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STRUCTURE D’UN SYSTÈME AUTOMATISÉ Matière d’œuvre d’entrée Messages ORDRES PARTIE COMMANDE Sorties PUPITRE PARTIE OPÉRATIVE Visualisations Décisions de l’opérateur Entrées Informations de position et d’état Consignes Objet du cours : l’acquisition de données Matière d’œuvre de sortie

LA CHAÎNE D’ACQUISITION (acquérir = recevoir) PARTIE COMMANDE PUPITRE MOE EFFECTEURS de la PARTIE OPÉRATIVE Consignes Entrées BOUTONS = CAPTEURS Informations de position et d’état CAPTEURS MOS

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I) ENTRÉES DE LA PARTIE COMMANDE Capteurs PC La PC acquiert (ou reçoit) des informations qui peuvent venir : - de capteurs - du pupitre - d’une autre PC Pupitre (boutons = capteurs) Autre PC

II) DESCRIPTION GÉNÉRALE D’UN CAPTEUR Tous les capteurs sont composés de 2 parties. Le corps d’épreuve et le transducteur Le capteur est un appareil de mesure

III) INFORMATION SOURCE = GRANDEUR PHYSIQUE L’information source est celle qui va faire « réagir » le capteur, c’est ce à quoi le capteur est sensible. La grandeur physique peut être : - un effort : bouton poussoir, bouton coup de poing, capteur à galet. Ce sont des capteurs sensibles au « toucher ».

détecte la position rentrée du vérin Signal 1 vers la PC Capteur à galet détecte la position rentrée du vérin

Capteur à galet réversible Vérin Vérin Capteur à galet réversible détecte la position du vérin se déplaçant dans un sens ou dans l’autre

détecte la position finale d’un effecteur Capteur à poussoir détecte la position finale d’un effecteur Signal 1 vers la PC

III) INFORMATION SOURCE = GRANDEUR PHYSIQUE L’information source est celle qui va faire « réagir » le capteur, c’est ce à quoi le capteur est sensible. La grandeur physique peut être : - un effort : bouton poussoir, bouton coup de poing, capteur à galet. Ce sont des capteurs sensibles au « toucher ». - une pression : contact électrique à pression, capteur à seuil de pression. - un champ magnétique : capteur ILS. Clip de verrouillage Banjo Arrivée d’air venant du distributeur Vissage sur le vérin - une lumière : capteur à infrarouge, cellule photo-électrique.

Différents types de cellules photo-électriques

III) INFORMATION SOURCE = GRANDEUR PHYSIQUE L’information source est celle qui va faire « réagir » le capteur, c’est ce à quoi le capteur est sensible. La grandeur physique peut être : - un effort : bouton poussoir, bouton coup de poing, capteur à galet. Ce sont des capteurs sensibles au « toucher ». - une pression : contact électrique à pression, capteur à seuil de pression. - un champ magnétique : capteur ILS. - une lumière : capteur à infrarouge, cellule photo-électrique. une distance : capteur de proximité pneumatique, de proximité capacitif. Il est sensible à la présence d’un objet fabriqué dans n’importe quel matériau (métal, bois, tissu, …) qui le frôle, qui passe près de lui (de 0,1 à 5mm). Tête de détection la perméabilité magnétique : capteur de proximité inductif. Il est sensible à la présence d’un objet fabriqué en métal (acier, aluminium, bronze, …) qui le frôle, qui passe près de lui (de 0,1 à 5mm). D’autres capteurs sont sensibles à certaines couleurs, à la vitesse, à l’accélération, à l’intensité, à la tension électrique, à l’humidité, au niveau d’un liquide …

IV) GRANDEUR PHYSIQUE = PRESSION IV.1 CAPTEUR À SEUIL DE PRESSION Pression Seuil de pression = 0,1 MPa 1 Temps IV.2 FONCTIONNEMENT Le capteur mesure la pression de la chambre G. Chambre D Capteur à seuil de pression Signal (0 ou 1) vers la PC Chambre G

