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Chaîne d'information

Sciences de l'Ingénieur · 2ème Bac Sciences Maths B · 24 exercices

Méthode officielle

Identifier les fonctions Acquérir (capteurs TOR/analogiques), Traiter (API, logique combinatoire/séquentielle, table de vérité, équations logiques), Communiquer (IHM, signaux). Choisir un capteur adapté à la grandeur physique, écrire et simplifier les équations logiques.

L'intuition

Imagine que tu es dans un taxi à Casablanca. Le chauffeur doit savoir où tu veux aller, comment y aller et te le dire. C'est un peu ça, la chaîne d'information.

  1. Acquérir l'information (les capteurs) : Le chauffeur t'écoute dire l'adresse. C'est comme un capteur qui "acquiert" l'information (l'adresse). Il regarde aussi la route, les feux de signalisation, les autres voitures. Ce sont d'autres capteurs (visuels).

  2. Traiter l'information (l'API, la logique) : Une fois qu'il a l'adresse, le chauffeur ne part pas au hasard. Il réfléchit : "Quelle est la meilleure route ? Y a-t-il des embouteillages ? Faut-il tourner à droite ou à gauche ?". C'est le "traitement" de l'information. Il utilise sa connaissance des routes (sa "logique") pour prendre des décisions. Parfois, il a un GPS (un "API" simplifié) qui l'aide à calculer l'itinéraire.

  3. Communiquer l'information (l'IHM, les signaux) : Le chauffeur te dit "On est presque arrivés" ou "Je tourne ici". Il utilise ses clignotants pour indiquer aux autres voitures ses intentions. Il regarde son compteur pour savoir à quelle vitesse il roule. Tout ça, c'est la "communication" de l'information. Le compteur est une Interface Homme-Machine (IHM) pour lui, et ses paroles sont une IHM pour toi.

Dans un système technique, c'est pareil. Des capteurs collectent des données (température, position, vitesse), un cerveau électronique (API) les analyse et prend des décisions, puis des indicateurs ou des écrans (IHM) affichent ces informations ou des signaux sont envoyés à d'autres parties du système.

Le cours

La chaîne d'information est une composante essentielle de tout système automatisé. Elle assure la collecte, le traitement et la diffusion des données nécessaires au bon fonctionnement du système. Elle est généralement décomposée en trois fonctions principales : Acquérir, Traiter, Communiquer.

I. La fonction Acquérir

Cette fonction consiste à prélever des informations sur l'environnement du système ou sur le système lui-même. Ces informations sont des grandeurs physiques (température, pression, position, vitesse, etc.) qui doivent être converties en signaux électriques exploitables par la partie commande. Cette conversion est réalisée par des capteurs.

A. Les capteurs

Un capteur est un dispositif qui transforme une grandeur physique en une grandeur électrique (tension, courant, résistance, fréquence, etc.). On distingue principalement deux types de capteurs :

  1. Capteurs Tout Ou Rien (TOR)

    • Définition : Un capteur TOR délivre un signal binaire (0 ou 1, vrai ou faux, ouvert ou fermé) en fonction de la présence ou de l'absence d'une grandeur physique. Il indique un état.
    • Exemples :
      • Interrupteur de position (fin de course) : Détecte le passage d'un objet.
      • Capteur de proximité :
        • Inductif : Détecte les objets métalliques sans contact.
        • Capacitif : Détecte tous types de matériaux (métaux, liquides, plastiques) sans contact.
        • Photoélectrique : Détecte un objet par coupure ou réflexion d'un faisceau lumineux.
      • Capteur ILS (Interrupteur à Lame Souple) : Détecte la présence d'un champ magnétique.
    • Signal de sortie : Généralement une tension (ex: 0V ou 24V).
  2. Capteurs analogiques

