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Analyse Fonctionnelle

Le Cahier des Charges Fonctionnelles : Le Cahier de Charges Fonctionnelles ( CdCF) CdCF) est une tâche importante qui conditionne en partie la réussite d’un produit. Il est exhaustif et précis ne laissant pas la place pour le doute. Définitions : Le Cahier des Charges Fonctionnelles constitue Fonctionnelles constitue un document sur lequel le demandeur exprime son besoin. Il est, avant tout, le document contractuel entre le demandeur et le bureau d’études. 



Le produit est ce qui est fourni à l’utilisateur pour répondre à un besoin.



Le besoin est besoin est une nécessité ou un désir éprouvé par un utilisateur.

Répartition du coût d’un produit : -

13 % : préparation

-

6 % : fabrication

-

5 % : matière

-

75 % : étude

: Cycle de vie d’un produit produit : Le cycle de vie regroupe l’ensemble des activités associées à un produit ,ou à un service,depui l’extraction des matières jusqu’à l’élimination des déches.


Démarche de « projet ». La démarche de « projet » consiste à concevoir, innover, créer et réaliser un produit à partir d’un besoin à satisfaire. Le produit envisagé peut être entièrement nouveau ou être l’évolution d’un système existant. A chaque phase on peut associer un outil d’expression de l’analyse fonctionnelle. Analyse fonctionnelle : Définition : Définition : L’analyse fonctionnelle est une démarche qui consiste à recenser, caractériser, ordonner, hiérarchiser des fonctions. Elle décompose le produit pour distinguer : besoin.

Les fonctions de service qui service qui permettent de répondre au

On distingue : - La fonction d’usage (FU) qui représente la partie rationnelle du besoin. - La fonction d’estime (FE ) qui représente la partie subjective du besoin.

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com fonctions de service.

Les fonctions techniques qui permettent d’assurer les

-

L’organisation de ces fonctions.

Remarque : une fonction est formulée par un verbe à l’infinitif suivi d’un complément. Exemple : Store SOMFY : -

-

changer automatiquement la position du store.

fournir de l’ombre régulée…

Recherche du besoin fondamental technologiques Outil

1

Recherche de solutions

: Bête à cornes

Outil

Recherche des fonctions de services Outil

3

: Pieuvre

2

: FAST

Analyse descendante Outil

4

: Diagramme blocs (SADT)

Recherche du besoin fondamental. 

L’outil «bête «bête à cornes» cornes » pose les questions suivantes pour le produit à étudier :

méthode APTE(Application APTE(Application des Techniques d’Entreprise).


Recherche des fonctions de services. La « Pieuvre » Pieuvre » (méthode APTE) permet de dresser la liste de tous les éléments du milieu extérieur en contact réel avec le produit et de recenser les différentes fonctions de services qui en découlent. 

On distingue deux types de fonctions de service : - les Fonctions Principales (FP) qui sont l’expression même du besoin. Chaque FP doit être représentée par une relation entre au moins deux milieux extérieurs (satellites) via le produit (pole central) ; - les Fonctions Contraintes (FC) qui (FC) qui représentent les actions ou/et les réactions du produit par rapport au milieu extérieurs. Chaque FC doit être représentée par une relation entre le produit (pole central) et un milieu extérieur (satellite).

Elles sont exprimées par un verbe à l’infinitif traduisant l’action ou la réaction du produit par rapport au milieu extérieur. Recherche de solutions technologiques.

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com La méthode FAST FAST permet, à partir d'une fonction de service à satisfaire, une décomposition en fonctions techniques pour aboutir aux solutions technologiques. Les fonctions connues sont écrites dans des rectangles ou boîtes ("vignettes rectangulaires FAST"). Elle s’appuie sur la technique interrogative suivante :

Décomposition fonctionnelle :

Méthode SADT (Analyse fonctionnelle descendante). C’ est une est une méthode graphique qui part du général pour aller au particulier. Elle permet de décrire des systèmes complexes où coexistent différents flux de matière d'œuvre. Définitions : Fonction d’un système.

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com Une fonction d’un système est caractérisée par une action sur des matières d’œuvre, ou entrées. Les termes d’une fonction seront du type “Faire sur les entrées pour produire de la valeur ajoutée*”.

Données d’entrée. Les données d’entrée, ou entrées, sont les matières d’œuvre** modifiées par la fonction du système. Elles peuvent être de trois types : - produit (matière) ; - énergie ; - information.

Données de sortie. Ce sont principalement princip alement les matières d’œuvre munies de leur valeur ajoutée. S’ajoutent à ces matières d’œuvre sortantes : sortantes : - des comptes rendus ; - des pertes énergétiques et des rebuts. Données de contrôle ou contraintes . Ce sont les paramètres qui déclenchent ou modifient la réalisation d’une fonction. Ces paramètres, ou données de contrô le se classent en quatre catégories. - (W (W): données de contrôle énergétiques ; - (E (E) : données de contrôle d’exploitation; - (C (C): données de contrôle de configuration; - (R (R ): ): données de contrôle de réglage. Supports de l’activité. Ce sont les éléments physiques ou technolo giques qui réalisent la fonction


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ANALYSE FONCTIONNELLE

S.CHARI

I. Le besoin I.1. Notion de besoin Dans sa vie quotidienne l’Homme éprouve éprouve un ensemble de besoins besoins à satisfaire qui sont de différentes natures: Les besoins primaires: sont ceux qui sont indispensables à la vie tels que la nourriture, l’habillement,… . Les besoins secondaires: c’est ce qui est nécessaire, mais non indispensable à la survie tels que la lecture, les loisirs… . Les besoins tertiaires: sont ceux qui comprennent le superflu tels que les gadgets, les futilités… Définition : Le besoin est une nécessité ou un désir éprouvé par un utilisateur.

I.1.1. Différents types de besoin Du point de vue de l’entreprise le besoin peut être : explicite: besoins exprimés clairement par le client par le biais d’un document généralement un cahier des charges. ; implicite: besoins que le client ressent parfaitement mais qui ne sont pas exprimés. latent: besoins potentiels non encore détectés et auxquels on n’a pas encore de réponse •

• •

Exemple :

climatisation => besoin exprimé ABS => besoin implicite, le besoin exprimé est la sécurité

I.2. Notion d’exigence Définition : L’exigence est un besoin ou une attente pouvant être formulés, habituellement implicites, ou imposés. Le terme exigence couvre aussi bien les exigences du marché (clients) que celles qui sont internes à l’entreprise et réglementaires.