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La pression de la chambre G vaut 0 MPa. Lorsque le vérin est en position tige rentrée : signal = 1 La pression de la chambre G vaut 0 MPa. G D’après le graphique, le signal vaut 1. Pression chambre G Seuil de pression 1 0 MPa

D’après le graphique, le signal vaut 0. Lorsque le vérin est en position tige rentrée : signal = 1 Lorsque le vérin sort ou reste sorti : signal = 0 0,6 MPa D’après le graphique, le signal vaut 0. Pression chambre G 0,6 MPa Seuil de pression 1 0 MPa tige rentrée

D’après le graphique, le signal vaut 0. Lorsque le vérin est en position tige rentrée : signal = 1 Lorsque le vérin sort ou reste sorti : signal = 0 Lorsque le vérin rentre : signal = 0 0,6 MPa D’après le graphique, le signal vaut 0. 0,6 MPa Pression chambre G tige sortie 0,4 MPa tige rentre Seuil de pression = 0,1 MPa 1

La pression de la chambre G vaut 0 MPa. Lorsque le vérin est en position tige rentrée : signal = 1 Lorsque le vérin sort ou reste sorti : signal = 0 Lorsque le vérin rentre : signal = 0 Lorsque le vérin est rentré : signal = 1 La pression de la chambre G vaut 0 MPa. G D’après le graphique, le signal vaut 1. 0,6 MPa Pression chambre G tige sortie 0,4 MPa tige rentre Seuil de pression = 0,1 MPa 1 0 MPa tige rentrée

V) GRANDEUR PHYSIQUE = PRESSION V.1 CAPTEUR ILS : Interrupteur à Lame Souple Champ magnétique 0,1 Tesla 1 Temps V.2 FONCTIONNEMENT Capteur ILS Signal 0 Signal 1 Signal 1 Signal 0 Piston magnétique

VI) GRANDEUR PHYSIQUE = DISTANCE VI.1 CAPTEUR OPTIQUE (ici, distance maxi de détection = 30 cm) Objet à capter Signal 0 Signal 1 Distance <= 30 cm Distance > 30 cm VI.2 CAPTEUR CAPACITIF DE PROXIMITÉ (ici, détection = 5 mm) Objet à capter Signal 0 Signal 1 Distance <= 5 mm Distance > 5 mm

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VI) GRANDEUR PHYSIQUE = DISTANCE VI.3 CAPTEUR INDUCTIF DE PROXIMITÉ (ici, détection = 3 mm) Objet métallique Signal 1 Signal 0 Distance <= 3 mm Distance > 3 mm Objet non métallique Signal 0 Distance <= 3 mm Distance > 3 mm

VII) GRANDEUR PHYSIQUE = POSITION ANGULAIRE VII.1 CAPTEUR INCRÉMENTAL : c’est un capteur logique Il permet de connaître la position angulaire d’un objet qui tourne (souvent lié à un moteur). Il envoie à la PC des informations permettant de connaître : - le nombre de tours effectués et la fraction de tour effectuée : par ex. 2 tours + 1/8 de tour ; - le sens de rotation : par ex. sens horaire. VII.2 PRINCIPE du CAPTEUR INCRÉMENTAL Le codeur incrémental génère des signaux au moyen d'un disque incassable comportant 3 pistes : A, B et Z. Ce disque tourne devant 3 rayons lumineux placés face aux 3 pistes.