    • Définition : Un capteur analogique délivre un signal électrique (tension ou courant) dont l'amplitude est proportionnelle à la grandeur physique mesurée. Il mesure une valeur.
    • Exemples :
      • Capteur de température (CTN, CTP, thermocouple) : Mesure la température.
      • Capteur de pression : Mesure une pression.
      • Capteur de position linéaire ou angulaire (potentiomètre, codeur incrémental/absolu) :
        • Codeur incrémental : Fournit des impulsions dont le nombre est proportionnel au déplacement et l'ordre des impulsions sur deux voies déphasées permet de déterminer le sens.
        • Codeur absolu : Fournit un mot binaire unique pour chaque position.
      • Dynamo tachymétrique : Génère une tension continue proportionnelle à la vitesse de rotation.
    • Signal de sortie : Généralement une tension (ex: 0-10V) ou un courant (ex: 4-20mA).
    • Caractéristique entrée/sortie : Souvent linéaire, de la forme y=ax+by = a \cdot x + b, où yy est le signal de sortie, xx la grandeur physique mesurée, aa la sensibilité du capteur et bb le décalage.

B. Choix d'un capteur

Le choix d'un capteur dépend de plusieurs critères :

  • Nature de la grandeur à mesurer : Position, vitesse, température, etc.
  • Type de détection : TOR ou analogique.
  • Plage de mesure : L'étendue des valeurs que le capteur peut mesurer.
  • Précision et résolution : La finesse de la mesure.
  • Environnement : Température, humidité, poussière, présence de champs magnétiques.
  • Coût, encombrement, fiabilité.

II. La fonction Traiter

Cette fonction est le "cerveau" du système. Elle reçoit les informations des capteurs, les interprète, prend des décisions selon un programme ou une logique prédéfinie, et élabore les ordres à envoyer à la chaîne d'énergie.

A. Logique combinatoire

  1. Définition : La logique combinatoire est un type de logique où l'état des sorties dépend uniquement de l'état présent des entrées. Il n'y a pas de mémoire des états précédents.

  2. Outils de représentation et d'analyse :

    • Table de vérité : Tableau qui liste toutes les combinaisons possibles des entrées et les états correspondants des sorties.
    • Équations logiques (algèbre de Boole) : Permettent de décrire le comportement du système à l'aide d'opérateurs logiques (ET, OU, NON, XOR, etc.).
      • Opérateur ET (AND) : S=ABS = A \cdot B ou S=A ET BS = A \text{ ET } B. SS est à 1 si AA ET BB sont à 1.
      • Opérateur OU (OR) : S=A+BS = A + B ou S=A OU BS = A \text{ OU } B. SS est à 1 si AA OU BB (ou les deux) sont à 1.
      • Opérateur NON (NOT) : S=AˉS = \bar{A} ou S= NON AS = \text{ NON } A. SS est à 1 si AA est à 0.
      • Opérateur NON-ET (NAND) : S=ABS = \overline{A \cdot B}.
      • Opérateur NON-OU (NOR) : S=A+BS = \overline{A + B}.
    • Schémas logiques : Représentation graphique des équations logiques à l'aide de portes logiques.
  3. Simplification des équations logiques :

    • Théorèmes de l'algèbre de Boole :
      • Idempotence : A+A=AA + A = A, AA=AA \cdot A = A
      • Absorption : A+(AB)=AA + (A \cdot B) = A, A(A+B)=AA \cdot (A + B) = A
      • Complémentarité : A+Aˉ=1A + \bar{A} = 1, AAˉ=0A \cdot \bar{A} = 0
      • Distributivité : A(B+C)=(AB)+(AC)A \cdot (B + C) = (A \cdot B) + (A \cdot C), A+(BC)=(A+B)(A+C)A + (B \cdot C) = (A + B) \cdot (A + C)
      • De Morgan : A+B=AˉBˉ\overline{A + B} = \bar{A} \cdot \bar{B}, AB=Aˉ+Bˉ\overline{A \cdot B} = \bar{A} + \bar{B}
    • Tableaux de Karnaugh : Méthode graphique pour simplifier les équations logiques à 2, 3 ou 4 variables en regroupant les 1 adjacents.

