à la réalité» Séminaire du BTS « Systèmes électroniques » Une équipe pédagogique: le physicien et l’électronicien, qui fait quoi ? « Le système: de la maquette numérique à la réalité»

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

Un objet technique Le Monnayeur Un projet: Chicane de ralentissement PIECE Elément anti-rebond Détection du passage d’une pièce ( comptabilisation ) Caisse Guillotine Pièces refusées Bobines de détection 1 2 3 Un objet technique Le Monnayeur Un projet: Réaliser les oscillateurs et mettre en œuvre les circuits magnétiques valider l’identification des pièces

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).

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 mr =1 Le fer: L’excitation magnétique H et l’induction B Relation entre B et H : (régime linéaire) B= m0 mr H L’air: existence d’un entrefer (stockage de l’énergie électromagnétique) : théorème d’ampère

Simulation de la présence de la pièce Pièce à détecter Bobines d’excitation Circuit magnétique Valeur du potentiel vecteur A

Simulation de la pièce engagée entrefer Augmentation des fuites Diminution du potentiel vecteur A

Simulation de l’absence de la pièce Augmentation des fuites Diminution du potentiel vecteur A

Modèles « inductance » Une inductance propre pour le circuit p: Une inductance principale pour le circuit p: Une inductance de fuite pour le circuit p: Une inductance mutuelle entre les circuits 1 et 2: Un coefficient de couplage entre 1 et 2:

Validation de l’oscillateur 1 et 3 Saturation de Q2 Blocage de Q2 A

Réalisation: Conditions d’oscillation Le montage doit comporter trois pôles: un pôle réel <0 deux pôles imaginaires pures conjugués 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 Les conditions initiales sont imposées par Q2 (Vc1 et Vc2 = 0, il=0)

L’électronicien Propose des solutions Leq Req Choix technologiques Leq :inductances en séries, en // ou transformateur K >0 ou K<1 Le rapport entre et c1 c2 Limite pour Req

Analyse : Conditions d’oscillation Deux conditions: P2 Limite RL>100K P1 P2* Choix technologiques: La variation de L ne modifie pas le lieu des pôles

Action sur l’oscillateur 2 Utilisation en transformateur

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

Schéma structurel de la carte

Simulation du dispositif de commande

Organisation de la Programmation

Programmation du Compteur DSP

Conclusion: il faut un objet technique La conduite du projet est l’œuvre de l’équipe pédagogique indissociable. Activités de l’électronicien: Réalisations Produit des effets Propose des solutions et valide Bobines de détection 1 2 3 Activités du physicien: Comprendre les faits les principes mis en œuvre la modélisation Complémentarité des activités autour d’un projet