VII.2 PRINCIPE du CAPTEUR INCRÉMENTAL Pistes extérieures A et B : elle est divisée en intervalles d'angles égaux alternativement opaques (ne laissent pas passer la lumière) et transparents. Il suffit de compter le nombre de fois que la lumière est coupée ou rétablie pour connaître l’angle de rotation. Le nombre d'impulsions qui seront délivrées par le capteur pour un tour complet du disque est la résolution ou nombre de périodes. Par exemple la résolution est de 100. On parle, dans ce cas, de capteur incrémental 100 points. En 1 tour (360°), la lumière réapparaît (ou est coupée) 100 fois. Donc si la lumière est coupée 1 seule fois, c’est que le disque a tourné de 360°/100 = 3,6° : la résolution est de 3,6°. Piste intérieure Z : elle comporte une seule fenêtre transparente et ne délivre donc qu'un seul signal par tour. Ce signal Z appelé «top zéro» détermine une position de référence. Il permet d’initialiser le compteur des impulsions des voies A et B en un point précis de l'axe de rotation du mobile.

La lumière ne passe pas = 0 VII.2 PRINCIPE du CAPTEUR INCRÉMENTAL La lumière passe = 1 Piste A La lumière ne passe pas = 0

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VIII) INFORMATION IMAGE L’information image est l’information que va recevoir la PC. Elle doit être compatible avec le type d’information que la PC peut traiter. Par exemple, si la PC est pneumatique, elle doit recevoir des informations pneumatiques. Si la PC est électrique, elle doit recevoir des informations électriques mais pas n’importe lesquelles : par exemple, le TSX 17 doit recevoir des informations électriques sous 0-24 V continu.

Dessinez le signal image. Signal émis par le capteur VIII) INFORMATION IMAGE Exemple d’un bouton poussoir Effort sur le capteur = source Variation de l’effort sur le capteur Signal électrique émis par le capteur = image 6 N Dessinez le signal image. CORRIGÉ Signal émis par le capteur 24V Temps 0 N 0 V On remarque que si l’effort sur le bouton (source) est < 6 N, la PC reçoit le signal 0 sous 0V. Par contre si l’effort est  à 6 N, la PC reçoit le signal 1 sous 24V (image). L’information image n’est que le reflet de la réalité. La réalité est l’effort or la PC ne peut pas recevoir un effort. Ceci est un exemple de détecteur qui envoie à la PC une information image qui est logique ou binaire. On dit aussi que c’est un capteur tout ou rien.

Dessinez le signal image. VIII) INFORMATION IMAGE Dessinez le signal image. Exemple du capteur incrémental CORRIGÉ Angle de rotation du capteur = source Variation de la position angulaire du capteur Signal électrique émis par le capteur = image 14° 10° 8° 6° 4° 2° 24V Temps 0° 0 V Zoom À chaque ligne verticale, dessinez un front montant À chaque fois que la courbe coupe un repère horizontal (de 2° en 2°), tracez une ligne verticale Le signal électrique passe à 1 à chaque fois que le capteur tourne de 2°, c’est la résolution choisie pour cet exemple (capteur 180 points).

VIII) INFORMATION IMAGE Exemple du capteur incrémental Zoom 6° 4° 2° 0° À chaque ligne verticale, dessinez un front montant Le signal électrique passe à 1 à chaque fois que le capteur tourne de 2°, c’est la résolution choisie pour cet exemple (capteur 180 points).

Signal émis par le capteur VIII) INFORMATION IMAGE Exemple du capteur incrémental CORRIGÉ Angle de rotation du capteur = source Variation de la position angulaire du capteur Signal électrique émis par le capteur = image 14° 10° 8° Signal émis par le capteur 6° 4° 2° 24V Temps 0° 0 V Terminez le tracé Le signal électrique passe à 1 à chaque fois que le capteur tourne de 2°, c’est la résolution choisie pour cet exemple (capteur 180 points). Il suffit de compter le nombre de fois que le signal passe de 0 à 1 pour connaître le nombre de fois que le capteur a tourné de 2° d’angle. Attention, si le sens de rotation change, il faut décompter. Si le compteur vaut 42, le capteur a tourné de 42 x 2° = 84°.