B. Logique séquentielle

  1. Définition : La logique séquentielle est un type de logique où l'état des sorties dépend non seulement de l'état présent des entrées, mais aussi des états passés (le système a une "mémoire"). Elle est souvent utilisée pour gérer des séquences d'opérations.
  2. Éléments de mémoire : Bascules (RS, JK, D, T).
  3. Représentation : Grafcet (Graphe Fonctionnel de Commande Étape/Transition).

C. Automate Programmable Industriel (API)

  • Définition : Un API est un ordinateur industriel robuste, conçu pour contrôler des processus industriels. Il exécute un programme qui gère la logique combinatoire et séquentielle.
  • Fonctionnement : L'API lit les entrées (capteurs), exécute le programme logique, puis met à jour les sorties (actionneurs). Ce cycle est répété en permanence.

III. La fonction Communiquer

Cette fonction assure l'échange d'informations entre le système et son environnement (opérateur, autres systèmes).

A. Interfaces Homme-Machine (IHM)

  • Définition : Une IHM est un dispositif qui permet à un opérateur d'interagir avec le système.
  • Exemples : Boutons poussoirs, voyants lumineux, écrans tactiles, pupitres de commande, afficheurs, alarmes sonores.
  • Rôle : Afficher l'état du système, permettre à l'opérateur de donner des ordres, visualiser des données.

B. Signaux

Les informations peuvent être communiquées sous différentes formes :

  • Signaux lumineux : Voyants, feux.
  • Signaux sonores : Buzzers, alarmes.
  • Signaux électriques : Vers d'autres systèmes ou modules.
  • Réseaux de communication : Pour échanger des données avec d'autres équipements (ex: bus de terrain).

Exemple résolu

Reprenons un extrait d'annale :

Extrait d'annale : Q.16. La table de vérité des sorties May+ et May—. Q.17. Les équations logiques May+ et May. Q.18. Le schéma du circuit de commande des équations May+ et Ma en portes NOR à deux entrées.

Contexte : Le système est un berceau d'alimentation en tissu. On cherche à commander le moteur May (Moteur à courant continu) pour qu'il tourne dans un sens (May+) ou dans l'autre (May-). Les entrées sont des capteurs C1 et C2.

D'après le corrigé officiel, on a : Q.16.

C1C2May+May-
0000
0101
1010
1100

Q.17. May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}} May- = C1\overline{\text{C1}} . C2

Q.18. May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}} May- = C1\overline{\text{C1}} . C2

figure

Explication pas à pas :

  1. Comprendre la table de vérité (Q.16) :

    • La table de vérité nous donne le comportement souhaité du système.
    • Quand C1=0 et C2=0 : Le moteur est à l'arrêt (May+=0, May-=0).
    • Quand C1=0 et C2=1 : Le moteur tourne dans le sens May- (May+=0, May-=1).
    • Quand C1=1 et C2=0 : Le moteur tourne dans le sens May+ (May+=1, May-=0).
    • Quand C1=1 et C2=1 : Le moteur est à l'arrêt (May+=0, May-=0).
    • On remarque que May+ et May- ne sont jamais actifs simultanément, ce qui est logique pour un moteur qui ne peut tourner que dans un sens à la fois.
  2. Établir les équations logiques (Q.17) :

    • Pour May+ : On cherche les lignes où May+ est à 1. Il n'y a qu'une seule ligne : C1=1 et C2=0.
      • Donc, May+ est actif si C1 est à 1 ET C2 est à 0 (ce qui s'écrit C2\overline{\text{C2}}).
      • L'équation est donc : May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}}
    • Pour May- : On cherche les lignes où May- est à 1. Il n'y a qu'une seule ligne : C1=0 et C2=1.
      • Donc, May- est actif si C1 est à 0 (ce qui s'écrit C1\overline{\text{C1}}) ET C2 est à 1.
      • L'équation est donc : May- = C1\overline{\text{C1}} . C2
  3. Dessiner le schéma logique avec des portes NOR (Q.18) :

    • L'énoncé demande des portes NOR à deux entrées. C'est une contrainte importante.