II. Cycle de vie vie d’un produit II.1. Produits Définition : Le produit est ce qui est fourni à un utilisateur pour répondre à un besoin.

II.2. Types de produits On peut classer les produits en trois types : Matériel : Fluide (gaz ou liquide) exemple ex emple Butane, essence, eau Matière première : exemple : minerai, bois, sel Objet : exemple : ordinateur, réfrigérateur Processus : Processus industriel : exemple : - peinture de la carrosserie d’une voiture, - extraction d’huiles à partir des olives Processus administratif : exemple : - l’obtention de la carte d’identité nationale - obtention du Baccalauréat Baccalauréat ou permis p ermis de conduire Service : activité qui ne produit pas directement de bien concret, Exemple : - société de gardiennage, - banques, • • •

•

•

SI – MODULE 1 – Analyse Fonctionnelle

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- assurances, assurances, - télécommunications (téléphone et Internet), - lycée…

Remarque : Le terme "système" est souvent utilisé à la place de celui de " produit". En effet, le concept de système a une signification ou connotation plus riche : il regroupe tous tous les types de produits produits mentionnés ci-dessus ci-dessus (matériel, service et processus).

I.3. Cycle de vie d'un d'un produit. produit. Un produit industriel, que qu’il soit, répond pratiquement au même parcours de sa naissance jusqu'à sa disparition. Les différentes étapes étapes de son cycle de vie sont les suivantes suivantes : Analyse du besoin

Etude de faisabilité

Production

Conception du produit

Commercialisation

Définition du produit

Industrialisation du produit

Utilisation du produit

Homologation du produit

Elimination du produit

1. Analyse du besoin besoin Un produit n'est viable commercialement que s'il satisfait les attentes de l'utilisateur (généralement le client). Il faut donc, avant d'entreprendre toute action d'industrialisation, analyser correctement le besoin de celui-ci. 2. Etude de la faisabilité Cette étude permet d'exprimer le besoin sous forme fonctionnelle afin d'établir le Cahier des Charges Fonctionnelles (C.d.C.F). On considère le produit non plus comme un assemblage de pièces mais comme une composition de différentes " Fonctions de Service ". 3. Conception du produit Pour chacune des " Fonctions de Service " définies dans l'Etude de Faisabilité, il faut rechercher la solution optimum répondant à celles-ci et rédiger le dossier d'Avant-projet (dessin d’ensemble). 4. Définition du produit A partir du Dossier d'Avant-projet, il faut définir chaque pièce constituant le produit selon 2 critère : Définition géométrique (étude des formes de la l a pièce) Définition dimensionnelle (cotation) • •

5. Industrialisation du produit produit L'industrialisation permet la préparation à la fabrication du produit en définissant les éléments nécessaires à la production. 6. Homologation du produit produit Avant de passer à l'étape de production, le produit subira une phase d'homologation afin de vérifier : La cohérence du produit de présérie avec le l e C.d.C.F. et les normes en vigueur (sécurité, respect de l'environnement...) Le bon déroulement du processus d'industrialisation •

•


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7. Production Cette étape concerne la réalisation du produit en tenant compte des délais de production imposées et la bonne qualité du produit défini précédemment. 8. Commercialisation C’est une des étapes les plus importantes du cycle de vie d’un produit car elle permet le t ransfert du produit de l’industriel vers le l’utilisateur 9. Utilisation du produit C’est une étape de suivi et d’évaluation permanente des performances du produit. Ces activités sont réalisées par les services commerciaux et d’après vente en vue d’apporter les remèdes aux défauts constatés et les améliorations qui s’imposent à base des données en lien avec les l es insatisfactions du client. 10. Elimination du produit Cette dernière étape du produit revêt une importance croissante dans les préoccupations de l'industriel dans le contexte socio-économique actuel avec la sensibilisation du consommateur envers les problèmes d'environnement.

I.4. Qualité du produit La qualité d’un produit (ou d'un service) est l'aptitude à satisfaire le besoin du client en assurant les exigences suivantes : La conformité à l’usage : la satisfaction d’utilisation du produit La sûreté de fonctionnement : décrit la disponibilité d’utilisation du produit et les facteurs qui la conditionnent : la fiabilité, fiabilit é, les règles de maintenance et logistique l ogistique de maintenance, Le respect des délais : de fabrication et de livraison. L’optimisation du coût : minimisation de la charge ou la dépense supportée par le fabricant. • •

• •

II. Entreprise industrielle II.1. Définition Définition : Une entreprise industrielle est un système de production de biens répondant à un besoin. Son objectif est de produire pour vendre afin d’obtenir des bénéfices. Elle est organisée selon un organigramme qui prend en compte la répartition adéquate des tâches entre ses différents départements et services. Cet organigramme varie énormément en passant d’une entreprise classée PME à une filiale de multinationale par exemple.

II.2. Structure En général on peut distinguer dans une entreprise industrielle: II.2.1. Les services transversaux Ce sont les services non liés l iés directement au produit mais indispensables au bon fonctionnement fonctionnement d’une entreprise. Ils sont en relation avec tous les autres services. Il s’agit des services suivants: a- les services de management: Administration : direction, secrétariat, Comptabilité : générale, analytique. b- les services de support: Gestion: du patrimoine, financière, des ressources humaines; • •

•


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II.2.2. Les services de réalisation •

• • • •

Marketing (étude du marché) : recherche des besoins, évolution des exigences par rapport à un besoin, dénomination des produits; Conception: recherche, étude, développement; développement; Production : industrialisation, fabrication; Commercialisation (interne à l’entreprise) : promotion, publicité, vente, service après vente; Distribution (externe à l’entreprise) : promotion, publicité, vente, service après vente.