Signal émis par le capteur VIII) INFORMATION IMAGE Exemple du thermocouple Température du capteur = source Variation de la température du capteur Signal électrique émis par le capteur = image 100°C Signal émis par le capteur 5,268mV Temps 0°C 0mV On remarque que le signal électrique varie de la même manière que la température. Cet exemple est celui d’un capteur analogique qui envoie à la PC une information image qui est analogique. Il faut donc une PC qui accepte des informations analogiques. Pour savoir si un capteur est logique ou analogique (ou numérique), il faut donc connaître l’information image émise par ce capteur. C’est cette information que recevra la PC.

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IX) CONVERSION ANALOGIQUE-NUMÉRIQUE Lors des TP, cette conversion était faite dans le banc BATD par un convertisseur analogique-numérique (quelquefois appelé convertisseur analogique-digital). Digital provient de l’anglais digit qui signifie chiffre, par contre tout le monde connaît la signification du mot français numérique. ( digital = numérique) Avantages d’une information numérique : Possibilité d’effectuer des calculs numériques (retouche image, stockage image, stockage son, …). Elle est moins sensible aux parasites dans la transmission des signaux. Les progrès de l’informatique permettent des calculs volumineux rapides. Exemple : traitement d’une image numérique ou digitale (TV, appareil photo), d’un son numérique (chaîne Hi-Fi, téléphone), d’une vidéo numérique (caméra) …

Lorsque la température monte la courbe numérique se trouve en-dessous. IX) CONVERSION ANALOGIQUE-NUMÉRIQUE Exemple de variation de la température du thermocouple en fonction du temps. Dessinez la courbe numérique correspondant à la variation de température donnée (qui est analogique). Température CORRIGÉ 1ère partie du tracé 2ème partie du tracé Variation de la température Lorsque la température monte la courbe numérique se trouve en-dessous. Lorsque la température descend la courbe numérique se trouve au-dessus. Temps période d’échantillonnage

IX) CONVERSION ANALOGIQUE-NUMÉRIQUE Exemple de variation de la température du thermocouple. Température 220°C 200°C Voici la température à l’origine. Elle est analogique. 180°C 160°C 140°C 120°C 100°C Temps

IX) CONVERSION ANALOGIQUE-NUMÉRIQUE Exemple de variation du nombre N, image de la température du thermocouple. Nombre N 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Voilà la température qui a été numérisée grâce au convertisseur analogique-numérique Temps

période d’échantillonnage Influence de la durée de la période d’échantillonnage sur le tracé numérique période d’échantillonnage

période d’échantillonnage Le choix de la période d’échantillonnage dépend : - des possibilités du convertisseur analogique-numérique - de l’utilisation qui sera faite du signal numérisé (son, image, …) période d’échantillonnage

analogique-numérique X) BANC ‘BATD’ et THERMOCOUPLE Schéma du câblage réalisé lors des TP Banc BATD Thermocouple (capteur) A N t N u U Amplificateur Convertisseur analogique-numérique (CAN)

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X) BANC ‘BATD’ et THERMOCOUPLE Capteur : Le thermocouple fournit une tension "u" qui varie en fonction de sa température "t". Amplificateur : Il amplifie la tension "u" environ 500 fois. À la sortie de l’ampli, on obtient la tension "U". CAN : Le convertisseur analogique-numérique convertit la tension "U" en une valeur numérique "N". Donc à chaque fois que la température "t" varie, la tension "U" varie et la valeur "N" varie aussi. N Vous avez trouvé dans le TP que t = , N est un nombre entier. 10

X) BANC ‘BATD’ et THERMOCOUPLE Résolution du CAN La résolution du CAN est la variation de température qui arrive à faire varier N de 1. Calcul de la résolution 1) Soit un nombre quelconque N1= 0000 1111 00102 qui vaut 24210, en base 10. Le capteur se trouve donc à la température t1 qui vaut : N1 242 t1 = = = 24,2 °C 10 10 242 est l’image transmise par la température de 24,2 °C. 2) Changeons le LSB de N1 et seulement lui. Le nouveau nombre s’appelle N2. N2 vaut donc 0000 1111 00112 c’est à dire 24310. 1 Si le nombre vaut maintenant N2 c’est que le capteur a dû augmenter de température, elle vaut t2. N2 243 t2 = = = 24,3 °C 10 10 La température a varié de (24,3-24,2) c’est à dire 0,1 °C. La résolution du CAN est donc de 0,1 °C.