    • On doit utiliser les théorèmes de De Morgan pour convertir les fonctions ET et NON en fonctions NOR.

    • Rappel des théorèmes de De Morgan :

      • AB=Aˉ+Bˉ\overline{A \cdot B} = \bar{A} + \bar{B}
      • A+B=AˉBˉ\overline{A + B} = \bar{A} \cdot \bar{B}
    • On a besoin de C1\overline{\text{C1}} et C2\overline{\text{C2}}. Une porte NOR avec une seule entrée (ou les deux entrées reliées) fonctionne comme un inverseur (NON) : A+A=Aˉ\overline{A+A} = \bar{A}.

    • Pour May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}} :

      • On sait que AB=AB=Aˉ+BˉA \cdot B = \overline{\overline{A \cdot B}} = \overline{\bar{A} + \bar{B}}.
      • Donc, May+ = C1+C2=C1+C2\overline{\overline{\text{C1}} + \overline{\overline{\text{C2}}}} = \overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}}.
      • Ceci n'est pas directement une porte NOR. Réfléchissons autrement.
      • On sait que A+B=AˉBˉ\overline{A+B} = \bar{A} \cdot \bar{B}. Donc, AB=Aˉ+BˉA \cdot B = \overline{\bar{A} + \bar{B}}.
      • On veut May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}}.
      • On peut écrire May+ = C1+C2\overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}}.
      • Pour obtenir C1\overline{\text{C1}}, on utilise une porte NOR sur C1.
      • Pour obtenir C2\overline{\text{C2}}, on utilise une porte NOR sur C2.
      • Ensuite, on a besoin d'un ET. Or, AB=A+BA \cdot B = \overline{\overline{A} + \overline{B}}.
      • Donc May+ = C1+C2\overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}}.
      • Le schéma fourni utilise des portes NOR pour faire des inverseurs, puis une porte NOR pour faire un ET.
      • En effet, A+B=AˉBˉ\overline{A+B} = \bar{A} \cdot \bar{B}. Donc A+B=AB\overline{\overline{A}+\overline{B}} = A \cdot B.
      • Pour May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}} :
        • On a besoin de C1 et de C2\overline{\text{C2}}.
        • C2\overline{\text{C2}} est obtenu en mettant C2 en entrée d'une porte NOR (avec les deux entrées reliées).
        • Ensuite, pour faire le ET, on prend C1 et C2\overline{\text{C2}} et on les inverse avec des portes NOR, puis on met les sorties dans une autre porte NOR.
        • C1 -> NOR (inverseur) -> C1\overline{\text{C1}}
        • C2\overline{\text{C2}} -> NOR (inverseur) -> C2
        • Puis C1\overline{\text{C1}} et C2 dans une NOR : C1+C2=C1C2\overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}} = \text{C1} \cdot \overline{\text{C2}}. C'est bien May+.
    • Pour May- = C1\overline{\text{C1}} . C2 :

      • Même logique :
        • C1\overline{\text{C1}} est obtenu en mettant C1 en entrée d'une porte NOR (avec les deux entrées reliées).
        • C2 -> NOR (inverseur) -> C2\overline{\text{C2}}
        • Puis C1\overline{\text{C1}} et C2\overline{\text{C2}} dans une NOR : C1+C2=C1C2\overline{\overline{\text{C1}} + \overline{\text{C2}}} = \text{C1} \cdot \text{C2}. Ce n'est pas ce qu'on veut.
    • Reprenons la conversion ET vers NOR :