Exemple d’organigramme Direction Qualité

Direction administrative

Direction générale

Direction technique

Direction financière

Direction commerciale

Bureau d’étude

Service des achats

Bureau de méthodes

Service de la ublicité

Service de roduction

Service des ventes

Service de conditionnement

Service Après-vente

II.3. Fonctions internes L’entreprise est comme un ensemble hiérarchisé de fonctions. Elle se caractérise en effet par tout un réseau à la fois hiérarchique et technique qui règle son fonctionnement. fonctionnement. L’ensemble hiérarchisé peut être synthétisé selon une multitude de classifications. La classification ci-dessous en est un exemple:


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FONCTION DIRECTION

C o m m u n i c a t i o n

FONCTION ORGANISATION

Vision, stratégie, politique, management de la qualité… Gestion des ressources et organisation des moyens logistiques…

FONCTION FINANCIERE

Gestion des ressources financières…

FONCTION ADMINISTRATIVE

Gestion des ressources humaines, gestion de l’information…

FONCTION MARKETING

Stratégie commerciale, étude de marché…

FONCTION COMMERCIALE

Politique de vente, gestion des stocks…

FONCTION TECHNIQUE

S.CHARI

Conception, planification, production, contrôle

Bureau d’étude

Conception et définition du produit (Structure, étude et choix technologique)

Bureau des méthodes

Choix des moyens et préparation de la fabrication

Service de production

Fabrication, contrôle et assemblage du produit

Service de stockage

Stockage et conditionnement du produit

II.4. Contraintes économiques Toute entreprise en général et industrielle en particulier est confrontée, donc, à la concurrence. Ainsi pour pouvoir survivre face aux défis du marché, elle doit tenir compte d’un certain nombre de f acteurs influençant la qualité de ses produits notamment: optimiser la gestion des ressources humaines; minimiser les charges directes et indirectes; rechercher les solutions optimales en vue d’offrir des produits conformes aux besoins du client. • • •


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III. Analyse fonctionnelle Définition : L’analyse fonctionnelle est une démarche qui consiste à rechercher, ordonner, caractériser, hiérarchiser et/ou valoriser les fonctions. L’analyse fonctionnelle permet d’utiliser ou d’améliorer ou de créer un produit. Elle est la base de l’établissement du cahier des charges fonctionnel. Selon qu’on s’intéresse aux fonctions de service ou qu’on s’intéresse aux fonctions techniques, on parle, alors, d’analyse fonctionnelle externe ou i nterne. BESOIN Demandeur Spécificateur Utilisateur FONCTIONS DE SERVICE

CdCF

Concepteur Réalisateur

e e l l n e r e n t n x o e i t u c n o o n f i e o s s y e l a b n u A d

FONCTIONS TECHNIQUES

SOLUTIONS CONSTRUCTIVES

e e l n l e r e n t n i n o i t u c o n t i o f u e d o s y r l a p n u A d

COMPOSANTS du produit

III.1. Analyse fonctionnelle externe L'analyse fonctionnelle externe, décrit le point de vue de l'utilisateur et ne s'intéresse au produit qu'en tant que "boite noire" capable de fournir des services dans son environnement durant son cycle c ycle d'utilisation.

III.1.1. Finalité d’un produit Pour répondre au besoin, on définit l’action d’un système en termes de sa finalité, c'est à dir e en termes de ses fonctions qui rendent service à l'utilisateur. A ce stade, on ne parle pas donc des solutions techniques.

III.1.2. Recherche et formulation du besoin : Le plus souvent, on utilise utili se les 2 outils ou représentations normalisés suivantes : Le diagramme de la "Bête à cornes" ; L'Actigramme de la fonction globale. • •


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III.1.2.1. Diagramme "Bête à cornes"

A qui le produit rend-il service ?

Pour énoncer le besoin fondamental d’un produit, on utilise l’outil ou diagramme de "bête à cornes", qui pose 3 questions fondamentales suivantes : • • •

S.CHARI

Sur quoi le produit agit-il ?

?

?

Produit

A qui le produit rend-il rend-il service ? Sur quoi agit-il ? Dans quel but ?

? Dans quel but le produit existe-il ?

Exemple: Aspirateur ménager Utilisateur

Poussières

Permettre à l’utilisateur d’enlever la poussière sur les objets.

La réponse à la question " Sur quoi le produit agit-il ?" détermine en général la matière d’œuvre sur laquelle agit le produit.

III.1.2.2. Actigramme de la fonction globale Un actigramme est un bloc ou boîte fonctionnelle, qui indique la nature de l'activité d'un s ystème ; il est représenté par un rectangle comme suit : Ressources ou données de contrôle W

C

R

E

Matière d'œuvre en entrée * Energie

Fonction globale

* Matière

Matière d'œuvre en sortie

* Information

* Energie

Nom du système SI – MODULE 1 – Analyse Fonctionnelle

Pertes et nuisances Messages ou comptes rendus

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* Matière * Information

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•

•


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Matière d'œuvre: c'est ce sur quoi agit le l e système afin d'en modifier ses caractéristiques ; d’une manière générale, on rencontre 3 types t ypes de matière d’œuvre : La matière : une perceuse agit sur une pièce non percée. L’énergie : un alternateur transforme de l'énergie l 'énergie potentielle (chute d'eau) en énergie électrique. L’information : un ordinateur agit des données saisies au clavier ou à partir d'un fichier. Valeur ajoutée : lors de son passage dans le système, la matière d'œuvre subit une modification ou transformation. On dit que le système lui a apporté de la valeur ajoutée. La valeur ajoutée peut être un déplacement, une transformation, un stockage, etc. Ressources ou données de contrôle : Ce sont les paramètres qui déclenchent ou modifient le comportement du système. Elles se classent souvent en 4 catégories : Données de contrôle d'énergie (W) : Présence d'énergie pour effectuer l'action ; Données de contrôle de configuration configuration (C) : modes de marches (manuel, automatique, pas à pas, etc.) ; Données de contrôle de réglage réglage (R) : paramètres de vitesse, seuils de déclenchement, etc. Données de contrôle d'exploitation (E) : Départ de cycle, arrêt, etc.

Puisqu'elles sont implicites, les données de contrôle sont parfois non représentées pour des raisons de simplification de la lecture de l'actigramme. •

Nom du système : il est indiqué i ndiqué en bas du rectangle.

III.1.3. Recherche des fonctions de service : III.1.3.1. Fonctions de service Définition : La fonction de service est l’action attendue d’un produit (ou réalisée par lui) pour répondre à un élément du besoin d’un utilisateur donné. Elle est décrite par un verbe à l'infinitif l'infiniti f suivi d'un complément ; Elle peut être une fonction : d'usage, car elle justifie le pourquoi pourquoi de l'utilisation du système ; d'estime, car elle concerne l'aspect d'esthétisme, de qualité, de coût, etc. Elle doit faire abstraction de la solution technique t echnique qui pourrait la matérialiser. • •

III.1.3.2. Diagramme "Pieuvre" Cette recherche consiste à faire figurer sur un graphique graphique les éléments éléments environnants le produit.

Milieu extérieur 1 FC1

Milieu extérieur 2 FC3

FP Milieu extérieur 4

PRODUIT FC2 Milieu extérieur 3

On distingue deux types de fonctions de service : •

les Fonctions Principales (FP) sont l’expression même du besoin. Chaque FP doit être

•

représentée par une relation entre au moins deux milieux extérieurs via le produit. les Fonctions Contraintes (FC) représentent toutes les contraintes générées par les l es milieux extérieurs au produit.