X) BANC ‘BATD’ et THERMOCOUPLE Remarque Le bit qui a changé entre N1 et N2 est le LSB : bit de poids le plus faible ou bit le moins significatif. Conclusion La résolution du CAN est l’image transmise par le LSB. (définition à connaître) Température maxi transmise Lorsque la température varie de 0,1 °C, N varie de 1. À la température mini, correspond N mini : à 0°C, N vaut 0. À la température maxi, correspond N maxi. 0,1 °C température maxi température 1 N N maxi Il y a autant de graduations sur l’axe température que sur l’axe N (conversion à pleine échelle).

X) BANC ‘BATD’ et THERMOCOUPLE Calcul de N maxi Souvenez-vous que N est écrit sur 12 bits. N maxi en base 2 = 1111 1111 1111 c’est à dire en base 10, N maxi = 4095 Calcul de la température transmise maxi température température maxi 0,1 °C N N maxi 1 température maxi = nombre d’intervalles sur axe température x valeur d’un intervalle Or, il y a autant d’intervalles sur l’axe température que sur l’axe N et le nombre d’intervalles sur l’axe N = N maxi x 1 = N maxi De plus 1 intervalle sur l’axe température = résolution température maxi = N maxi x résolution température maxi = 4095 x 0,1°C c’est à dire 409,5°C

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analogique-numérique (CAN) XI) POURQUOI amplifier la tension du thermocouple? La tension fournie par le thermocouple est amplifiée 480 fois. (U = u x 480) Voici un extrait de la table de référence du thermocouple : tension u en mV, en fonction de la température t en °C °C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,000 0,050 0,101 0,151 0,202 0,253 0,303 0,354 0,405 0,456 10 0,507 0,558 0,609 0,660 0,711 0,762 0,813 0,865 0,916 0,967 20 1,019 1,070 1,122 1,174 1,225 1,277 1,329 1,381 1,432 1,484 30 1,536 1,588 1,640 1,693 1,745 1,797 1,849 1,901 1,954 2,006 40 2,058 2,111 2,163 2,216 2,268 2,321 2,374 2,426 2,479 2,532 50 2,585 2,638 2,691 2,743 2,796 2,849 2,902 2,956 3,009 3,062 Le convertisseur analogique-numérique "réagit" en fonction de la tension U qu’il reçoit. U Convertisseur analogique-numérique (CAN) N A Vous allez rechercher de combien doit varier cette tension U pour que N varie de 1, c’est à dire calculer la résolution du convertisseur en fonction de la tension et non plus en fonction de la température. N Vous savez que : t =  N = t x 10 10

Tension U entrant dans le CAN = 480 x u XI) POURQUOI amplifier la tension du thermocouple? Temp. t u en mV Tension U entrant dans le CAN = 480 x u N = t x 10 t1 = 3°C u1 = U1 = N1 = t2 = 4°C u2 = U2 = N2 = t2-t1 = U2-U1 = N2-N1 = 480 x 0,151 = 72,48 mV 3 x 10 = 30 0,151 mV 480 x 0,202 = 96,96 mV 4 x 10 = 40 0,202 mV 24,48 mV 10 1°C Conclusion : Lorsque N varie de , la tension U entrant dans le CAN varie de pendant que t varie de 10 24,48 mV 1°C

