Séminaire du BTS « Systèmes électroniques »

1Paris, Novembre 2004C

laude B

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GM

AN

N,

IGEN

Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »

Séminaire du BTS« Systèmes électroniques »

« Le système: de la maquette numérique

à la réalité»

Une équipe pédagogique:

le physicien et l’électronicien, qui fait quoi ?


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La pédagogie autour de systèmes électroniques

Un Objet Technique

Exemple: « le chargeur de monnaie »

Un Problème à résoudre

Exemple: « Identification des pièces de monnaie »

Activités du physicien:

Comprendre les faits

les principes mis en œuvre et modéliser

Activités de l’électronicien:

Réalisations

Produit des effets

Propose des solutions et valide


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Un objet technique

Un projet:

1. Réaliser les oscillateurs et mettre en œuvre les circuits magnétiques

2. valider l’identification des pièces

Chicane de ralentissement

PIECE

Elément anti-rebond

Détection du passage d’une pièce( comptabilisation )

Caisse

Guillotine

Pièces refusées

Bobines de détection 1 2 3

Le Monnayeur


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Les activités du physicien

Quelles relations entre la présence de la pièce

et le circuit magnétique ?• Les matériaux en électromagnétisme

• Présentation d’un logiciel de simulation par éléments finis (matlab)

• Définition des flux (propre, commun, fuite)

• Définition du modèle inductance (propre, principale, fuite, mutuelle).


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Comprendre les phénomènes

Les matériaux: Le cuivre, le fer, l’air

Le cuivre: la densité de courant (J), le courant (I)

La perméabilité magnétique relative r =1

Le fer: L’excitation magnétique H et l’induction B

Relation entre B et H : (régime linéaire) B= 0 r H

L’air: existence d’un entrefer (stockage de l’énergie électromagnétique) : théorème d’ampère


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Simulation de la présence de la pièce

Circuit magnétique

Bobines d’excitation

Pièce à détecter

Valeur du potentiel vecteur A


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Simulation de la pièce engagée

entrefer

Augmentation des fuites

Diminution du potentiel vecteur A


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Simulation de l’absence de la pièce

Augmentation des fuites

Diminution du potentiel vecteur A


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Modèles « inductance »

Une inductance propre pour le circuit p: pp

p

Li

Une inductance principale pour le circuit p: p

p

Li

Une inductance mutuelle entre les circuits 1 et 2:

Une inductance de fuite pour le circuit p: fp p pl L L

Un coefficient de couplage entre 1 et 2:

212

1

Mi

22 1 2

1 2 1 2

*.

L L Mk

L L L L


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Validation de l’oscillateur 1 et 3

A

Blocage de Q2

Saturation de Q2

1 2.

2eq

L k L LL


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Réalisation: Conditions d’oscillation

Le montage doit comporter trois pôles:• un pôle réel <0 • deux pôles imaginaires pures conjugués

Les conditions initiales sont imposées par Q2 (Vc1 et Vc2 = 0, il=0)

La présence d’une pièce se manifeste sur la valeur de Leq donc de la fréquence (Fs) du signal ( 0<k<1 )

• absence de la pièce: k~ 0 Fs= 25

khz

• présence de la pièce: k~ 1 Fs= 20

khz

1 1 2.

2eq

L L LL

11 2 avec M = k. L .

2eq

L ML L

1

2eq

LL


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L’électronicien Propose des solutions

c1

c2

Leq

Req

Choix technologiques

:inductances en séries, en // ou transformateur

K >0 ou K<1

Le rapport entre et

Leq

c1 c2

Limite pour Req


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Analyse : Conditions d’oscillation

P1

P2

P2*

Limite

RL>100K

Deux conditions:

Choix technologiques:

La variation de L ne modifie pas le lieu des pôles

0

( 1 2)

* 1* 2

c c

L c c

1

1 2

c

c c

100 LR k


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Action sur l’oscillateur 2Utilisation en transformateur


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Validation de l’oscillateur 2

Pas de pièce: k=0

Vs=9v c/c

Fs= 25 khz

Pièce présente: k=1

Vs=1V c/c

Fs=14 khz


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Schéma structurel de la carte


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Simulation du dispositif de commande


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Organisation de la Programmation


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Programmation du Compteur DSP


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Conclusion: il faut un objet technique

Bobines de détection

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La conduite du projet est l’œuvre de l’équipe pédagogique indissociable.

Activités du physicien:Comprendre les faitsles principes mis en œuvre la modélisation

Activités de l’électronicien:RéalisationsProduit des effetsPropose des solutions et valide

Complémentarité des activités autour

d’un projet

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