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Types de milieu : En général, les éléments de l'environnement l 'environnement d'un système donné peuvent être des milieux habituels suivants : Milieu physique : milieu ambiant (vent, humidité, chaleur, poussière, etc.) ; Milieu technique : énergie électrique (autonomie, recharge ; etc.) ; Milieu humain : utilisateur (ergonomie, esthétique, bruit, sécurité ; etc.). Milieu économique : critères de qualité (coût, (coût, entretien, maintenance, maintenance, etc.). Exemple: Aspirateur ménager • • • •

Poussières

FP1

Utilisateur

FC4

Aspirateur

FC1 Objets

FC3

FC2

Esthétique

Énergie Diagramme des interactions

Liste des fonctions FP1 FC1 FC2 FC3 FC4

Permettre à l’utilisateur d’enlever la poussière sur les objets. S’adapter aux formes spécifiques des objets. Fonctionner sous la tension secteur. Avoir un aspect et une couleur qui s’adaptent au décor environnant. Être facilement transportable

III.1.4. Caractérisation des fonctions de service : La caractérisation consiste à énoncer pour pour chaque fonction de service (principale (principale ou de contrainte) les critères d'appréciation avec des niveaux et une certaine flexibilité. Cette opération se fait en général sous forme d'un tableau, qu'on appelle "tableau fonctionnel" et qui a le format suivant : Fonction

Critère

Niveau

Flexibilité

Critère(s): échelle retenue (ex: longueur, poids, temps, couleur,...) pour apprécier la manière dont une fonction est remplie. Niveau: niveau repéré dans l’échelle adoptée pour un critère (ex: 20 cm, 15 kg, ...) Flexibilité: modulation tolérée du niveau (ex: à 2cm près)

III.1.5. Cahier des des Charges Charges Fonctionnel Fonctionnel (CdCF) La caractérisation des différentes fonctions de service débouche sur l’écriture l’écrit ure de Cahier des Charges Fonctionnelles (CdCF) C’est l’ensemble des données qui représente la référence permanente que tout concepteur doit posséder pour concevoir des solutions, les analyser et effectuer un choix. SI – MODULE 1 – Analyse Fonctionnelle

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III.2. Analyse fonctionnelle interne L'analyse fonctionnelle interne, décrit le point de vue du concepteur en charge de fournir le produit devant répondre au besoin de l'utilisateur. Lors de cette phase de conception, les fonctions de service ou d'usage vont être être obtenues à l'aide de fonctions techniques.

III.2.1 Fonctions techniques Une fonction technique représente une action interne au système, s ystème, pour assurer une ou des fonctions de service ; elle est définie par le concepteur. On la qualifie aussi de fonction constructive, parce qu’elle participe à construire techniquement le système.

III.2.2. Recherche des fonctions techniques: Pour réaliser cette phase d'analyse fonctionnelle du produit, on dispose de plusieurs outils, que nous allons décrire ci-dessous.

III.2.2.1. Diagramme FAST : Function Analysis System Technic. Lorsque les fonctions de services sont identifiées, cette méthode les l es ordonne et les décompose suivant une logique fonctionnelle pour aboutir (vers la droite) aux solutions technologiques de réalisation. Elle s’appuie sur la technique interrogative suivante : Quand cette fonction doit-elle être assurée ?

Quand ? Pourquoi ?

FONCTION

Pourquoi doit-elle être assurée ?

Comment ? Comment doit-elle être assurée ?

Quand ? Fonction de service

Fonctions techniques (plusieurs niveaux possibles)

Solutions constructives

Action sur la matière d’œuvre

Actions sur la matière d’œuvre correspondant aux solutions constructives constructives adoptées

Effecteurs et constituants

FS1


FT1

FT11

FT2

FT21

FT211

constituant 2

FT22

FT221

constituant 3

FT222

constituant 4

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constituant 1

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Exemple, le FAST partiel d'un aspirateur : ASPIRATEUR Fonctions de service service

Fonctions techniques techniques

Aspirer la poussière

Créer un flux d'air

Turbine

Séparer la poussière de l'air

Filtrer l'air

Filtres

Evacuer la poussière

Stocker la poussière

Sac jetable

Enlever la poussière

Nettoyer un local

Solutions

Analyse externe

Analyse interne

III.2.2.2. Méthode SADT (approche par niveaux – analyse descendante) Cette méthode réalise l'étude interne d'un système technique progressivement en la structurant par niveaux. Chaque niveau apporte des informations supplémentaires, qui permettent d'accéder, à partir d'une connaissance externe et abstraite du système, à une connaissance de plus en plus concrète des moyens utilisés pour réaliser la fonction globale (actigramme, niveau A-0 "A moins zéro"). Analyse descendante descendante :

A - 0

A1 A2 A3 An

A11

An1 A12

An2 A13

Ann

A131

Ann1 A132

Ann2

A13n


Annn

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Chaque niveau décompose le système du niveau précédent en sous-systèmes. On doit retrouver les matières d'œuvres et données de contrôle des niveaux précédents.

Exemple : Aspirateur (Niveau A–0 et niveau A0)

Énergie

Poussières sur objets

Informations de contrôle

Consignes

Enlever la poussière d’objets

A0

Information sac plein Objets sans poussières

Aspirateur

Niveau global A-0

Sac p plein Créer une aspiration locale

Air à la pression atmosphérique

A1

Unité Moteur/turbine Poussières sur objets

Séparer la poussière

Poussières dans le sac A2

Filtre

III.3. Organisation fonctionnelle d’un système L’étude globale des systèmes conduit à distinguer 2 entités : La chaîne d’information (qui transfère, stocke, transforme l’information) ; La chaîne d’énergie (qui transforme l’énergie et permet d’agir sur le système s ystème physique) physique) • •

III.3.1. Représentation des chaînes d’énergie et d’information: messages

CHAÎNE D’INFORMATION

Grandeurs physiques, consignes

Acquérir

Traiter

informations

Communiquer

Ordres

énergie

Alimenter

Distribuer

Convertir

Transmettre

Agir

CHAÎNE D’ENERGIE


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III.3.2. Chaîne d’énergie Une chaîne d’énergie regroupe les unités réalisant les fonctions génériques : alimenter, distribuer, convertir et transmettre. Elle assure, à partir des ordres élaborés au sein des constituants de l’unité de traitement, les animations nécessaires aux actions sur la matière d’œuvre Fonctions génériques, flux d’énergie et composants

Énergie électrique,

Alimenter

• •

•

Ordres, messa essa es

hydraulique, pneumatique.

