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Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel 10I

Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel 10IEELME1 BACCALAURÉAT SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES Spécialité génie électronique Session 2010 Étude des Systèmes Techniques Industriels Durée : 6 heures coefficient : 8 ARROSEUR CONTRÔLÉ Tout document interdit Calculatrice à fonctionnement autonome autorisée (circulaire 99-186 du 16/11/99) Ce sujet comporte : A- Analyse fonctionnelle du système : A1 à A4 B- Construction mécanique : Questionnaire : B1 à B3 Document réponse : BR1 Documentation : BAN1 à BAN6 C- Électronique : Questionnaire : C1 à C8 Documents réponse : CR1 à CR4 Documentation : CAN1 à CAN6 Vous répondrez aux questions sur copie d’examen en séparant la partie mécanique de la partie électronique. Les documents réponse sont à rendre dans tous les cas avec votre copie même si vous n’y avez pas répondu. Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel 10IEELME1 Analyse Fonctionnelle Page A1 sur 4 ANALYSE FONCTIONNELLE 1 - Mise en situation du système Une pelouse nécessite une irrigation abondante en été afin de pouvoir éviter la sécheresse du sol. Or, quand l’irrigation du terrain a lieu, on ne sait jamais si la quantité d'eau apportée est suffisante ou si l'arrosage est réalisé au bon moment avec un maximum d’efficacité. Pour minimiser l'évaporation d’eau d’arrosage et pour ne pas brûler l’herbe, il faut éviter que l'ensoleillement ne soit trop élevé pendant l'irrigation. Il est également préférable d'arroser en petites quantités pour obtenir une meilleure pénétration de l'eau dans le terrain et éviter ainsi le gaspillage. Le système étudié permet de contrôler l’arrosage en l’autorisant seulement si les conditions sont optimales. 2 - Présentation du système technique Pour déclencher l’arrosage, il faut d’abord connaître l’état du sol en mesurant 3 éléments : - le taux d’humidité, - le niveau de luminosité, - la température. En fonction de ces 3 paramètres et des consignes d’arrosage envoyées par l’ordinateur distant, la centrale d’arrosage actionnera l’électrovanne qui enverra l’eau sous pression à l’arroseur. Diagramme montrant l’ensemble des éléments du système Communication internet Informations sur l’humidité, la luminosité et la température Centrale d’arrosage Arroseur mécanique Eau sous pression Ordinateur distant Électrovanne Pelouse Zone d’étude : ARROSEUR CONTRÔLÉ Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel 10IEELME1 Analyse Fonctionnelle Page A2 sur 4 3 - Cahier des charges fonctionnel Diagramme des interacteurs FP1 : arroser une surface en se connectant au réseau domestique. FC1 : pouvoir être entretenu facilement par l’utilisateur. FC2 : être esthétique. FC3 : résister aux conditions ambiantes. FC4 : respecter les normes environnementales et de sécurité en vigueur. 4 - Éléments constitutifs 4.1 Centrale d’arrosage La centrale d’arrosage est en relation avec 3 éléments : l’ordinateur distant qui lui envoie les ordres de cycles d’arrosage ; l’électrovanne qui reçoit de la centrale les ordres d’ouverture et de fermeture ; la pelouse qui envoie 3 informations à l’aide de 3 capteurs d’humidité, de luminosité et de température. La programmation de la centrale d’arrosage se fera par l’ordinateur distant via une connexion internet, l’utilisateur à distance pourra programmer : - des cycles d’arrosage sur 7 jours ou sur 1 mois, - la durée d’arrosage de 0 à 10 heures avec : un incrément de 2 minutes pour une durée de 0 à 90 minutes, un incrément de 15 minutes pour une durée supérieure à 90 minutes, - le report de l’arrosage en cas de pluie. L’utilisateur pourra également consulter à distance en temps réel grâce à la page web embarquée dans la centrale l’état de celle-ci : - l’état d’activité de l’électrovanne, - l’historique de la distribution d’eau. ARROSEUR CONTRÔLÉ Conditions ambiantes Utilisateur Normes Surface à arroser Réseau d’eau FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel 10IEELME1 Analyse Fonctionnelle Page A3 sur 4 4.2 Électrovanne L’électrovanne étudiée est un dispositif commandé électriquement permettant d'autoriser ou d'interrompre par une action mécanique la circulation de l’eau dans le circuit. 