> souhaitent proposer un nouveauservice à leurs clients en leur donnant la possibilité <strong>de</strong> suivre l'évolution <strong>de</strong> leursperformances.Lors <strong>de</strong> l'entraînement, certains paramètres <strong>de</strong> <strong>course</strong> comme la vitesse, l'inclinaison du<strong>tapis</strong> ainsi que la fréquence cardiaque <strong>de</strong>vront être collectés par un ordinateur afin d'êtreconsultés ultérieurement.Pour répondre à ce nouveau besoin, le fabricant envisage <strong>de</strong> faire évoluer ses <strong>tapis</strong> en lesrendant compatibles avec un réseau local <strong>de</strong> type ETHERNET.L'objectif <strong>de</strong> cette partie est <strong>de</strong> vali<strong>de</strong>r les choix <strong>d'un</strong>e pré-étu<strong>de</strong> concernant l'échange <strong>de</strong>données entre plusieurs <strong>tapis</strong> et un ordinateur en réseau.Structure envisagée pour une salle <strong>de</strong> sport :@ IP1 : 195.64.248.21Masque1 : 255.255.255.0@ IP2 : 195.64.248.22Masque2 : 255.255.255.0@ IP3 : 195.64.248.23Masque3 : 255.255.255.0TAPIS 1 TAPIS 2TAPIS 3@ IP4 : 195.64.248.30Masque4 : 255.255.255.0HUBConcentrateur4 ports3.3.1. Déterminer quelle classe d'adressage (A, B ou C) utilise ce réseau. Justifierla réponse.3.3.2. A l'ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s adresses IP machines (notées @ IP) et <strong>de</strong>s masques <strong>de</strong> sousréseau,indiquer l’i<strong>de</strong>ntifiant réseau <strong>de</strong> chaque <strong>tapis</strong> et <strong>de</strong> l’ordinateur.3.3.3. Conclure quant à la possibilité d'échange <strong>de</strong> données entre les <strong>tapis</strong> <strong>de</strong><strong>course</strong> et l'ordinateur.ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 10/22Co<strong>de</strong> sujet


Le protocole <strong>de</strong> communication choisi pour l'envoi <strong>de</strong> données est l'IPv4. Le format <strong>de</strong>strames IP (ou datagrammes IP) qui circuleront sur le réseau est détaillé dans le documentDT9.Pour notre application le champ <strong>de</strong>s données sera composé <strong>de</strong> 3 octets, chacunreprésentant un paramètre <strong>de</strong> <strong>course</strong> :Octet n°1 Octet n°2 Octet n°3Fréquence cardiaque Inclinaison fois 10Vitesse fois 10en battements/minen %en Km/h3.3.4. Sachant que les valeurs maximales <strong>de</strong>s paramètres <strong>de</strong> <strong>course</strong> sont :− Fréquence cardiaque : 220 battements/min ;− Inclinaison : 14% ;− Vitesse : 19 Km/h.Justifier le codage <strong>de</strong> chaque paramètre sur 1 octet.3.3.5. Pour les paramètres suivants :− Fréquence cardiaque : 140 battements/min ;− Inclinaison : 5,5% ;− Vitesse : 12,2 Km/h.Déterminer le datagramme IP qu'enverra le <strong>tapis</strong> 2 à l'ordinateur en notationdécimale pointée. Présenter la réponse sous cette forme :4 5 0 x.x x.x.x.x x.x.x.x x.x.xOù les "x" qui représentent <strong>de</strong>s octets seront remplacées par les valeursadéquates.Pour quelle raison les valeurs <strong>de</strong> l'inclinaison et <strong>de</strong> la vitesse doivent-ellesêtre multipliées par 10 avant d'être envoyées à l'ordinateur ?3.3.6. La configuration en réseau proposée ci-<strong>de</strong>ssus permet-elle <strong>de</strong> gérer une<strong>course</strong> virtuelle ? Argumenter la réponse.ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 11/22Co<strong>de</strong> sujet


DOCUMENTS REPONSEPages 12 à 15DR1 : FAST partiel <strong>de</strong> la fonction FT1.1 : Dérouler la courroie mobilepage12DR2 : Chronogrammes <strong>de</strong>s tensions <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> et d'induit page 12DR3 : Schéma cinématique page 13DR4 : Equilibre du cadre d’inclinaison 3 page 13DR5 : Simulation informatique <strong>de</strong> l’inclinaison page 14DR6 : Comman<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’affichage <strong>de</strong>s DEL page 14DR7 : Algorigramme du sous-programme d’affichage page 15ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUECo<strong>de</strong> sujet