Source d’énergie

Réseau ONE. Groupe électrogène Pile, batterie, Carburant

• •

• •

nergie disponible pour agir sur l’effecteur nergie mécanique,

Énergie adaptée

Distribuer

Contacteur Relais et relais statique Variateur Distributeur

Convertir

•

•

•

Machines à courant continu. Machines asynchrones. Vérins.

Transmettre

Accouplement: embrayage, frein, poulie- courroie, système vis-écrou, engrenage

III.3.3. Chaîne d’information Une chaîne d’information regroupe les unités réalisant les fonctions génériques : acquérir, traiter et communiquer. Sa mission consiste à prélever l’information source et à élaborer son image informationnelle compatible avec les énergies utilisées par l’unité de traitement (pneumatique, électrique, électronique…) et de communiquer le résultat.

Fonctions génériques et flux d’information d’information et composants composants Grandeurs physiques et consignes

Images informationnelles

Acquérir

- Capteurs analogiques. - Capteurs numériques. - Interface homme/machine. - Système numérique d’acquisition de données.


Ordres, Messages

Informations traitées

Traiter

.

Communiquer

Matériel: - Circuits de commande câblés. - Modules logiques. - Microcontrôleurs. - Ordinateurs. - Automates programmables - Logiciels: Système d’exploitation, Logiciels spécifiques, Modeleurs Volu Volum mi ues. ues. page 13/15

- Commandes TOR. - Interface Homme/machine. - Système numérique d’acquisition de données. - Liaisons de transmission .

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III.4. Démarche de projet La DDP consiste à concevoir, innover, créer et réaliser un produit à partir d’un besoin à satisfaire ; il s’agit à la fois d’un art et d’une science. Etapes d’une DDP (exemple) : •

Identification du besoin : étude de marché, définition du

des tâches.

•

•

•

• •

• •

besoin, étude de faisabilité, spécification

Conceptualisation : analyse fonctionnelle, exigence (durée de vie, coût, performance, qualité, …),

contraintes (normes, brevets, …).=> cahier des charges initial initi al Avant-projet : recherche de différentes solutions => choix d’une (et une seule) solution => rédaction du cahier des charges fonctionnel (CdCF) Projet : étude détaillée de la solution retenue (conception, notices de calcul, simulations numériques, …), prototypage, essais et optimisation ; production de plan (dessin technique, notice de montage, de maintenance, …). Industrialisation (production) (production) : fabrication, contrôle, assemblage. assemblage. stockage (au minimum par flux tendu par exemple => voir gestion Logistique : conditionnement, stockage de production), transport, … Vente : distribution, mise en service. Service Après Vente (SAV) : utilisation, maintenance.

IV. Système technique Définition : Un système technique est un ensemble d’éléments matériels en relation, organisés pour satisfaire un ou plusieurs besoins. Un système (produit en général) répond à un besoin éprouvé par l’utilisateur (l’homme).

IV.1. Différents types de système technique. Prenons l’exemple d’un particulier qui souhaite installer un store de protection solaire sur une des portes vitrées de sa maison. De plus, ce store doit pouvoir être remonté en cas de vent violent. Il existe différentes solutions pour atteindre ce but. IV.2. Système technique technique élémentaire élémentaire ou manuel. Le store ( figure 1) est manœuvré par l’opérateur qui utilise util ise son énergie musculaire pour monter et descendre le store. st ore. C’est l’usager qui décide en fonction de la présence du soleil de conduire cette action. Dans un système élémentaire ou manuel c’est l’homme qui fournit f ournit l’énergie nécessaire au système. L’homme agit et contrôle en permanence son action, c’est lui qui dirige la succession des opérations.

figure 1 : Store manuel

IV.3. Système technique mécanisé. Le store ( figure 2) est manœuvré par un moteur électrique. L’homme n’agit plus directement sur le produit mais commande le moteur par l’intermédiaire d’un interrupteur. C’est l’usager qui décide encore de monter ou de descendre le store. Dans un système système mécanisé, l’énergie l’énergie nécessaire nécessaire à la transformation du produit est fournie par une source extérieure. extérieure. L’homme commande commande la succession succession des opérations opérations . SI – MODULE 1 – Analyse Fonctionnelle

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figure 2 : Store mécanisé Classe : TCT


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IV.4. Système technique automatisé. L’énergie nécessaire au déplacement du store ( figure 3) est fournie par un moteur électrique, mais c’est le système qui commande en fonction des conditions climatiques d’abaisser ou de monter le store. Dans un système système automatisé, l’énergie l’énergie nécessaire nécessaire à la transformation du produit est fournie par une source extérieure. extérieure. Un « automate » dirige la succession des opérations. L’homme surveille le système et peut dialoguer avec lui par l’intermédiaire d’un « pupitre ». figure 3 : Store Automatisé

IV.5. Structure d’un système automatisé Tout système automatisé est constitué de deux parties principales : •

•

La partie opérative ou PO qui assure les modifications de matière d’œuvre et produit ainsi la valeur ajoutée; la PO est représentative du processus physique à automatiser. La partie commande ou PC qui gère de façon coordonnée les actionneurs de la partie opérative afin d’obtenir les effets souhaités à partir d’un modèle de fonctionnement et de diverses consignes.

Partie opérative et partie commande échangent échangent entre elles des informations i nformations : Compte-rendus dans le sens PO PC ; Ordres dans dans le sens sens PC PO. • •

Ces échanges sont assurés par les fonctions internes au système. SYSTEME

ENERGIE

Matière d’œuvre

PARTIE OPERATIVE PO

ORDRES

Consignes


Matière d’œuvre ENERGIE + VA Déchets Compte-rendu PARTIE COMMANDE PC

MESSAGES

ORDRES

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Classe : TCT


Chaine d'énergie: Alimenter

Chaine d'énergie: Fonction -ALIMENTR-

Les types d’énergie :

- L’énergie électrique par réseau : EDF, fournit par l’intermédiaire d’un réseau de l’énergie électrique de type courant alternatif de fréquence 50 Hz et des tensions variables : 230V monophasé, 400V triphasé, … etc qui nécessite un raccordement et une protection. - l’énergie électrique locale : L’énergie électrique est soit produite localement et sous la forme directement utilisable soit emmagasinée et restituée en fonction des besoins. - L’énergie pneumatique : Généralement produite sur place elle n’est pas utilisable directement et nécessite un système de conditionnement. Réseau électrique

Le réseau électrique est divisé en lignes Très Haute Tension ( THT ) 400 000 volts 225 000 volts Transport d'énergie électrique à longue distance et international. Haute Tension ( HT ) 90 000 volts 63 000 volts

Transport d'énergie électrique distant, industries lourdes, transport ferroviaire. Moyenne Tension ( MT ) 30 000 volts 20 000 volts 15 000 volts

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com Transport d'énergie électrique, local, industries, PME, services, commerces. Basse Tension ( BT ) 400 volts, 230 volts

Distribution d'énergie électrique, ménages, artisans.