XI) POURQUOI amplifier la tension du thermocouple? Calcul de U lorsque N varie de 1 ou calcul de la résolution en fonction de la tension U Pour que N varie de la tension U, entrant dans le CAN, doit varier de ce qui fait que t doit varier de 10 1 24,48 mV 1°C 2,448 mV 0,1°C U Convertisseur analogique-numérique (CAN) N A La résolution du CAN, en fonction de la tension, est donc de c’est à dire qu’à chaque fois que la tension U entrant dans le CAN varie de cette valeur, le nombre N varie de 1. 2,448 mV

XI) POURQUOI amplifier la tension du thermocouple? Que se passerait-il s’il n’y avait pas d’amplificateur ? Dans ce cas, le convertisseur analogique-numérique recevrait directement la tension u du capteur. Pour que N varie de la tension u, entrant dans le CAN, doit varier de ce qui fait que t doit varier de 1 2,448 mV ~ 47°C Voir la table de référence du thermocouple pour trouver la température correspondant à 2,448 mV Sans ampli, pour que N varie de 1, la température doit varier de ~ 47°C = résolution du CAN sans ampli. L’amplificateur est donc présent pour avoir une meilleure résolution, pour que le convertisseur analogique-numérique réagisse ou soit plus sensible à une très faible variation de température.

XII) BALANCE ÉLECTRONIQUE (du boucher) Données - poids maxi affichable : environ 5 kg. - sensibilité de la balance : 5 g. - le capteur est un capteur analogique de poids.

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XII) BALANCE ÉLECTRONIQUE (du boucher) Données - poids maxi affichable : environ 5 kg. - sensibilité de la balance : 5 g. - le capteur est un capteur analogique de poids. Questions 1) Donnez le nom de la grandeur physique mesurée par le capteur. La grandeur physique est le poids variable des objets pesés. 2) Trouvez la résolution du CAN. La résolution du CAN est égale ici à la sensibilité de la balance, soit 5g. 3) Trouvez le nombre de bits de la CAN. 5g Poids maxi Poids 1 N N maxi

XII) BALANCE ÉLECTRONIQUE (du boucher) et au poids maxi approx. de 5000 g correspond N maxi approx. Au poids de 0 g correspond N = 0 Dans le calcul précédent pour le thermocouple, nous avons trouvé : température maxi = N maxi x résolution Mais dans notre cas, c’est le poids qui est analogique et non pas la température. Donc poids maxi = N maxi x résolution Poids maxi Ce qui fait que N maxi = résolution Or, le poids maxi est approximatif donc nous allons trouver N maxi approximatif. Poids maxi approx 5000 g N maxi approx = = = 1000 résolution 5 g d’où N maxi approximatif =100010 Écrire 1000 en base 2 soit 11 1110 10002 La conversion analogique-numérique se fait donc sur 10 bits.

XII) BALANCE ÉLECTRONIQUE (du boucher) 4) Trouvez le poids maxi affichable réel. Sur 10 bits, N maxi réel s’écrit : 11 1111 11112, soit en base 10 : 102310 Or, poids maxi réel = N maxi réel x résolution Poids maxi réel = 1023 x 5g = 5115 g. Le poids maxi affichable est de 5115 g ou 5,115 kg.

XII) BALANCE ÉLECTRONIQUE (du boucher) 5) Avec 1 bit en plus, trouvez le nouveau poids maxi affichable réel. La conversion se fait maintenant sur 11 bits. Sur 11 bits, N maxi s’écrit : 111 1111 11112 soit 204710 Or, Poids maxi = N maxi  x résolution = 2047 x 5 g = 10235 g Avec 11 bits, le poids maxi affichable est de 10235 g, c’est à dire  le double par rapport à 10 bits.