      • AB=A+BA \cdot B = \overline{\overline{A} + \overline{B}}
      • Pour May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}} :
        • May+ = C1+C2=C1+C2\overline{\overline{\text{C1}} + \overline{\overline{\text{C2}}}} = \overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}}
        • Pour réaliser C1\overline{\text{C1}} : on utilise une porte NOR avec C1 en entrée (entrées reliées).
        • Pour réaliser C1+C2\overline{\text{C1}} + \text{C2} : on met C1\overline{\text{C1}} et C2 en entrées d'une porte OU.
        • Puis on inverse le tout.
        • Le corrigé utilise une méthode plus directe :
          • May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}}
          • On a besoin de C1 et de C2\overline{\text{C2}}.
          • C2\overline{\text{C2}} est obtenu par une porte NOR (inverseur) sur C2.
          • Ensuite, pour faire le ET avec des NOR, on utilise la propriété A+B=AB\overline{\overline{A} + \overline{B}} = A \cdot B.
          • Donc, on inverse C1 (avec une NOR) pour avoir C1\overline{\text{C1}}.
          • On inverse C2\overline{\text{C2}} (avec une NOR) pour avoir C2.
          • Puis on met C1\overline{\text{C1}} et C2 dans une porte NOR. La sortie sera C1+C2=C1C2\overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}} = \text{C1} \cdot \overline{\text{C2}}. C'est bien May+.
          • Le schéma du corrigé est correct pour la conversion ET en NOR.
          • Pour May+ = C1 . C2\overline{\text{C2}} :
            • On a besoin de C1 et de C2\overline{\text{C2}}.
            • C2\overline{\text{C2}} est obtenu par une porte NOR (inverseur) à partir de C2.
            • Ensuite, pour faire le ET, on utilise la forme A+B=AB\overline{\overline{A} + \overline{B}} = A \cdot B.
            • Donc, on prend C1, on le passe dans un inverseur (NOR). On obtient C1\overline{\text{C1}}.
            • On prend C2\overline{\text{C2}}, on le passe dans un inverseur (NOR). On obtient C2.
            • On met C1\overline{\text{C1}} et C2 dans une porte NOR. La sortie est C1+C2\overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}}.
            • C'est une erreur dans mon raisonnement. Le schéma est :
              • C1 -> NOR (inverseur) -> C1\overline{\text{C1}}
              • C2 -> NOR (inverseur) -> C2\overline{\text{C2}}
              • C1\overline{\text{C1}} et C2 sont les entrées de la NOR qui donne May+.
              • C1\overline{\text{C1}} et C2\overline{\text{C2}} sont les entrées de la NOR qui donne May-.
    • Reprenons le schéma du corrigé :

      • May+ : Les entrées de la dernière porte NOR sont C1\overline{\text{C1}} et C2.
        • La sortie est C1+C2\overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}}.
        • D'après De Morgan : C1+C2=C1C2=C1C2\overline{\overline{\text{C1}} + \text{C2}} = \overline{\overline{\text{C1}}} \cdot \overline{\text{C2}} = \text{C1} \cdot \overline{\text{C2}}. C'est correct.
      • May- : Les entrées de la dernière porte NOR sont C1 et C2\overline{\text{C2}}.
        • La sortie est C1+C2\overline{\text{C1} + \overline{\text{C2}}}.
        • D'après De Morgan : C1+C2=C1C2=C1C2\overline{\text{C1} + \overline{\text{C2}}} = \overline{\text{C1}} \cdot \overline{\overline{\text{C2}}} = \overline{\text{C1}} \cdot \text{C2}. C'est correct.
      • Les inverseurs (C1\overline{\text{C1}} et C2\overline{\text{C2}}) sont réalisés avec des portes NOR dont les deux entrées sont reliées. Par exemple, pour C1\overline{\text{C1}}, on met C1 sur les deux entrées d'une porte NOR. La sortie est C1+C1=C1\overline{\text{C1} + \text{C1}} = \overline{\text{C1}}.