Energie électrique locale Energie chimique

Energie électrique Rayons solaires

Les piles non rechargeables

Energie électrique

Les photopiles transforment l'énergie solaire en énergie électrique.

Vent

Energie électrique

Le vent anime en rotation un alternateur qui produit de l'énergie électrique.

Les accumulateurs rechargeables

Energie pneumatique Système de production d'énergie pneumatique Système de conditionnement

L'ensemble de conditionnement comprend : un FILTRE qui élimine les impuretés solides et liquides.

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com un MANOREGULATEUR qui permet de régler une pression stable. Un LUBRIFICATEUR qui pulvérise un brouillard d'huile assurant un graissage des éléments mobiles et une protection contre l'oxydation.

Le transformateur

Le redresseur

Il agit sur la forme du courant et permet, à partir Il agit sur la tension et permet, à partir d'un courant alternatif d'obtenir du courant d'un courant de tension 230V d'obtenir continu.. continu des tensions de 48V, 24V, 12V, 6V, 5V, … etc.


CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

S.CHARI

L’action sur la matière d’œuvre nécessite de l’énergie. La chaîne d’énergie est constituée des fonctions alimenter, distribuer, convertir, transmettre et agir.

I. Fonction Alimenter I.1. Présentation Alimenter c’est fournir au système l’énergie (électrique, pneumatique, hydraulique) dont il a besoin pour Matière fonctionner. d’œuvre entrante

Ordres

ALIMENTER

DISTRIBUER

CONVERTIR

Chaine d’énergie Energies d’entrée

TRANSMETTRE

AGIR SUR LA MATIERE D’OEUVRE

Matière d’œuvre sortante

Les types d’énergie : • L’énergie électrique par réseau. r éseau. • L’énergie électrique locale. • L’énergie pneumatique.

I.2. L’énergie électrique par réseau Elle est fournie par ONE, par l’intermédiaire d’un réseau de l’énergie électrique de type courant alternatif de fréquence 50 Hz et des tensions variables : 230V monophasé, 400V triphasé, … etc qui nécessite un raccordement et une protection. Elle est produite dans des centrales et quelque soit leur type, on y trouve toujours un alternateur entraîné par une turbine. Il existe 3 types de centrales : Centrales hydrauliques ; • Centrales thermiques. • Centrales nucléaires •

I.2.1. Centrales hydrauliques Ces centrales sont situées sur le bord d’un cours d’eau ou en montagne de telle sorte que l’énergie mécanique nécessaire pour la mise en rotation de l’ alternateur puisse être fournie par une masse d’eau en mouvement. On distingue 3 types de centrales hydrauliques : Basse chute : hauteur de 2 à 3 m (turbine KAPLAN • (turbine KAPLAN , rotation de 75 à 120tr/min) ; Moyenne chute : hauteur de 30 à 200m (turbine FRANCIS (turbine FRANCIS,, rotation de 100 à 600tr/min) ; • Haute chute : hauteur de plus de 200m (turbine PELTON (turbine PELTON , rotation de 600 à 3000tr/min). • Remarque : La production de centrale est irrégulière, parce qu’elle est tributaire des conditions atmosphériques (pluie, sécheresse …), qui peuvent échanger d’une année et d’une région à l’autre.

I.2.2. Centrales thermiques C’est vapeur d’eau produite par une chaudière qui fournie l’énergie mécanique nécessaire au mouvement de l’alternateur. Cette chaudière est alimentée par l’un des 3 combustibles suivants : charbon : charbon ; mazout ; fioul . Remarque : Les centrales thermiques sont situées au voisinage des mines de charbon, pour éviter les frais de transport, à proximité des grandes villes dont la consommation est importante et près d’un fleuve, à cause de la grande consommation d’eau nécessaire au refroidissement des turbines.

I.2.3. Centrales nucléaires Elles sont alimentées par l’uranium enrichi (239 ) dont la fission d’un gramme libère l ibère une énergie d’environ 22 000 kWh , soit autant que la combustion de 2500 tonnes de charbon. Une centrale nucléaire SI – MODULE 2 – Chaine d’énergie

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Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

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S.CHARI

est une centrale thermique dont la chaudière est est remplacée par un réacteur. La vapeur vapeur ainsi produite entraîne un turboalternateur.

I.3. L’énergie électrique locale L’énergie électrique est soit produite localement et sous la forme directement utilisable emmagasinée et restituée en fonction des besoins.

I.3.1. Piles et accumulateurs I.3.1.1. Piles On obtient ce générateur électrochimique en plongeant deux électrodes de natures différentes dans un électrolyte. L’ensemble constitue une pile électrique, dont la tension dépend de la nature de l’électrolyte et des électrodes.

Piles

I.3.1.2. Accumulateurs La différence entre les accumulateurs, aussi appelés batteries, et les piles, c'est qu'on peut recharger les accumulateurs une fois qu'ils sont "vides". Alors que les piles ne se rechargent pas. Accumulateurs

I.3.2. Energie Solaire

Il utilise l’énergie du soleil. Des cellules photovoltaïques permettent de transformer directement l’énergie solaire en énergie électrique.

I.3.3. Energie éolienne Un générateur éolien produit de l’électricité à partir de pales orientables. Ces pales ou hélices vont entraîner à leur tour la rotation ro tation d’un alternateur qui fournit une puissance électrique liée à la force du vent. Eolienne 12V – 24V

I.4. L’énergie pneumatique L’énergie pneumatique résulte de la compression de l’air et de sa distribution au travers d’un réseau Production de canalisations. Elle est assurée par un compresseur, animé par un moteur moteur électrique. La pression pression est de l’ordre de 6 bars. Un réservoir permet de stocker l’air sous pression et évite le fonctionnement continu du moteur.

