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ROYAUME DU MAROC MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE Académie de Casablanca DÉLÉ

ROYAUME DU MAROC MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE Académie de Casablanca DÉLÉGATION DE HAY MOHAMMADI AIN SEBAÂ Lycée Anis Privé Ain Sebaâ Contrôle n°3 : MACHINE AUTOMATIQUE DE POINÇONNAGE ET D’ÉVACUATION Matière : Sciences de l’ingénieur Durée : 2 H Classe : 2 SMB Année scolaire : 2013/2014 Date : 16/01/2014 Constitution du sujet : Le sujet comporte au total 15 pages ; Socle du sujet comportant les situations d’évaluation (SEV) : Pages 02 à 06 ; Documents ressources : Pages 07 à 11 ; Documents réponses : Pages 12 à 15. Travail demandé : SEV1 : ÉTUDE FONNCTIONNELLE DU SYSTÈME ………………………………….…../04 pts Tâche 1 : Analyse fonctionnelle globale………………..…………../04 pts SEV 2 : ÉTUDE PARTIELLE DE LA CHAINE D’ENERGIE…………………………….…../13 pts Tâche 1 : Etude des caractéristiques du moteur Mt1…….…..…../02 pts Tâche 2 : Commande du moteur Mt1……………………………..../02 pts Tâche 3 : Choix des appareillages………………………….……..../04 pts Tâche 4 : Commande par relais du moteur Mt2……………..…..../03 pts Tâche 5 : Commande du Vérin C1………………………….……..../02 pts  SEV 3 : ÉTUDE PARTIELLE DE LA CHAINE DE TRANSMISSION….………………..../03 pts Tâche 1 : Schéma cinématique duvérin C1………………………../03 pts Observations : Aucune documentation n’est autorisée ; L’utilisation de la calculatrice non programmable est permise ; Toutes les réponses doivent être rédigées sur les documents réponses ; Le sujet est noté sur 20 points. Page 1/15 Contrôle n°3 Sciences de l’ingénieur – 2ème SMB – 2013/2014 Lycée Anis SUJET MACHINE AUTOMATIQUE DE POINÇONNAGE ET D’ÉVACUATION Page 2/15 1. Mise en situation : Le système représenté ci-dessous est une machine qui permet de poinçonner les médailles (décorer les médailles) et d’évacuer les boites. Vérin C1 Vérin C2 Vérin C3 D1 Magasin des médailles D2 14 12 12 L10 L11 L20 L21 L31 L30 S Clapet C Poinçon P Ejecteur E Vers l’évacuation Médaille poinçonnée Galet Dispositif pour peser P V Ressort Boite vide Axe de rotation Tapis roulant T Moteur Mt1 – embrayage/frein - réducteur – accouplement - tambour Contacteur KM1 Table Bouton marche m Voyant vert VV Bouton arrêt a Voyant rouge VR Pupitre de commande Microcontrôleur 16 F 877 Unité de poinçonnage des médailles Unité d’évacuation des boites 14 D3 12 14 µC Contrôle n°3 Sciences de l’ingénieur – 2ème SMB – 2013/2014 Lycée Anis SUJET MACHINE AUTOMATIQUE DE POINÇONNAGE ET D’ÉVACUATION Page 3/15 2. Description du système : Ce système comporte : Une unité de poinçonnage des médailles; composée principalement de : Un clapet C servant à amener les médailles - non poinçonnées – sous le poinçon P, manœuvré par le vérin C1 ; Un poinçon P servant à poinçonner (marquer) les médailles, manœuvré par le vérin C2 ; Un éjecteur E servant à éjecter les médailles poinçonnées dans la boite d’évacuation, manœuvré par le vérin C3 ; Une unité d’évacuation des médailles poinçonnées; composée principalement de : Un tapis roulant T servant à l’évacuation des boites remplies, entrainé par le moteur Mt1 ; Un dispositif de pesage des boites, servant à détecter – grâce à deux capteurs V et P - l’état d’une boite (vide ou pleine) ; Un pupitre : clavier, écran, boutons, voyant, sirène ; Un microcontrôleur de type PIC 16 F 877 pour gérer le fonctionnement du système. 3. Fonctionnement : Le système est au repos (conditions initiales) : Présence des médailles dans le magasin (détectée par le capteur S) ; Présence d’une boite vide au dessous de l’éjecteur (détectée par le capteur V) ; Plaque éjecteur ouverte (détectée par le capteur L30). Au repos le voyant rouge VR est allumé. Un appui sur le bouton de mise en marche m provoque le départ du cycle suivant : Allumage du voyant vert VV, pendant un temps T de 5s. Fermeture de la plaque éjecteur E, par la sortie de la tige du vérin C3 et avance du clapet C, par la sortie de la tige du vérin C1 simultanément pour amener la médaille sous le poinçon P ; Descente du poinçon P, pour poinçonner la médaille par la sortie de la tige du vérin C2 ; Montée du poinçon P, jusqu’à sa position haute et recule du clapet C simultanément ; Ouverture de la plaque éjecteur E pour éjecter la médaille poinçonnée dans la boite d’évacuation. Après le poinçonnage de 10 médailles (équivalent à une masse détectée par le capteur P), le moteur M1 fonctionne