4.3 Arroseur mécanique Ce dispositif étudié permet d’arroser en pluie fine une surface rectangulaire de 9 m x 5 m à 9 m x 12 m au maximum avec une pression de 2 bars. Le mécanisme fonctionne à partir de la pression du réseau d’eau. Une partie du corps de l’arroseur oscille entraînant avec lui le tube diffuseur. C’est ce mouvement de rotation qui permet de diffuser l’eau sur une largeur variant de 5 m à 12 m en fonction du réglage des butées. Le système est constitué d’une turbine à eau dont le mouvement de rotation permet d’entraîner le reste du mécanisme. Ensemble oscillant (tube diffuseur + turbine + réducteur) Butées réglables Support du mécanisme Filtre à sable Raccord rapide Tuyau + embout Palier Solénoïde Corps de vanne renfermant principalement : la valve, le ressort et le filtre. Vis de purge CIRCULATION DE L’EAU Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel V4-GEESTI-LYON-10 Analyse Fonctionnelle Page A4 sur 4 5 - Schéma fonctionnel de la partie électronique et visualisations de l’électrovanne et de l’arroseur F.P.x : Fonction Principale N° x Humidité du sol Luminosité Température Mesure de l’humidité F.P.1 Mesure de la luminosité F.P.2 Mesure de la température F.P.3 Gestion de la communication et autorisation d’arrosage F.P.4 Adaptation en puissance F.P.5 Ordinateur distant HUM LUM TEMP CYCLON CYCLOFF COMMUNICATION INTERNET Électrovanne Autoriser ou interrompre la circulation de l’eau Eau sous pression Arroseur mécanique Autorisation de distribution F.P.6 Distribution F.P.7 Absence ou présence d’eau Eau pulvérisée Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel 10IEELME1 Sujet Construction Mécanique Page B1 sur 3 SUJET 1- Étude de l’électrovanne L’objectif de cette étude est d’analyser le fonctionnement de l’électrovanne et de déterminer les caractéristiques du ressort de rappel 4 (pages BAN1, BAN2 et BAN3). Q1. Le noyau du solénoïde est en position haute et l’eau circule (configuration FIGURE 4 de la page BAN2). Soit p1, la pression en dessous de la valve et p2, la pression au dessus de la valve. Comment doit-être p1 par rapport à p2 ? Q2. On commande électriquement la fermeture de la vanne. Quel est le mouvement du noyau 9 ? Q3. Le passage de l’eau à travers les canalisations du solénoïde devient donc impossible. La pression p1 est alors égale à la pression p2, quel est l’élément qui permet la « fermeture de la valve 2 » afin d’interrompre la circulation de l’eau ? Q4. Mesurer (page BAN1) la longueur du ressort 4. Cette longueur sera considérée comme la longueur à vide du ressort 4. Dans la configuration FIGURE 4 (page BAN2), on considèrera que la force exercée par la valve 2 sur le ressort 4 est égale à 210 N et que la longueur du ressort est égale à 11,5 mm. Calculer la raideur du ressort afin de satisfaire cette exigence. Q5. Choisir dans la gamme du fabricant de ressort proposée (page BAN3), celui qui fourni une raideur juste satisfaisante. Indiquer sa référence. 2- Étude de l’arroseur En analysant le système (pages BAN4, BAN5 et BAN6), on constate que l’arroseur est composé principalement de 2 ensembles : - ensemble fixe : pièces 1, 2, 3, 20, 21, 26, 27, 28, 31, 32 ; - ensemble en mouvement : ensemble réducteur + pièces 4, 5, 6, 7, 8, 9, 22, 29, 30, 33, 34. L’eau sous pression circule à travers le raccord 28 et la vis 22, puis, en fonction du sens de rotation du tube diffuseur, passe par l’un ou l’autre des orifices du support de turbine 5 (un des deux orifices étant obturé par le clapet 34). Enfin, l’eau actionne la turbine 7 tout en poursuivant son trajet à travers le tube diffuseur 29 et s’échappe ainsi du mécanisme par les petits trous prévus à cet effet. : Trajet de l’eau Réducteur Inverseur Turbine A B Y X Schéma de principe Bac Génie Électronique Session 2010 Étude d’un Système Technique Industriel 10IEELME1 Sujet Construction Mécanique Page B2 sur 3 PARTIE A : analyse des solutions techniques Q6. La liaison entre l’ensemble fixe et l’ensemble mobile est une liaison pivot d’axe X, réalisée par l’association de 2 liaisons simples représentées sur le schéma page B1. Définir ces 2 liaisons. Q7. Définir la liaison entre l’ensemble « pignon 10 + axe turbine 35 + turbine 7» et l’ensemble « corps turbine 5 + palier 9». Q8. La liaison entre le corps turbine 5 et le corps réducteur 4 est une liaison encastrement. Analyser la géométrie des pièces 4 et 5 puis, colorier en bleu et définir les surfaces fonctionnelles correspondant à la fonction « mettre en position (MIP) la pièce 5 sur la pièce 4 » (page BR1). Indiquer comment est réalisée la fonction « maintenir en position (MAP) la pièce 5 sur la pièce 4 ». Q9. La condition de « non double appui » entre 4 et 5 nécessite la mise en place d’un jeu fonctionnel. Tracer la chaîne de cotes installant le jeu Ja (page BR1). PARTIE B : étude du réducteur Le réducteur à engrenages a pour fonction de réduire de façon importante la vitesse uploads/Industriel/ sti-genie-electronique-esti.pdf