Stockage

Distribution

Système de conditionnement : conditionnement : L’unité de conditionnement d’air comprimé FRL comprimé FRL comprend comprend : • un FILTRE élimine les impuretés solides et liquides • REGULATEUR qui permet de régler une pression stable. un MANO- REGULATEUR • Un LUBRIFICATEU R qui pulvérise un brouillard d’huile assurant un graissage des éléments mobiles et une protection contre l’oxydation. Schéma de l’unité FRL SI – MODULE 2 – Chaine d’énergie

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S.CHARI

II. Fonction Distribuer II.1. Présentation L’énergie fournie par l’alimentation, qu’elle soit d’origine électrique ou pneumatique doit être distribuée être distribuée aux différents actionneurs du système. Deux possibilités peuvent alors être envisagées envisagées : • Distribution en tout ou rien (ou par commutation), la source d’énergie est alors mise directement en relation avec l’actionneur. • Distribution par modulation d’énergie, dans ce cas l’actionneur reçoit l’énergie de façon graduelle. Matière d’œuvre entrante

Ordres

ALIMENTER

DISTRIBUER

CONVERTIR


TRANSMETTRE


Remarque : seule la distribution en tout ou rien sera traitée. Ces distributions sont assurées par des préactionneurs qu’on peut classer en fonction des grandeurs d’entrée et de sortie : • •

Energie disponible

Distribuer l’énergie

Energie distribuée

Préactionneur

Préactionneurs électriques Préactionneurs pneumatiques Energie Electrique

II.1. Préactionneurs électriques

Ordres


Pneumatique

Préactionneur Contacteur /Relais Distributeur

Energie Electrique Pneumatique

Parmi les préactionneurs électriques les plus utilisés util isés on trouve les relais et les contacteurs . Ces dispositifs permettent de commander un circuit de puissance à partir d’un circuit de commande.

II.1.1. Relais électromagnétique

Contacts du circuit de puissance

3

Ressort de rappel

Circuit magnétique en fer doux

Comme son nom l’indique, il sert en tout Premier lieu à " relayer ", c’est à dire à faire une transition entre un courant faible et un courant fort. Mais il sert également à commander plusieurs organes simultanément grâce à ses multiples contacts synchronisé s ynchroniséss SI – MODULE 2 – Chaine d’énergie

Bobine du circuit de commande

Palette mobile

1

2

5

La palette est attirée par la bobine lorsque celle-ci est alimentée. La palette entraîne les contacts mobiles. Ceux-ci passent alors de la position repos (R) à la position travail (T). page 3/17

Classe : TCT

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S.CHARI

Symbole du relais Remarque : Il existe des relais appelés appelés bistables possédant possédant deux bobines bobines indépendantes. indépendantes. L’alimentation d’une bobine permet de mettre le contact en position de travail et l’alimentation de l’autre en position de repos. Quand le relais est utilisé en électrotechnique pour alimenter des moteurs triphasés, on le nomme contacteur.

II.1.2. Contacteurs Les contacteurs électromagnétiques sont les préactionneurs associés aux actionneurs électriques, principalement les moteurs.

II.1.2.1. Définition Le contacteur est un appareil mécanique de connexion, capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans les conditions normales du circuit, y compris les conditions de surcharge en service.

II.1.2.2. Constitution Contacteur à rotation

Contacteur à translation

Contacteur KM Electro-aimant

Bobine

Contacts

Circu rcuit ma ma néti ue

Principaux (de puissance)

Auxiliaires (de commande)

L’électro-aimant attire l’ensemble des contacts mobiles pour assurer la commutation. Lorsque la bobine n’est plus alimentée, un ressort permet le retour des contacts dans leur position de départ Le contacteur comporte 4 ensembles fonctionnels :    

le circuit principal ou circuit de puissance le circuit de commande le circuit auxiliaire l’organe moteur

SI – MODULE 2 – Chaine d’énergie

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S.CHARI

II.1.2.3. Représentation et schéma SCHEMA COMMANDE

SCHEMAS DE PUISSANCE

S1

contacts auxiliaires par blocs additifs A1

1

3

5

13

A1

1

3

13

5

53

13

55

km1

S2

KM1

KM1 A2

bobine

2

4

6

pôles de puissance

14

pôle auxiliair e

14

A2

2

4

14

6

pôles de puissanc e

bobin e

54

A1

56

KM1

pôle auxiliaire

A2

II.1.2.4. Principe de fonctionnement : Explications : •

Une impulsion sur MARCHE enclenche KM1 qui s’autoalimente (par son contact auxiliaire). Le moteur tourne.

•

Une impulsion sur ARRET provoque l’arrêt. Le moteur s’arrête.

II.2. Préactionneurs pneumatiques II.2.1. Rôle d’un préactionneur pneumatique L'étude est limitée aux préactionneurs pneumatiques pneumatiques Tout Ou Rien (TOR) que l'on appelle distributeurs pneumatiques. Ils ont pour rôle de diriger le fluide ou l’air (sous pression) dans certaines directions. C'est grâce à eux qu'on peut commander de la sortie ou de la rentrée de t ige d'un vérin par exemple.

II.2.2. Constitution (description) Nous ne parlerons que des distributeurs à tiroirs (les plus utilisés).

Tiroir

Corps 3

R

A

1 2

1 Exemple de distributeurs (Telemecanique) (Telemecanique)


A

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3 R

: Orifice pour branchement

: Orifice de commande du distributeur Classe : TCT

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CHAINE D’ENERGIE

S.CHARI

D'une manière générale, un distributeur est composé principalement principalement d’un corps, d’un tiroir, des orifi ces d'entrée et de sortie du fluide ou de l’air l ’air et une ou deux commandes de pilotage

II.2.3. Fonctionnement

II.2.4. Schéma de principe

Par hypothèse, on suppose que : • La pression alimente l’orifice 1 L’orifice 2 est à l’air libre • L’orifice 3 est relié à un vérin simple effet. • Si l’on applique une pression à la commande B Le tiroir se déplace vers la gauche, et l’air Sous pression serra envoyé dans la chambre du Vérins : la tige sort.

F

,

Si l’on applique une pression à la commande A Le tiroir se déplace vers la droite : la tige du vérin Rentre.

B

A

Pression d’alimentation

II.2.5. Caractéristiques Un distributeur est caractérisé par : • Son nombre d’orifice (sans compter les orifices de commande). • Le nombre de position du tiroir • Le type de commande (1ou 2 position stable ; on parle de monostable ou bistable) Les positions des tiroirs se symbolisent par des carrés, on symbolise le distributeur dans sa position de repos. Exemple : Le distributeur utilisé précédemment utilise : • 3 orifices • 2 positions de tiroir • 2 commandes pour 2 positions (bistable) Il s’agit donc d’un distributeur 3/2 bistable Il se symbolise de la façon suivante : Les lignes représentent les Canalisations internes.