DR1 : FAST partiel <strong>de</strong> la fonction FT1.1 : Dérouler la courroie mobileFT1.1 : Dérouler lacourroie mobileFT1.11 : Entraîner lacourroie mobile (15)FT1.111 : Convertir l’énergieélectrique en énergie mécanique <strong>de</strong>rotationFT1.112 : Transmettre la rotation aurouleau avant poulie (7)Noms ounuméros <strong>de</strong>sélémentsconcernés.FT1.12 : Gui<strong>de</strong>r lacourroie mobile (15)FT1.113 : Transmettre lemouvement à la courroie mobile(15)FT1.121 : Supporter la courroiemobile (15)FT1.122 : Aligner la courroieMobile (15)Plateforme<strong>de</strong> marche 8DR2 : Chronogrammes <strong>de</strong>s tensions <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> et d'induitU c (t)(V)50U m (t)(V)T2Tt3000T2TtETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 12/22Co<strong>de</strong> sujet


DR3 : Schéma cinématiqueyzxBâti 4Support du moto-réducteur d’inclinaison 5Cadre d’inclinaison 3Pignon <strong>de</strong>sortie 27BCASolCadre 1ECrémaillère 26DDR4 : Equilibre du cadre d’inclinaison 3Bilan <strong>de</strong>s actions mécaniques extérieures :3 actions s’exercent sur l’ensemble isolé :− Action du cadre 1 en B parfaitement définie.− Action <strong>de</strong> la crémaillère 26 en C <strong>de</strong> support CE.− Action du bâti 4 en D.Échelle <strong>de</strong>s forces :1 cm représente 200 NCBB1/3EDETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 13/22Co<strong>de</strong> sujet


DR5 : Simulation informatique <strong>de</strong> l’inclinaison <strong>de</strong> la plateforme <strong>de</strong> marche35016.014.0Distance L (mm)30025012.010.08.0Pente : p (%)6.02004.02.01500.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9Inclinaison : β (°)Course <strong>de</strong> la crémaillère 26 : c=DR6 : Comman<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’affichage <strong>de</strong>s DELC1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10L1L2L3L4L5L6L7L1L2L3L4L5L6L7L1L2L3L4L5L6L7Nombre <strong>de</strong> sorties nécessaires : N s =ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 14/22Co<strong>de</strong> sujet


DR7 : Algorigramme du sous programme d’affichageNi C0Zone 1Zone 2Fin RépéterFINETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 15/22Co<strong>de</strong> sujet


DOCUMENTS TECHNIQUESPages 16 à 22DT1 : Plan d’ensemble du <strong>tapis</strong> PF790 page 16DT2 : Nomenclature du <strong>tapis</strong> PF790 page 17DT3 : Schéma électrique structurel page 18DT4 : Caractéristiques du moteur d’entraînement page 19DT5 : Caractéristiques du moto-réducteur d’inclinaison page 19DT6 : Plan d’ensemble du moto-réducteur d’inclinaison page 20DT7 : Dessin <strong>de</strong> définition du pied arrière actuel page 21DT8 : Dessin <strong>de</strong> définition du pied arrière modifié page 21DT9 : Adressage et protocole <strong>de</strong> communication page 22ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUECo<strong>de</strong> sujet


DT1 : Plan d’ensemble du <strong>tapis</strong> PF790Echelle 1 : 10Les capots <strong>de</strong> protection du mécanismeainsi que la console <strong>de</strong> comman<strong>de</strong>ne sont pas représentés.519ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 16/22Co<strong>de</strong> sujet


DT2 : Nomenclature du <strong>tapis</strong> PF79034 1 Palier <strong>de</strong> crémaillère Téflon33 1 Moteur AC Voir DT532 1 Pignon moteur 7 <strong>de</strong>nts m=0,5 mm31 1 Premier étage 51 <strong>de</strong>nts m=0,5 mm ; 14 <strong>de</strong>nts m=0,5 mm30 1 Deuxième étage 57 <strong>de</strong>nts m=0,5 mm ; 11 <strong>de</strong>nts m=0,75 mm29 1 Troisième étage 47 <strong>de</strong>nts m=0,75 mm ; 11 <strong>de</strong>nts m=1 mm28 1 Quatrième étage 55 <strong>de</strong>nts m=1 mm27 1 Pignon <strong>de</strong> sortie 10 <strong>de</strong>nts m=1,5 mm26 1 Crémaillère (longueur <strong>de</strong>ntée <strong>de</strong> 105mm) m=1,5 mm25 1 Disque co<strong>de</strong>ur 26 trous24 1 Vis à tête hexagonale bombée à pans creux M10 x 2523 4 Ecrou borgne hexagonal à calotte M1022 3 Vis à tête hexagonale bombée à pans creux M10 x 1621 1 Poulie moteur20 1 Courroie19 1 Moteur voir DT 418 1 Isolateur du moteur17 2 Boulon <strong>de</strong> pivot du cadre16 2 Bague pivot15 1 Courroie mobile14 1 Pied arrière gauche13 1 Pied arrière droit12 1 Repose pied Gauche11 2 Isolateur avant10 2 Gui<strong>de</strong> <strong>de</strong> la courroie9 1 Repose pied Droit8 1 Plateforme <strong>de</strong> Marche7 1 Rouleau avant poulie6 1 Rouleau arrière5 1 Moto-réducteur d'inclinaison voir DT5-DT64 1 Bâti3 1 Cadre d'inclinaison2 2 Isolateur1 1 CadreRep Nbre Désignation ObservationETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 17/22Co<strong>de</strong> sujet


