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ROYAUME DU MAROC MINISTERE DE L’ÉDUCATION NATIONALE Académie de Casablanca Sett

ROYAUME DU MAROC MINISTERE DE L’ÉDUCATION NATIONALE Académie de Casablanca Settat Direction Provinciale de Mohammedia Nom : …………………………….. Prénom : …………………………….. Classe : 2STE… Lycée Qualifiant Technique Mohammedia Sciences de l’ingénieur Système n°6 : Tapis de course interactif Sciences et Technologies Électriques Niveau 2 Professeur : MAHBAB اﻟﻤﻤﻠﻜﺔ اﻟﻤﻐﺮﺑﻴﺔ ارة اﻟﺘﺮﺑﻴﺔ اﻟﻮﻃﻨﻴﺔ وز اﻟﺘﻘﻨﻴﺔ اﻟﻤﺤﻤﺪﻳﺔ اﻟﺜﺎﻧﻮﻳﺔ اﻟﺘﺄﻫﻴﻠﻴﺔ Le dossier comporte au total 76 pages : Sujet : Tapis de course interactif Le sujet comporte au total 15 pages. Le sujet comporte 3 types de documents : Pages 01 à 09 : Socle du sujet comportant les situations d’évaluation (SEV) ; Pages 10 à 15 : Documents réponses portant la mention 15 pages Unité A.T.C Fiches cours : • Fiche cours n°23 : Notions d’asservissement • Fiche cours n°24 : Les systèmes asservis • Fiche cours n°25 : Convertisseur fréquence tension • Fiche cours n°26 : Convertisseur tension fréquence • Fiche cours n°27 : Généralités sur les réseaux informatiques • Fiche cours n°28 : Les Réseaux d’entreprise • Fiche cours n°29 : Protocole MODBUS • Fiche cours n°30 : Bus de terrain AS-i • Fiche cours n°31 : Le Bus USB 37 pages Activités : • Activité n°15 : Asservissement d’une machine à courant continu • Activité n°16 : Machine de tri postal ELIT-ATNF • Activité n°17 : Conditionneuse en milieu alimentaire 22 pages DREP XX 2 STE Lycée Qualifiant Technique Mohammedia Prof : MAHBAB S.I Système n°6 Tapis de course interactif Page 1/15 1. Introduction : Le tapis de course PF790 Interactif de la société PRO-FORM, est un système complet de fitness, il permet un entraînement à domicile ou en salle de sport en reproduisant les conditions de course à pied à l’extérieur. Le tapis de course permet au coureur de s’entrainer sur une courroie mobile en fonction d’un programme d’entraînement choisi qui prend en considération les conditions de course : le rythme cardiaque, la vitesse de défilement et la pente d’inclinaison. 2. Fonctionnement : Le coureur s’entraîne sur la courroie mobile qui défile dans le sens inverse à sa course. La vitesse de course et la pente d’inclinaison sont réglables à l’aide de la console. Cette dernière renseigne le coureur en permanence sur son rythme cardiaque, et sur d’autres informations comme les calories dissipées, le temps de course écoulé, etc. Un moteur d’entraînement, électrique à courant continu (voir figures ci-dessous), entraîne le système poulies-courroie constitué d’une poulie motrice, d’une courroie poly V et d’une poulie réceptrice solidaire au rouleau avant. La rotation du rouleau avant entraîne le défilement de la courroie mobile permettant la course à pied du coureur. TAPIS DE COURSE INTERACTIF Console Rampe Capteur battements cardiaques Montant Base Repose-pied Courroie mobile Pied C Poulie motrice Poulie réceptrice Courroie mobile Châssis Rouleau arrière Capteur ILS Tendeur Courroie poly V Moteur d’entraînement Axe du rouleau avant Dispositifde levage non représenté E B Bras d’inclinaison Dispositif de levage Rouleau avant Châssis B C 2 STE Lycée Qualifiant Technique Mohammedia Prof : MAHBAB S.I Système n°6 Tapis de course interactif Page 2/15 ‘ RESSOURCE A EXPLOITER : Description’ et ‘Fonctionnement’ pages 01 et 02. On se prose d’appliquer quelques outils d’analyse fonctionnelle, au tapis de course pour comprendre ses fonctionnalités et son environnement. Répondre sur le document DREP 01 page 10 1. Compléter le diagramme Bête à cornes relatif au tapis de course ; 2. Compléter le diagramme d’interactions relatif au tapis de course en se référant au tableau des fonctions de service. Le moteur de traction est un moteur à courant continu à aimants permanents. On donne :  Tension nominale : UN = 130 V ;  Courant nominal : IN = 17,6 A ;  Vitesse nominale : NN = 3 050 tr/min ;  Puissance nominale : PN = 1840 W ;  Couple nominal : CN = 5,76 N.m ;  Vitesse maximale : Nmax = 4 000 tr/min ;  Constante de vitesse : KE = 0,33 V/(rad.s-1) ;  Constante de couple : KC = 0,33 N.m/A ;  Résistance d’induit : R = 1,1 Ω ;  On pose K = KE = KT. Rappels : L’objectif de cette partie est de valider le choix de la motorisation et de sa