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Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fè

Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 1/17 Travaux Pratiques Capteurs Industriels Filière: Génie Energétique et Systèmes Intelligents GESI-1 Pr. Hicham HIHI Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 2/17 AVANT-PROPOS Pour beaucoup d’entre vous, il s’agit de leurs premières séances de TP sur les capteurs industriels. Ainsi, une première question vient à l’esprit : 1. Qu’est-ce que un capteur ? A cette question, il n’y a pas de réponse facile car les capteurs industriels représentent une discipline « carrefour » par excellence. En effet, que ce soit les chimistes, les mécaniciens, les électrotechniciens ou encore les biologistes, tous ont besoin des capteurs et de leurs outils théoriques et pratiques. Les capteurs industriels représentent une discipline qui nécessite un certain bagage physique et mathématique. Ce dernier permet de modéliser et analyser le système que l’on cherche à mesurer voir à commander. Pour ce faire, les physiciens et en particulier les automaticiens disposent d’outils de simulation (tel Matlab/Simulink), mais aussi un certain nombre de maquettes permettant d’exposer les aspects essentiels et suffisants à la bonne réalisation des activités expérimentales, et éventuellement approfondir certaines questions qui lui paraissent importantes. Le capteur se distingue de l'instrument de mesure par le fait qu’il ne s'agit que d'une simple interface entre un processus physique et une information manipulable. Par opposition, l'instrument de mesure est un appareil autonome se suffisant à lui-même, disposant d'un affichage ou d'un système de stockage des données. Le capteur lui en est dépourvu. Le but de ces TPs est d’initier les étudiants aux capteurs pour obtenir des solutions analytiques à un problème physique et de visualiser numériquement le résultat de mesure à l'aide du logiciel Matlab-Simulink. On utilisera essentiellement les outils Simscape, Ce dernier est une extension à Simulink pour modéliser des systèmes physiques dans les domaines électriques, mécaniques, et thermiques, etc. Contrairement à Simulink, basé sur la notion de fonction de transfert ou des entrées- sorties d’un système, les composants de Simscape sont décrits par les relations mathématiques qui relient ses grandeurs physiques. 2. Conseils pour un bon déroulement des TP - Il est impératif de lire attentivement l’énoncé de chaque TP et de faire toutes les révisions nécessaires à sa résolution avant la séance de TP. Le temps imparti au TP doit être principalement consacré aux simulations et manipulations; - Les travaux pratiques sont effectués en binôme ou trinôme selon le cycle des permutations défini en début des TPs. - La présence est obligatoire, et toute absence non justifiée ou un compte-rendu non remis entraîneront la note de 0, cette dernière sera prise en compte dans le calcul de la note moyenne. - En cas d’absence, un justificatif doit être remis au début de la séance suivante. Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 3/17 - Il est demandé de programmer un script Matlab dans lequel il faut écrire toutes les commandes nécessaires à la résolution des problèmes proposés au TP et de le sauvegarder fréquemment ; - Les figures, schémas, etc. obtenus lors des séances des TPs doivent être sauvegardés sous forme de fichiers (.m pour les scripts Matlab, .mdl pour les schémas Simulink et .fig pour les figures Matlab) ; - Il faut aussi donner suffisamment d’informations sur la démarche qui a été effectuée, sur les résultats obtenus et sur l’analyse de ces résultats ; 3. Rédaction du compte-rendu de synthèse Le compte-rendu de TP est, bien entendu, le retour nécessaire de votre travail. Un compte-rendu pour chaque séance vous sera demandé. Celui-ci devra obligatoirement être retourné au début de la séance TP suivante. 4 grands points seront tout particulièrement pris en compte dans la notation : · La synthèse : il s’agit de présenter une vision synthétique des sujets proposés. · La rédaction : introduction, conclusion, agencement logique des idées, mise en valeur des résultats ou des déductions importantes, clarté des propos, présentation, … · L’analyse : démonstration des théories avancées, validation des résultats, regard critique, · · La densité du contenu (qualité) incompatible avec une longueur exagérée (remplissage, hors-sujet, …) Le compte-rendu doit refléter le travail qui a été effectué. Sa lecture doit permettre au correcteur d’évaluer votre aptitude à utiliser les outils présentés en cours et en TD, de vérifier vos connaissances de la discipline enseignée et de juger vos capacités de réflexion et de rédaction. Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 4/17 CONTENU Présentation simplifiée………………………………………..……5 TP n°1 : Jauge de contrainte ………………………………….……………10 TP n°2 : Circuits de conditionnement à Amplificateur opérationnel..…..…14 Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 5/17 Présentation simplifiée Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 6/17 1. Composants de la librairie Dans cette partie nous présentons le contenu de quelques librairies. On ne s’intéressera qu’aux librairies contenant les composants dont on peut avoir besoin durant la manipulation. Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 7/17 2. Fonction de quelques éléments Le bloc "PS-Simulink Converter" convertit un signal physique en un signal de sortie Simulink. Utilisez ce bloc pour connecter les sorties d'un diagramme de réseau physique aux étendues Simulink ou à d'autres blocs Simulink. pulse voltage source Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 8/17 Ce composant permet de réaliser les sources de tension rectangulaires ou triangulaires Les paramètres de cette source peuvent être réglés comme le montre la figure 2. Figure 2 Le signal généré est de la forme de la figure 3. La Configuration de ces sources de tension ou de courant est réalisée en réglant les paramètres suivants. TD: Temps de retard TR: Temps de montée PW: Largeur d'impulsion TF: Temps de descente PER: Période V1: tension (courant) au repos V2: tension (courant) impulsionnelle Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 9/17 Chaque périphérique physique représenté par un diagramme de bloc Simscape connecté nécessite des informations environnementales globales pour la simulation. Le bloc Solver Configuration spécifie ces informations globales et fournit des paramètres pour le solveur dont votre modèle a besoin avant de commencer la simulation. 3. Création de circuits La création de circuit peut se diviser en trois étapes. a) Appels aux composants Le lancement du logiciel se fait en tapant ‘Simulink’ sur la ligne de commande ou en cliquant sur l’icône . Pour commencer, dans le menu File, on choisit New - Model. Une fenêtre de travail Untitled s'ouvrira. Faire glisser dans la fenêtre de travail les blocs dont on a besoin pour construire le diagramme. Faire des liaisons entre les blocs à l'aide de la souris. Lorsqu'on double clique sur un bloc, une fenêtre de dialogue s'ouvrira. On peut alors changer les paramètres de ce bloc. Une fois terminé, on ferme la fenêtre de dialogue. Une fois le diagramme terminé, on peut l'enregistrer dans un fichier: dans le menu File, choisir Save As et donner un nom (*.mdl) au fichier b) Les fils de connexion Les fils de connexion se tracent simplement avec la souris en joignant la sortie du premier composant à l’entrée du second.. c) Valeurs des composants Les paramètres des composants existants peuvent être paramétrés selon les besoins de l’utilisateur. Pour changer soit la valeur soit les paramètres d'un composant, il suffit de double-cliquer sur l'élément considéré. Pour chaque fenêtre de Simscape, nous devons associer un et un seul bloc solveur f(x)=0. Ce bloc permet de spécifier les paramètres du solveur utilisé pour la simulation du modèle Simulink comportant des composants physiques de Simscape. Si l’on veut mettre les signaux physiques de Simscape dans le multiplexeur, ou visualiser dans "Scope", nous devons les transformer en signaux de Simulink par le convertisseur PS-S. Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Fès Année universitaire : 2021-2022 Cahier de Travaux Pratiques Prof. H. HIHI 10/17 TP 1: Jauge de contrainte 1. Objectifs du TP Une jauge de contrainte est collée sur le corps d’épreuve d’une balance. La masse M à mesurer déforme le corps d’épreuve. Les variations relatives de la résistance de la jauge sont proportionnelles à la masse M. On admettra que : a) Partie théorique I. Pont de Wheatstone avec une seule jauge active La jauge est insérée dans le pont de Wheatstone suivant : Figure 1 1. Les variations relatives de résistance 0 R R D sont inférieures à 10%. Quelle masse M maximum peut-on mesurer ? 2. Montrer que la tension AB V vérifie l’équation suivante : 2 2 1 2 uploads/Industriel/ cahier-des-tp-capteurs-gesi-1.pdf