La méthode

Voici les étapes clés pour aborder les questions sur la chaîne d'information à l'examen :

  1. Identifier la fonction (Acquérir, Traiter, Communiquer) :

    • Acquérir : Cherche les capteurs, les grandeurs physiques mesurées (position, vitesse, température, etc.).
    • Traiter : Cherche les API, les logiques (tables de vérité, équations), les éléments de calcul ou de décision.
    • Communiquer : Cherche les IHM (écrans, voyants, boutons), les signaux (lumineux, sonores), les liaisons avec d'autres systèmes.
  2. Pour la fonction Acquérir (Capteurs) :

    • Identifier le type de capteur : Est-ce un capteur TOR (fin de course, proximité) ou analogique (dynamo tachymétrique, codeur, capteur de pression/température) ?
    • Déterminer la grandeur physique mesurée : Position, vitesse, température, etc.
    • Caractériser le signal de sortie : Binaire (0/1) pour TOR, tension (V) ou courant (mA) pour analogique.
    • Calculer une valeur de sortie ou d'entrée (pour capteur analogique) : Utilise la caractéristique entrée/sortie du capteur, souvent linéaire (y=ax+by = a \cdot x + b).
      • Exemple : Pour une dynamo tachymétrique, UDT=KeNmU_{DT} = K_e \cdot N_m. Si on te donne KeK_e et NmN_m, tu peux calculer UDTU_{DT}.
  3. Pour la fonction Traiter (Logique) :

    • Analyser une table de vérité : Comprends le lien entre les entrées et les sorties.
    • Établir une table de vérité à partir d'un cahier des charges : Liste toutes les combinaisons d'entrées et détermine les sorties correspondantes.
    • Écrire les équations logiques à partir de la table de vérité : Pour chaque sortie, identifie les combinaisons d'entrées qui la rendent active (état 1). Utilise les opérateurs ET (.), OU (+), NON (\overline{}).
      • Exemple : Si S=1S=1 quand A=1A=1 et B=0B=0, alors S=ABS = A \cdot \overline{B}.
    • Simplifier les équations logiques : Utilise les théorèmes de l'algèbre de Boole ou les tableaux de Karnaugh pour obtenir l'équation la plus simple.
    • Dessiner le schéma logique : Représente les équations avec des portes logiques (ET, OU, NON, NAND, NOR). Si une contrainte est donnée (ex: utiliser uniquement des portes NOR), applique les théorèmes de De Morgan.
      • Rappel : AB=Aˉ+Bˉ\overline{A \cdot B} = \bar{A} + \bar{B} et A+B=AˉBˉ\overline{A + B} = \bar{A} \cdot \bar{B}.
      • Un inverseur (Aˉ\bar{A}) peut être réalisé avec une porte NAND ou NOR dont les entrées sont reliées : AA=Aˉ\overline{A \cdot A} = \bar{A} ou A+A=Aˉ\overline{A + A} = \bar{A}.
      • Une porte ET (ABA \cdot B) peut être réalisée avec des portes NAND : AB\overline{\overline{A \cdot B}}. Ou avec des portes NOR : A+B\overline{\overline{A} + \overline{B}}.
      • Une porte OU (A+BA + B) peut être réalisée avec des portes NOR : A+B\overline{\overline{A + B}}. Ou avec des portes NAND : AB\overline{\overline{A} \cdot \overline{B}}.
  4. Pour la fonction Communiquer (IHM, Signaux) :

    • Identifier les IHM : Boutons, voyants, écrans.
    • Décrire le rôle d'un signal : Indiquer un état, une alarme, une consigne.

Pièges classiques

  1. Confondre capteur TOR et analogique : Un capteur TOR donne une information "oui/non", "présent/absent". Un capteur analogique donne une valeur mesurable. Ne pas dire qu'un capteur de proximité "mesure la distance" s'il est TOR.
  2. Erreur dans la table de vérité : Une seule erreur dans une ligne peut fausser toute l'équation logique et le schéma. Sois méthodique et vérifie chaque cas.
  3. Erreur dans les équations logiques : Oublier un inverseur, mal appliquer un théorème de De Morgan. Relis toujours tes équations.
  4. Mauvaise simplification : Ne pas simplifier au maximum l'équation logique peut entraîner un schéma plus complexe et donc moins optimal.
  5. Non-respect des contraintes pour les schémas logiques : Si l'énoncé demande "uniquement des portes NOR", n'utilise pas de portes ET ou OU. C'est une erreur fréquente qui coûte cher.
  6. Unités et constantes : Pour les calculs avec les capteurs analogiques (ex: dynamo tachymétrique), vérifie toujours les unités. Si KeK_e est en V/(tr/min) et NmN_m en tr/min, la tension sera en V. Si NmN_m est en tr/s, il faudra convertir.
  7. Interprétation des chronogrammes : Un chronogramme montre l'évolution des signaux dans le temps. Il faut bien identifier les états haut (1) et bas (0) et les transitions.