commande afin de satisfaire la contrainte du cahier des charges : vitesse allant jusqu’à 19 Km/h. Répondre sur le document DREP 02 page 11 Une étude préliminaire du frottement de la courroie mobile sur la plateforme de marche, a montré que pour entraîner un coureur de 115 Kg il fallait exercer un effort : T = 230 N. 3. Calculer la puissance mécanique P que doit fournir le moteur de traction ; 4. Le fabricant a choisi un moteur dont les caractéristiques sont définies ci-dessus, ce moteur est-il bien adapté ? Justifier ; SEV 2 MODELISATION, COMMANDE ET VALIDATION DU CHOIX DU MOTEUR SEV 1 ÉTUDE FONNCTIONNELLE DU SYSTÈME Tâche Analyse fonctionnelle globale Tâche 1 Commande et validation du choix du moteur de traction T V = 19 Km/h U M E R U I I En valeur moyenne, on peut écrire : Umoy = E + R.I avec : E = KE N = K.N (N en rad/s); Cu = KT I = K.I (I en A). 2 STE Lycée Qualifiant Technique Mohammedia Prof : MAHBAB S.I Système n°6 Tapis de course interactif Page 3/15 Pour la suite, on prendra N = 3 400 tr/min comme vitesse de rotation du moteur permettant d’obtenir la vitesse maximale de la courroie mobile, et Cu = 3,8 N.m comme couple utile du moteur. On souhaite déterminer la consigne de vitesse du moteur pour qu’il tourne à la vitesse de 3400 tr/min. 5. Quelle force contre-électromotrice E produit le moteur lorsqu’il tourne à cette vitesse ; 6. En déduire la valeur de la tension moyenne Umoy à appliquer aux bornes de l’induit du moteur pour obtenir cette vitesse de rotation. On note U la tension d’alimentation du moteur. On souhaite caractériser les réponses mécaniques du système moteur-Tapis. Pour cela, on applique à vide (I = 0 A), un échelon de tension d’amplitude U0 = 117,5 V à cet ensemble et on observe l’évolution de la vitesse de rotation N (tr/min) d’axe moteur au cours du temps. On obtient la courbe ci-dessous : t (s) 0 0,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4,2 4,8 5,4 6 6,6 7,2 7,8 8 N (tr/min) 0 1338 2149 2641 2940 3121 3230 3297 3338 3362 3377 3386 3392 3395 3397 Répondre sur le document DREP 02 page 11 7. Déterminer graphiquement la vitesse NP en régime permanent, en tr/min puis en rad/s; 8. En déduire la valeur du gain statique H0, en tr.min-1/V puis en rad.s-1/V ; 9. Quelle hypothèse peut-on faire sur l’ordre du système constitué de l’ensemble moteur-tapis ? Justifier ; 10. Á partir de la courbe, déterminer la constante de temps τ ; 11. Déterminer le temps de réponse à 5% du système tr. Tâche 2 Réponse à un échelon de tension U 2 STE Lycée Qualifiant Technique Mohammedia Prof : MAHBAB S.I Système n°6 Tapis de course interactif Page 4/15 Dans le cas du moteur de traction, le flux inducteur est maintenu constant par l’utilisation d’un aimant permanent. Donc la commande de la vitesse N, se fait pat l’induit. On donne ci-dessous, les équations régissant le fonctionnement du moteur : Répondre sur le document DREP 02 page 11 On néglige les frottements et l’inductance (L = 0 et ƒ = 0) : 12. Donner l’équation différentielle liant N à U Pour u (t) = U0 (entrée échelon) ; 13. Compléter alors, le model fonctionnel du moteur ; Répondre sur le document DREP 03 page 12 14. En déduire l’expression du gain statique H0, la constante du temps τ et N (t) ; 15. Calculer la valeur de J, l’inertie du moteur ; À partir des équations suivantes : U = R.I + E, E = K.N, Cu = K.I et H0 = 1/K. 16. Mettre l’expression de N sous la forme : N = H0.U - H0.R.I et compléter le diagramme fonctionnel moteur. 17. Mettre l’expression de N sous la forme : N = K1.U – K2.Cu, donner les expressions numériques de K1 et K2, puis compléter le diagramme fonctionnel moteur. 18. Calculer alors la vitesse N à vide (N0) et en charge pour Cu=3,8 N.m et U = U0 = 117,5 V ; 19. Calculer la variation ΔN de la vitesse N du à la charge, puis sa variation relative ΔNr = ΔN/N0 en % ; Pour éviter des variations importantes de vitesse lors d'une perturbation, on réalise la régulation de la vitesse du moteur de traction. Tâche 3 Modélisation du moteur de traction dt di . L + i . R + E = u N . K = E N . f C = dt dN . J u - i . K = Cu J : l’inertie du moteur ; f : le coefficient des frottements mécaniques. L : représente la self équivalente de l’enroulement d’induit ; i u Induit J uploads/Finance/ 2ste-tapis-de-course-interactif-eleve.pdf