Matrice à DELCapteur <strong>de</strong> battements cardiaquesAfficheurs 7 segmentsCARTE CONSOLECapteur vitesse <strong>tapis</strong>Consigne vitesse <strong>tapis</strong> 0 – 5 VImpulsions capteur vitesse <strong>tapis</strong> 0 – 5V+12 V DC0 V DCImpulsions capteur d'inclinaison 0 – 5 VOrdre <strong>de</strong> diminution inclinaisonOrdre d'augmentation inclinaisonPrise RJ45Co<strong>de</strong>urCARTE PUISSANCE5 V DC0 V DCImpulsions 5 V DCPh NM~Moto-réducteur 5Augmentation inclinaisonCommunDiminution inclinaisonDT3 : Schéma électrique structurelMoteur 190 V DC5 V DCConsigne vitesse 0-5 V DCPEAlimentation230 V ACMA-A+CARTE VARIATIONVITESSEETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 18/22Co<strong>de</strong> sujet


DT4 : Caractéristiques du moteur d’entraînementMoteur à courant continu à aimants permanentsTension nominale Un 130 V Constante <strong>de</strong> vitesse K E 0,33 V/(rad.s -1 )Courant nominal In 17,6 A Constante <strong>de</strong> couple K T 0,33 N.m/AVitesse nominale Nn 3 050 tr/min Résistance d’induit R 1,1 OhmPuissance nominale Pn 1840 WCouple nominal Cn 5,76 N.mVitesse maximale N max 4 000 tr/minRappels :IUMUIREEn valeur moyenne, on peut écrire :U moy = E + RIavec E = K E Ω (avec Ω en rad/s)C u C em = K T I(Le couple <strong>de</strong> pertes est négligeable <strong>de</strong>vant C em )DT5 : Caractéristiques du moto-réducteur d’inclinaison 532 31Moteur 33 :monophasé à <strong>de</strong>ux sens <strong>de</strong> rotationVitesse nominale = 2025 tr/minCouple moteur nominal = 0,2 N.mTension nominale = 230 V ACIntensité nominale = 0,7 A30292827Co<strong>de</strong>ur 26 trousRéducteur26Pignoncrémaillère34ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 19/22Co<strong>de</strong> sujet


DT6 : Plan d’ensemble du moto-réducteur d’inclinaisonEchelle 1 : 2ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 20/22Co<strong>de</strong> sujet


DT7 : Dessin <strong>de</strong> définition du pied arrière actuelEchelle 1 : 3DT8 : Dessin <strong>de</strong> définition du pied arrière modifiéEchelle 1 : 3ETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 21/22Co<strong>de</strong> sujet


DT9 : Adressage et protocole <strong>de</strong> communicationClasses d'adressageL'adresse IP <strong>d'un</strong>e machine (32 bits) est exprimée par 4 octets, soit l'équivalent <strong>de</strong> 4nombres décimaux compris entre 0 et 255 séparés par <strong>de</strong>s points: c'est la notationdécimale pointée.Elle est <strong>de</strong> la forme x.x.x.x par ex : 112.45.8.19CLASSE AI<strong>de</strong>ntifiant réseauI<strong>de</strong>ntifiant machineMasque <strong>de</strong> sous-réseaupar défautx. x.x.x 255.0.0.01 ère plage: 1.0.0.1 à 1.255.255.254 Dernière plage: 126.0.0.1 à 126.255.255.254CLASSE BI<strong>de</strong>ntifiant réseauI<strong>de</strong>ntifiant machineMasque <strong>de</strong> sous-réseaupar défautx.x. x.x 255.255.0.01 ère plage: 128.0.0.1 à 128.0.255.254 Dernière plage: 191.255.0.1 à 191.255.255.254CLASSE CI<strong>de</strong>ntifiant réseauI<strong>de</strong>ntifiant machineMasque <strong>de</strong> sous-réseaupar défautx.x.x. x 255.255.255.01 ère plage: 192.0.0.1 à 192.0.0.254 Dernière plage: 223.255.255.1 à 223.255.255.254Format du datagramme <strong>d'un</strong> protocole IPv41octet(*)1octet2octets1500 octets maximumEntête IPDonnées8 octets 4 octets 4 octets n octets@ IPV IHL TOS LT Non @ IP sourceDonnées<strong>de</strong>stinationétudié4 5 0 x.xx.x.x.x x.x.x.x x.x.x…(*) décomposé en 2 <strong>de</strong>mi-octetsV : Numéro <strong>de</strong> version du protocole IPIHL : Longueur <strong>de</strong> l'entête (nombre <strong>de</strong> mots <strong>de</strong> 32 bits)TOS : Type <strong>de</strong> service (ici routine, débit normal, niveau fiabilité normal et coût faible)LT : Longueur totale du datagramme (entête + données) en nombre d'octetsSi cette valeur est inférieure à 256, alors LT est <strong>de</strong> la forme 0.XETUDE D'UN SYSTEME PLURITECHNIQUE page 22/22Co<strong>de</strong> sujet

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