Ce qui tombe à l'examen

Le chapitre sur la chaîne d'information est systématiquement présent à l'examen, souvent sous forme de questions courtes mais précises, et parfois intégrées dans des problèmes plus larges. Il représente environ 20% de la partie "Électronique / électrotechnique & traitement de l'information".

Voici les formats de questions récurrents :

  1. Identification de fonctions :

    • "Identifier la fonction (Acquérir, Traiter, Communiquer) associée à tel ou tel composant." (Ex: Q.03. Chaîne fonctionnelle relative au système, où il faut placer les composants dans les bonnes fonctions).
    • "Actigramme A-0" ou "FAST partiel" où il faut placer les capteurs dans la fonction "Acquérir les informations".
  2. Capteurs :

    • Type de capteur et grandeur mesurée : "Quel est le type de ce capteur (TOR/analogique) et quelle grandeur physique mesure-t-il ?" (Ex: Q.17. Type du signal (tension) à la sortie de la dynamo tachymétrique).
    • Calculs avec capteurs analogiques : "Calculer la valeur de la tension UDTU_{DT} en (V) délivrée par la DT pour la vitesse de rotation Nm=2161 tr/minN_m = 2161 \text{ tr/min}. Données : Constante de la dynamo tachymétrique Ke=7103 V/(tr/min)K_e = 7 \cdot 10^{-3} \text{ V/(tr/min)}." (Ex: Q.16 d'annale). Ou inversement, calculer la grandeur physique à partir du signal de sortie.
    • Caractéristique entrée/sortie : Utiliser une courbe ou une équation linéaire (y=ax+by = a \cdot x + b) pour trouver une valeur ou la sensibilité. (Ex: Q.29, Q.30, Q.31, Q.32 d'annale sur le capteur IMS).
    • Choix de capteur : "Quel capteur choisir pour détecter la présence d'un objet métallique ?" (Réponse : capteur inductif).
  3. Logique combinatoire :

    • Table de vérité : "Compléter la table de vérité des sorties S1 et S2 en fonction des entrées E1 et E2." (Ex: Q.16 d'annale).
    • Équations logiques : "Écrire les équations logiques des sorties S1 et S2 à partir de la table de vérité." (Ex: Q.17 d'annale).
    • Simplification : Parfois, une étape de simplification est demandée, même si ce n'est pas toujours explicite dans les extraits fournis, c'est une compétence attendue.
    • Schémas logiques : "Réaliser le schéma du circuit de commande des équations S1 et S2 en portes NOR à deux entrées." (Ex: Q.18 d'annale). C'est un classique qui teste la maîtrise des théorèmes de De Morgan.
  4. Logique séquentielle / API :

    • Chronogrammes : "Compléter un chronogramme d'état des signaux binaires S1 et S2 pour un déplacement donné." (Ex: Q.19 d'annale). Cela teste la compréhension de la séquence.
    • Rôle de l'API : "Quel est le rôle d'un API dans un système automatisé ?"
  5. Communication (IHM) :

    • Identification d'IHM : "Nommer les IHM utilisées pour la commande ou la visualisation."
    • Rôle d'un élément de communication : "Quelle est la fonction de ce voyant lumineux ?"

Pondération et compétences :

  • Les questions d'analyse (identifier, décrire) sont fréquentes.
  • Les questions de calcul (valeur de tension, de fréquence, de position) sont essentielles pour les capteurs analogiques.
  • Les questions de résolution (établir table de vérité, équations, schémas logiques) sont centrales pour la fonction Traiter.
  • La validation et la critique des performances peuvent apparaître, par exemple en comparant une valeur calculée à une spécification du cahier des charges.