XII) BALANCE ÉLECTRONIQUE (du boucher) 6) Avec 1 bit en plus et si l’on conserve un poids maxi affichable d’environ 5 kg, trouvez la nouvelle résolution. Comme, poids maxi = N maxi  x résolution Poids maxi Mais le poids maxi est approximatif, on trouvera donc une résolution approximative résolution = N maxi Poids maxi approx 5000g résolution approx = = = 2,442 g  2,5 g N maxi 2047 La nouvelle résolution vaut 2,5 g. SUPPLÉMENT Nouveau Poids maxi = N maxi  x nouvelle résolution Nouveau Poids maxi = 2047 x 2,5 g = 5117,5 g Avec 11 bits, la résolution est passée à 2,5 g (balance 2 fois plus sensible) et le poids maxi est passée à 5117,5 g

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correspondant à la fréquence de 2 kHz XIII) VITESSE MAXI DU CAPTEUR INCRÉMENTAL L’automate TSX 17 peut recevoir, sur 2 entrées spéciales (I0,24 et I0,25), des informations à une fréquence importante: 2 kHz. D’habitude c’est à une fréquence 10 fois plus faible. Vous devez trouver la vitesse maxi du capteur incrémental pour qu’il émette des signaux à une fréquence de 2 kHz maxi. Signal reçu par l’automate (envoyé par le capteur) période correspondant à la fréquence de 2 kHz

La lumière ne passe pas = 0 Rappel du PRINCIPE du CAPTEUR INCRÉMENTAL Vitesse normale La lumière passe = 1 Piste A La lumière ne passe pas = 0

Rappel du PRINCIPE du CAPTEUR INCRÉMENTAL Vitesse plus rapide Piste A

Rappel du PRINCIPE du CAPTEUR INCRÉMENTAL Vitesse encore plus rapide Piste A

XIII) VITESSE MAXI DU CAPTEUR INCRÉMENTAL 1) Calculer la période mini des signaux (T mini en ms) que l’automate reçoit à la fréquence maxi. CORRIGÉ 1 Vous savez que F = T 1 1 F maxi = donc T mini = avec T mini en seconde T mini F maxi On sait que F maxi automate = 2 kHz = 2 000 Hz = 2.103 Hz 1 donc T mini = = 0,5.10-3 s 2.103 Or, 1 s = 1 000 ms = 103 ms donc T mini = 0,5.10-3 x 103 ms T mini automate = 0,5 ms

XIII) VITESSE MAXI DU CAPTEUR INCRÉMENTAL Le constructeur indique que ce capteur peut envoyer des signaux à la fréquence maxi de 200 kHz. 2) L’automate va-t-il tenir compte de tous les signaux s’ils sont envoyés à cette fréquence de 200 kHz ? CORRIGÉ L’automate peut recevoir des signaux dont la fréquence maxi est de 2 kHz. Or le capteur peut les envoyer à une fréquence maxi de 200 kHz. Cette fréquence de 200 kHz est > 2 kHz. Donc, l’automate ne tiendra pas compte de tous les signaux si le capteur les envoie à cette fréquence maxi.

XIII) VITESSE MAXI DU CAPTEUR INCRÉMENTAL C’est un capteur incrémental 100 points qui envoie des signaux à l’automate. 3) Calculer la vitesse de rotation maxi de ce capteur (V maxi en tr/mn) pour qu’il envoie des signaux à 2kHz maxi. CORRIGÉ En se mettant à la limite des possibilités de l’automate, la période du signal reçu par l’automate doit durer 0,5 ms. Signal de la piste A ou B période mini Fenêtre trans- parente Fenêtre opaque = 0,5 ms 100 périodes/tour Donc chaque fenêtre transparente du disque doit réapparaître devant la lumière tous les 0,5 ms et pas plus fréquemment. Le capteur ne doit pas tourner trop vite pour permettre ce phénomène.

XIII) VITESSE MAXI DU CAPTEUR INCRÉMENTAL Suite 3) Calculer la vitesse de rotation maxi de ce capteur (V maxi en tr/mn) pour qu’il envoie des signaux à 2kHz maxi. Suite du CORRIGÉ On sait que c’est un capteur 100 points, c'est-à-dire qu’il y a 100 fenêtres transparentes et 100 opaques. À chaque tour du capteur, il va y avoir 100 périodes d’une durée de 0,5 ms mini (période mini). Donc 1 tour doit durer au maximum : 100 x 0,5 ms = 50 ms c'est-à-dire 50.10-3 s ou encore 0,05 s 60 En 1 mn (60 s), le capteur ne doit pas faire plus de tours 0,05 Vitesse maxi du capteur = 1200 tr/min.

