Représentation par schémas fonctionnels et structurels
Règles de représentation symbolique.
Les connaissances associées à ce paragraphe seront abordées par la lecture et la réalisation des schémas nécessaires à l'étude des autres chapitres du programme. On utilisera largement les outils informatiques.
Etude fonctionnelle générale des capteurs
Relation entre l'information et son image physique.
Phénomènes physiques courants mis en jeu.
Nature des signaux utilisés.
Les capteurs
Capteurs de vitesse.
Capteurs de position analogiques, incrémentaux, codeurs.
Capteurs de force et de pression (jauges de déformation).
Capteurs de température.
L'ensemble du paragraphe "les capteurs" sera traité à l'occasion des travaux pratiques et du cours d'automatique et informatique industrielle. On se limitera aux aspects fonctionnels et de mise en oeuvre.
Traitement des signaux numériques
Fonction commutation
- Dispositifs de commutation électronique de signaux caractéristiques des états passants et bloqués, paramètres de commutation (temps de montée, de descente, de commutation).
- Dispositifs de commutation de puissance : relais électromagnétiques, transistors de puissance, diodes, thyristors.
Fonctions en logique combinatoire :
- définition des fonctions combinatoires ;
- opérateurs logiques combinatoires usuels, symboles ;
- fonctions complexes : multiplexeurs, démultiplexeurs, opérateurs arithmétique.
Fonctions en logique séquentielle :
- définition des fonctions séquentielles asynchrones et synchrones, chronogrammes.
Fonctions séquentielles synchrones :
- fonction mémoire : mémoires élémentaires (bascules D) ; associations de mémoires (registres)
- fonction comptage synchrone : définition de la fonction, utilisation des documentations de constructeurs pour traiter un exemple.
Notions de familles technologiques
TTL, CMOS
Traitement des signaux analogiques
Nation de fonction de transfert.
Fonction filtrage :
- notion de filtre (se limiter à la définition) ;
- fréquences de coupure : classification et propriétés des filtres, filtres passe-haut, filtres passe-bas.
Fonction amplification :
- définitions : amplification, gain, bande passante ;
- amplificateur linéaires intégrés : caractéristiques technologiques (lecture d'une notice), montages usuels ;
- amplificateur de puissance (notions) ;
- association d'amplificateurs linéaires intégrés et d'amplificateurs de puissance.
Fonction conformation de signaux :
- fonction trigger : seuil haut, seuil bas, hystérésis ;
- fonction intégration : fonction intégratrice d'un circuit RC, intégrateur à amplificateur linéaire.
Fonction génération de signaux
Génération d'un signal périodique par utilisation d'un circuit spécialisé type 555.
Exploration de la documentation constructeur pour traiter un cas précis.
Fonction monostable, caractéristiques et emploi des circuits spécialisés.
Dans le paragraphe "traitement des signaux numériques", l'étude des
dispositifs de commutation se limitera aux principales définitions et aux règles
d'emploi et de mise en oeuvre, dans les cas les plus courants. L'approche technologique
des problèmes de commutation posés par les systèmes étudiés en travaux pratiques sera
privilégiée. Les applications retenues des compteurs synchrones seront extraites des
problèmes de traitement de l'information des systèmes automatisés utilisés en travaux
pratiques.
L'ensemble des connaissances de ce chapitre sera introduit à partir des problèmes
techniques posés par les systèmes étudiés en travaux pratiques.
Conversion numérique-analogique
Organisation fonctionnelle et principe de fonctionnement
Précision de la conversion (nombre de bits).
Conversion analogique-numérique
Echantillonnage.
Principe du convertisseur simple rampe ; précision, temps de conversion et coût.
Organisation fonctionnelle d'une chaîne de conversion
Utilisation d'une carte spécialisée.
L'étude fonctionnelle d'une chaîne d'acquisition de mesure permettra de montrer les contraintes de mise en oeuvre pratique d'une conversion. On montrera en particulier que les contraintes techniques de mise en oeuvre imposent éventuellement des conditions d'échantillonnage, des fonctions de conditionnement des signaux analogiques (filtrage, amplification) et des conditions de stockage des données numériques obtenues.
Réseaux de distribution
Réseaux monophasés et triphasés.
Sectionnement : nécessité du point de vue de la sécurité.
Protection des matériels : détection et élimination des défauts.
Protection des personnes : justification des régimes des neutres, protection différentielle.
Etude fonctionnelle de la chaîne de conversion :
Adaptation du niveau de tension en alternatif : principe et description technologique succincte du transformateur monophasé ; rapport de transformation, notion de rendement.
Commande de la puissance : par contrôle "tout ou rien", par modulation d'énergie.
Notion de redressement commandé.
Notion de découpage; hacheurs.
Applications au démarrage et à la variation de vitesse des moteurs électriques, au contrôle de température.
Conversion électromagnétique :
Machines à courant continu fonctionnant à flux constant :
- principe, caractéristiques mécaniques de couple, de vitesse et de puissance, caractéristiques électriques de courant et de tension ;
- utilisation, réversibilité ;
- fonctionnement à vitesse variable.
Machines à courant alternatif :
- principe du moteur asynchrone à cage, caractéristiques mécaniques et électriques, utilisation ;
- démarrage pour fonctionnement à vitesse constante - fonctionnement à vitesse variable.
Principe du moteur pas à pas.
On se limitera dans ce chapitre à l'aspect fonctionnel et à l'analyse des flux d'énergie.