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Centre National de l'Evaluation et des Examens Examen National d’obtention du B

Centre National de l'Evaluation et des Examens Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur Session Mai 2013 Page 1 19 Filière: Systèmes Electroniques Durée: 4 Heures Épreuve: Electronique Coefficient: 35 BALISE DE SIGNALISATION AERIENNE Présentation: Les installations situées à proximité des aéroports, peuvent constituer des obstacles à la navigation aérienne suivant leur situation géographique, leur hauteur et l’activité aérienne de la zone considérée. C’est pourquoi des règles de balisage des obstacles à la navigation aérienne sont définies par l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI). Les obstacles définis par l’OACI comprennent les structures suivantes :  cheminées industrielles ;  pylônes (Telecom, TV, Radiocom…) ;  lignes Haute Tension (distribution électrique) ;  ponts ;  immeubles de grande hauteur ;  centrales électriques ;  grues… La figure 1 (page 2) représente un exemple d’implantation des feux de signalisation sur différents obstacles aériennes. Pour des raisons d'économie, les installations doivent être totalement automatiques et autonomes. Les pannes des feux de signalisation aériens situés dans des zones à risque doivent être détectées le plus rapidement possible. Ces feux sont donc équipés d’une balise radio de télécontrôle, qui permet au service de maintenance de contrôler l’état de la batterie (tension et courant) ainsi que les défauts de fonctionnement du feu (lampe hors service, batterie déchargée...). Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur - Session Mai 2013 Filière : Systèmes Electroniques Épreuve: Electronique Page 2 19 Figure 1 : Système de télécontrôle aérien Le service de contrôle et maintenance dispose :  D’un ordinateur, équipé d’un logiciel de télécontrôle qui enregistre les interrogations des balises aériennes ;  D’une balise radio de télécontrôle du poste de commande (PC) ;  D’une antenne. Le feu de signalisation aérien dispose de:  un feu ;  un panneau solaire ;  des batteries ;  un boîtier de commande et de contrôle du Feu ; Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur - Session Mai 2013 Filière : Systèmes Electroniques Épreuve: Electronique Page 3 19  un régulateur de charge de la batterie ;  une balise radio de télécontrôle (Poste Secondaire PS) ;  une antenne de télécontrôle. Par la suite notre étude portera sur l’unité de télécontrôle radio des feux de signalisation aériens, en particulier: Partie A: Organisation fonctionnelle de la balise radio de télécontrôle (PC) Partie B: La communication série RS232 entre le Poste de contrôle (ordinateur) et la balise radio de télécontrôle (PC). Partie C: La mesure de la tension et du courant de charge de la batterie. La norme suivante sera appliquée pour tout le sujet: Le repère U11.2 représente le Circuit Intégré n°11; Le .2 représente le numéro de la broche du circuit. Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur - Session Mai 2013 Filière : Systèmes Electroniques Épreuve: Electronique Page 4 19 Partie A: Organisation fonctionnelle du système (acquisition des données de charge de la batterie et de l’état de fonctionnement du feu) But : identifier les structures remplissant des fonctions secondaires. A.1 Encadrer et repérer sur le schéma structurel de la carte balise (document réponse DR1 page 7), les fonctions secondaires : FS31, FS33, FS35, FS37.(utiliser l’annexe 1 pages 10 à 13) Partie B: La communication série RS232 entre le Poste de contrôle (ordinateur) et la balise radio B.1. Analyse de FS33 : Adaptation des signaux de la liaison RS232 B.1.1. Donner les principales caractéristiques technologiques de la liaison RS232: (synchrone, asynchrone, organisation des trames RS232). B.1.2. A partir de la documentation technique du circuit MAX232 (voir page 14) B.1. 2.1 Préciser la tension en sortie TXA pour un niveau logique 0 en entrée TX. B.1. 2.2 Préciser la tension en sortie TXA pour un niveau logique 1 en entrée TX. B.1.3. Analyse des relevés : La configuration de la liaison RS232 est la suivante : 1 Bit de stop, 8 bits de données, sans parité. Le signal RXA relevé sur le connecteur J2 (voir page 7), est donné sur le chronogramme (document réponse DR2, page 8), qui représente la transmission de 2 octets. Rappel sur la liaison RS232 : la ligne au repos est au niveau logique 1, le bit de START est un passage au niveau logique 0. B.1.3.1 Repérer sur le chronogramme de RXA, pour le premier octet transmis, les intervalles de temps correspondant aux : bit de START, 8 bits de données, (1er bit transmis D0) et le bit de STOP (utiliser le document réponse DR2, page 8). B.1.3.2 Représenter le chronogramme du signal RX en U3.9 (utiliser le document réponse DR2). B.1.3.3 Préciser les valeurs en hexadécimal des 2 octets transmis. Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur - Session Mai 2013 Filière : Systèmes Electroniques Épreuve: Electronique Page 5 19 B.2 Analyse de FS34 : Communication série (fonction intégrée dans le PIC). But : Analyse logicielle : configuration de l’USART du PIC16F877. Documents à utiliser : Annexe 2 (pages 14 à 16): PIC16F877 (USART) + Librairie USART B.2.1 Quel doit être la valeur du bit TX9 du registre TXSTA permettant d’avoir la configuration de la question B.1.3. B.2.2 Remplir les lignes en pointillé par des commentaires (utiliser le document réponse DR2). Partie C: Etude de la mesure du courant et de la tension de la batterie. Problématique : la longévité de la batterie (durée de vie) dépend de la qualité de sa charge pour cela on est amené à contrôler la tension et le courant de charge, avec une précision de 0,1V pour la tension batterie et de 0,01A pour le courant. Panneau solaire Présentation : La balise radio de télécontrôle possède 3 entrées analogiques : ANA2 : Entrée 0 / 30v pour la mesure de la tension batterie. ANA1, ANA0 : Entrée différentielle 0 / 100mv pour la mesure de la tension image du courant fourni par le panneau solaire. C.1 Etude de la fonction FS31 : Acquisition des données analogiques de la batterie. C.1.1 Acquisition de la tension batterie : Préciser la plage de variation de la tension en AN2. C.1.2 Acquisition du courant de charge de la batterie : le courant de charge de la batterie, fourni par le panneau solaire, traverse un shunt (de résistance 0,04 Ω), la tension aux bornes de ce shunt (image du courant) est prélevée entre ANA0 et ANA1. Etude du montage autour de l’ampli Op U4 : (voir schéma structurel, page 7) C.1.2.1 Donner le nom de ce montage. C.1.2.2 Exprimer la relation AN1 en fonction de ANA0 et ANA1. C.1.2.3 Préciser la plage de variation de la tension en U4.6 (AN1), lorsque l’entrée différentielle varie de 0 à 100mV. ANA1 Batteri es ANA0 + + - - ANA2 Shunt (R=0,04Ω Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur - Session Mai 2013 Filière : Systèmes Electroniques Épreuve: Electronique Page 6 19 C.1.2.4 Le signal LED à "0" permet d’activer le circuit U4, et à "1" de le mettre en sommeil quand il n’est pas utilisé pour réduire sa consommation. a) Quel est le niveau logique du signal RB1, pour avoir U4 au repos ? b) Quel est alors l’état de la diode D4 ? C.2 Etude de FS32 : Conversion analogique numérique (fonction intégrée dans le PIC) Documents à utiliser : Annexe 2 (pages 16 à18) : PIC16F877 chapitre ADC + LIBRAIRIE ADC C.2.1 Quel est le principe de conversion Analogique / Numérique utilisé par ce convertisseur ? C.2.2 Déterminer la valeur de la tension VREF+ C.2.3 Justifier la valeur donnée par le constructeur pour la résistance R4, sachant que VDD=5V. C.2.4 Pour réaliser la conversion, U4 doit être activé (LED= 0V). En déduire les valeurs des tensions sur U2.5 (VREF+) et U2.4 (VREF-) ? C.2.5 Déterminer la valeur q de la tension de quantum. C.2.6 Cette valeur permet elle une précision à 0,1V près de la tension batterie? C.2.7 Combien de registres sont utilisés par le CAN ? Donner leurs noms et leurs rôles. C.2.8 Compléter le contenu des bits du registre ADCON0 (utiliser le document réponse DR3), pour la configuration suivante: Le CAN est actif, la fréquence de l’horloge de conversion est de Fosc/2, on sélectionne la voie de la tension batterie (ANA2). C.2.9 Donner la valeur décimale correspondante à la conversion d’une tension batterie de 24v. En déduire les valeurs à mettre dans les registres ADRESH et ADRESL en hexadécimal, sachant que le résultat est justifié à droite. C.2.10 Donner la valeur décimale correspondante à la conversion d’un courant de charge de la batterie de 1.5A. En déduire les valeurs à mettre dans les registres ADRESH et ADRESL en hexadécimal, sachant que le résultat est justifié à droite. C.2.11 La structure logicielle pour convertir la tension AN2 en une valeur hexadécimale est représentée dans le document réponse DR3. Compléter les lignes du programme correspondant. Fin du sujet Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur - Session Mai 2013 Filière : Systèmes Electroniques Épreuve: Electronique Page 7 19 Document Réponse DR1 Question : A.1 Examen National d’obtention du Brevet de Technicien Supérieur - Session Mai 2013 Filière : Systèmes Electroniques Épreuve: Electronique Page uploads/Management/ exam-principal.pdf