pour avancer la boite remplie par l’intermédiaire du tapis roulant T vers l’évacuation. Dés que la boite vide se présente au dessous de l’éjecteur E (détectée par le capteur V), le moteur M1 s’arrête. P V Axe de rotation Boite vide P V Axe de rotation Boite pleine (10 médailles) V = 1 P = 0 V = 0 P = 1 Contrôle n°3 Sciences de l’ingénieur – 2ème SMB – 2013/2014 Lycée Anis SUJET MACHINE AUTOMATIQUE DE POINÇONNAGE ET D’ÉVACUATION Page 4/15 RESSOURCES A EXPLOITER : DRES 01 page 07 et ‘description et fonctionnement’ du système pages 02 et 03 Répondre sur le document DREP 01 page 12 1. Compléter l'actigramme A-0 du système ; 2 pts 2. On considère le diagramme Pieuvre simplifié du système, qui recense un certain nombre d'éléments principaux de son environnement et qui interagissent avec lui ; Compléter alors ce diagramme. 2 pts RESSOURCES A EXPLOITER : DRES 01 et 03 pages 05 et 07 et description du système page 02 Le moteur qui fait tourner le tapis roulant est moteur asynchrone triphasé à cage de type LS 132M. Les caractéristiques du moteur sont indiquées sur sa plaque signalétique. Le réseau d’alimentation est de tension composée U=400V et de fréquence f=50Hz. Répondre sur le document DREP 02 page 13 Déterminer pendant le fonctionnement nominal du moteur : 1. Le couplage des enroulements statoriques (étoile ou triangle) ; 0,25 pt 2. Sa vitesse Nn ; 0,25 pt 3. La valeur efficace du courant absorbé In ; 0,25 pt 4. Sa puissance mécanique utile Pun ; 0,25 pt 5. Sa puissance électrique absorbée Pan ; 0,5 pt 6. Son rendement n(%) ; 0,5 pt Le moteur Mt1 tourne dans un seul sens de marche. Il est actionné manuellement par un bouton marche S1. Par contre l’arrêt se fait à l’aide d’un bouton poussoir S2. En plus du contacteur KM1 qui permet d’alimenter le moteur, on utilise d’autre appareillage de protection comme le sectionneur porte fusibles Q1 et le relais thermique F1. Répondre sur le document DREP 02 page13 On vous demande de compléter : 1. Le schéma de puissance avec le repérage nécessaire ; 0,75 pt 2. Le schéma de commande avec le repérage nécessaire ; 1,25 pts ÉTUDE FONNCTIONNELLE DU SYSTÈME SEV 1 / 04 pts Tâche 1 / 04 pts Analyse fonctionnelle globale ÉTUDE PARTIELLE DE LA CHAINE D’ENERGIE SEV 2 / 13 pts Tâche 1 / 2 pts Etude des caractéristiques du moteur Mt1 Tâche 2 / 2 pts Commande du moteur Mt1 Contrôle n°3 Sciences de l’ingénieur – 2ème SMB – 2013/2014 Lycée Anis SUJET MACHINE AUTOMATIQUE DE POINÇONNAGE ET D’ÉVACUATION Page 5/15 Le relais thermique F1 est prévu pour protéger le moteur contre des surcharges en régime établi et des déséquilibres ou coupures de phase. Chaque relais thermique permet de protéger un panel de moteur entrant dans la plage de réglage correspondante. C'est-à-dire à partir de l’intensité nominale de fonctionnement du moteur. Répondre sur le document DREP 03 page 14 On vous demande de donner les bonnes références du : 1. Relais thermique ; 1 pt 2. Contacteur y compris celle de la tension de la bobine (avec 1 contact NO) ; 1 pt 3. Sectionneur tripolaire porte fusibles avec deux contacts de précoupure ; 1 pt 4. Fusibles sans percuteur en indiquons le type, le calibre, la taille ; 1 pt Le système dispose aussi d’un moteur à courant continu Mt2 (il ne figure pas dans le schéma de la page 2/15). Ce moteur peut tourner dans les deux sens et il est commandé par deux relais K1 et K2 comme le montre la figure suivante : Répondre sur le document DREP 03 page14 On vous demande de compléter le tableau du fonctionnement du moteur Mt2, en indiquons : A : si le moteur est Arrêté ; 1 : si le moteur est en marche et tourne dans le sens de rotation n°1 (sens avant); 2 : si le moteur est en marche et tourne dans le sens de rotation n°2 (sens arrière). Tâche 3 / 4pts Choix des appareillages Tâche 4 / 3pts Commande par relais du Moteur Mt2 Contrôle n°3 Sciences de l’ingénieur – 2ème SMB – 2013/2014 Lycée Anis SUJET MACHINE AUTOMATIQUE DE POINÇONNAGE ET D’ÉVACUATION Page 6/15 Le vérin C1 qui permet de pousser le clapet C est de type double effet. Il dispose d’un piston de diamètre D=50mm et d’une tige de diamètre d=20mm. L’air sous pression utilisé est de pression P=10bars. Ce vérin est commandé par le distributeur D1. Répondre sur les documents DREP 03 page14 1. Calculer la valeur de la force F1 qui permet de pousser le clapet C ; 0,5 pt 2. De même la valeur de la uploads/Management/ devoir-3-modele-5-si-2-bac-sm-b-semestre-1.pdf