Prépare-toi à être précis, rigoureux dans les calculs et les raisonnements logiques, et à bien maîtriser les conversions entre les différentes représentations (table de vérité, équations, schémas).

Exercices corrigés

Exercice 1·Facile

Q.17. Type du signal (tension) à la sortie de la dynamo tachymétrique.

Voir la correction

Le signal issu de la DT est analogique.

Connaître le type de signal délivré par une dynamo tachymétrique.

Exercice 2·Facile

2.2.2. Calcul de la résolution angulaire rr du capteur.

Voir la correction

r=1.44 °/ptr = 1.44 \text{ °/pt}

La résolution angulaire rr est calculée en divisant 360 degrés par le nombre de points (ou impulsions) par tour du capteur. Le capteur a 250 points par tour. r=360 °/250 pts=1.44 °/ptr = 360 \text{ °} / 250 \text{ pts} = 1.44 \text{ °/pt}.

Exercice 3·Facile

Pour chacune des grandeurs à détecter sur un système de portail, proposer un capteur adapté et préciser son type de signal (TOR ou analogique) : (a) présence d'un véhicule devant le portail, (b) position "portail fermé", (c) température ambiante d'un local technique.

Voir la correction

(a) Présence d'un véhicule : cellule photoélectrique (barrière optique) ou détecteur inductif de boucle au sol. Signal Tout Ou Rien (TOR) : 0 = pas de véhicule, 1 = véhicule présent. (b) Position "portail fermé" : capteur de position = interrupteur de fin de course (contact mécanique) ou détecteur inductif si cible métallique. Signal TOR (fermé = 1). (c) Température ambiante : capteur de température = thermistance CTN ou capteur LM35. Signal analogique (tension proportionnelle à la température), à convertir par un CAN avant traitement par l'API. Règle : une information logique (présence/absence, position) -> capteur TOR ; une grandeur continue (température, pression, distance) -> capteur analogique + conversion analogique-numérique.

Fonction ACQUÉRIR : associer grandeur physique -> capteur -> nature du signal (TOR / analogique).

Exercice 4·Facile

Q.16. Valeur de la tension UDTU_{DT} en (V) délivrée par la DT pour la vitesse de rotation Nm=2161 tr/minN_m = 2161 \text{ tr/min}.

Données : Constante de la dynamo tachymétrique Ke=7103 V/(tr/min)K_e = 7 \cdot 10^{-3} \text{ V/(tr/min)}

Voir la correction

UDT=NmKe=21617103=15.13 VU_{DT} = N_m \cdot K_e = 2161 \cdot 7 \cdot 10^{-3} = 15.13 \text{ V}

Calculer la tension UDTU_{DT} en multipliant la vitesse de rotation NmN_m par la constante KeK_e de la dynamo tachymétrique.

Exercice 5·Facile

2.2.1. État des signaux binaires S1S_1 et S2S_2 respectivement associés à Enc A et Enc B pour les zones a, b, c, d, e, f et g correspondant au sens de déplacement de la traverse vers le haut.

D.Res 4

Voir la correction
Zoneabcdefg
S10110011
S20011001

Les états des signaux S1S_1 et S2S_2 sont lus directement sur le chronogramme fourni (D.Res 4) pour chaque zone (a, b, c, d, e, f, g). Un signal est à 1 s'il est haut, et à 0 s'il est bas.

Exercice 6·Facile

2.2.3. Calcul du déplacement dmind_{min} minimal du curseur.

Voir la correction

dmin=0.02 mmd_{min} = 0.02 \text{ mm}

Le déplacement minimal dmind_{min} du curseur est le pas de la vis divisé par le nombre de points par tour du capteur. Le pas de la vis est de 5 mm. dmin=5 mm/250 pts=0.02 mmd_{min} = 5 \text{ mm} / 250 \text{ pts} = 0.02 \text{ mm}.

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