60 x Fréquence maxi automate XIII) VITESSE MAXI DU CAPTEUR INCRÉMENTAL Suite 3) Calculer la vitesse de rotation maxi de ce capteur (V maxi en tr/mn) pour qu’il envoie des signaux à 2kHz maxi. Suite du CORRIGÉ Équation générale 60 x Fréquence maxi automate Vitesse maxi du capteur = (en tr/min) Résolution du capteur Ici, la fréquence maxi automate = 2 kHz = 2000 Hz et la résolution du capteur = 100 points 60 x 2000 donc V maxi du capteur = = 1200 tr/min 100 Ce qui confirme le résultat précédent.

XIII) VITESSE MAXI DU CAPTEUR INCRÉMENTAL 4) Le moteur entraîne le capteur à 108 tr/min. Cette vitesse est-elle compatible avec les possibilités de l’automate ? CORRIGÉ Le moteur, entraînant le capteur en rotation, tourne à 108 tr/min. Or cette vitesse est< à 1200 tr/min, donc elle est compatible avec les possibilités de l’automate.

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Vue d’une partie du disque XIV) CAPTER LE SENS DE ROTATION DU CAPTEUR INCRÉMENTAL Les pistes délivrent des signaux carrés A et B en quadrature. Le déphasage de 90° électriques des signaux A et B permet de déterminer le sens de rotation. Rayons de lumière Piste A Piste B Fenêtre opaque Fenêtre transpa-rente Vue d’une partie du disque

XIV) CAPTER LE SENS DE ROTATION DU CAPTEUR INCRÉMENTAL COMMENT L’AUTOMATE PEUT DÉTERMINER LE SENS DE ROTATION ? En testant la valeur de B au moment du front montant du signal A. Question À partir des schémas ci-dessous, dessiner les chronogrammes des signaux envoyés par les pistes A et B pour chacun des 2 sens de rotation. Remarque Dans chaque schéma, il n’y a pas 2 disques : le disque est dessiné dans 2 situations différentes pour vous montrer sur l’un seulement la piste A et sur l’autre la piste B.

Animation pour vous aider à tracer les chronogrammes XIV) CAPTER LE SENS DE ROTATION DU CAPTEUR INCRÉMENTAL Animation pour vous aider à tracer les chronogrammes A un sens de rotation pistes A et B du disque B

XIV) CAPTER LE SENS DE ROTATION DU CAPTEUR INCRÉMENTAL CORRIGÉ Piste A Piste B A un sens de rotation pistes A et B du disque B Si B.A = 1, c’est ce sens de rotation

l'autre sens de rotation XIV) CAPTER LE SENS DE ROTATION DU CAPTEUR INCRÉMENTAL Animation pour vous aider à tracer les chronogrammes pour l’autre sens de rotation A l'autre sens de rotation B

l'autre sens de rotation XIV) CAPTER LE SENS DE ROTATION DU CAPTEUR INCRÉMENTAL CORRIGÉ Piste A Piste B A l'autre sens de rotation B Si B.A = 1, c’est l’autre sens de rotation

XIV) CAPTER LE SENS DE ROTATION DU CAPTEUR INCRÉMENTAL 1- Si B.A = 1, c’est un sens de rotation 2- Si B.A = 1, c’est l’autre sens de rotation Lorsque le capteur tourne, obligatoirement l’une des deux équations logiques vaut 1. L’automate déterminera le sens de rotation en testant ces 2 propositions logiques c’est-à-dire que la PC calcule ces 2 équations et trouve donc laquelle vaut 1.

ACQUISITION DE DONNÉES FIN Automatique et Informatique Industrielle B. Rusek