Type de commande du distributeur

Les flèches représentent le Représentation des sens de circulation de l’air orifices bouchés sous pression Orifices permettant le branchement des conduits monostable,, il se symboliserait de la façon suivante : S’il s’agissait d’un s’agissait d’un distributeur 3/2 monostable

Rappel par ressort


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Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

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S.CHARI

II.2.6. Commande des distributeurs Si le distributeur possède une commande de chaque coté il est dit bistable. C'est à dire qu'il faut faire une action à chaque fois que l'on l 'on veut changer d'état. Si le distributeur possède une seule commande d'un coté et un ressort de l'autre il est dit monostable. C'est à dire qu'il faut faire une action pour changer d'état et cesser cette action pour revenir à l 'état précédent.

II.2.7. Types de distributeurs et leur symbolisation symbolisation Schéma normalisé d'un distributeur : Distributeur 4/2 (4 orifices et 2 positions)

Système de pilotage

2 ?

? 3

1

Principaux distributeurs et principaux dispositifs de pilotage Symbole

Orifices Positions

Symboles de pilotages

général 2/2

Normalement fermé

2 bouton poussoir

2

manuel

pédale

3/2 2

3

poussoir 3/2

ressort

mécanique

2

3

galet 4/2 2

4

1 enroulement hydraulique

5/2

2

5

électrique

pneumatique

III. Fonction convertir III.1. Présentation Puisque l'énergie souvent disponible est électrique et moins encore pneumatique, alors il faut convertir cette énergie disponible en énergie mécanique ; d’où d’ où l’utilisation des actionneurs qui assurent cette fonction de conversion. On trouve : • Actionneurs électriques. • Actionneurs pneumatiques SI – MODULE 2 – Chaine d’énergie

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Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

S.CHARI Matière d’œuvre entrante

Ordres

ALIMENTER

DISTRIBUER

CONVERTIR

TRANSMETTRE


Convertir l’énergie

Energie distribuée


Matière d’œuvre sortante Energie utilisable

Actionneur

Energie

Actionneur

Electrique Pneumatique

Moteur Vérin linéaire

Energie mécanique De rotation De translation

III.2. Actionneurs électriques Il existe plusieurs types d'actionneurs électriques, on cite en particulier les moteurs, les électro-aimants et les électrovannes. électrovannes.

III.2.1. Moteurs électriques Les moteurs électriques convertissent l’énergie électrique en énergie mécanique de rotation. Du fait qu’il existe deux types t ypes de courant électrique (courant (courant continu, ou courant alternatif), on trouve deux familles de moteurs électriques :

Le moteur à courant continu

constitué d’un rotor tournant

et d’un stator fixe

Le moteur à courant alternatif

constitué d’un rotor tournant

et d’un stator fixe

axe + lames d’acier serrées les unes contre les autres axe + bobinage + collecteur

tube + 2 aimants (pôles sud et nord) + balais

carter + bobinage + lames d’acier

Remarque : Les moteurs les plus répandus dans l’industrie sont les moteurs asynchrones triphasés


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Classe : TCT

L.T.Mohammedia Puissance d’entrée (P e) Pélec = U × I (Watt) (Volt)(Ampère)

CHAINE D’ENERGIE

Convertir L’énergie électrique en énergie mécanique de rotation

S.CHARI

Puissance de sortie (P s) P méca = C × Ω rotation

( Watt)

(N.m)(rd/s)

Mote Moteur urss électr électrii ues ues

III.2.2. Electroaimant Il est capable d'attirer toute pièce métallique (fer). Il est utilisé comme système de levage tel que les grues des "ferrailleurs" et des "sidérurgistes".

III.3. Actionneurs pneumatiques Un actionneur pneumatique est un dispositif qui transforme l’énergie de l’air comprimé en travail mécanique. Parmi les actionneurs pneumatiques pneumatiques les plus utilisés dans les systèmes automatisés on trouve : • les vérins pneumatiques ; • le générateur de vide (Venturi.).

III.3.1. Vérins pneumatiques III.3.1.1. Constitution Un vérin est constitué de : • d’un cylindre, fermé aux deux extrémités ; • un piston muni d’une tige ; • des orifices d’alimentation.

corps piston tige

Il existe deux grandes familles de vérins :

Les vérins simple effet

Les vérins double effet

Le vérin simple effet est un composant monostable (Stable dans une seule position). Ce type de vérin ne peut produire un effort significatif que dans un seul sens, le rappel de tige es assuré par un ressort. Symbolisation :

Le vérin double effet est un composant bistable (Stable dans deux positions). Ce type de vérin peut produire un effort significatif dans les deux sens, le rappel de tige est obtenu par inversion de l’alimentation des deux chambres. Symbolisation :


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Classe : TCT

L.T.Mohammedia Puissance d’entrée (Pe) Ppneum = Q × P 3 Watt m Pa

CHAINE D’ENERGIE Convertir l’énergie pneumatique (hydraulique) en énergie mécanique de translation

Vérins

S.CHARI

Puissance de sortie (P s) méca P trans = F lation

Watt

N

×

V m/s

III.3.1.2. Caractéristiques et performances d’un vérin Le fonctionnement d’un vérin dépend des caractéristiques suivantes : • Le diamètre du piston ; • La course de la tige ; • La pression d’alimentation. Le choix et le l e dimensionnement d’un vérin s’effectuent en fonction de l’effort à transmettre. Avec : Cet effort est lié à l a pression par la relation F = p.S

F est l’effort exprimé en newtons (N) ; p est la pression en pascal (Pa) ; 2 S est la surface en m

Exercices

Un vérin ayant un piston de diamètre D = 8 mm et alimenté par une pression de 6 bar. 1) Calculer l’effort fournit F 2) Le vérin utilisé dans le système Portail doit exercer un effort entrant de 15 N pour ouvrir la porte. Calculer le diamètre maximal dmax de la tige sachant que le diamètre du piston est D = 8 mm et la pression est de 6 bar ?

III.3.1.3. Exemple d’utilisation des vérins

III.3.1.4. Vérins spéciaux

Vérins sans tige SI – MODULE 2 – Chaine d’énergie

Vérins rotatifs page 10/17

Vérins compacts

II. Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

S.CHARI

III.3.2. Générateur de vide ou "Venturi" Le générateur de vide a pour fonction fonction de transf t ransformer ormer la pression press ion de l'air comprimé en une pression inférieure à la pression atmosphérique. atmosphérique. Un tuyau branché sur la prise pr ise de vide transmet cette dépression dépression à l'effecteur (les ventouses). Cette dépression permet aux ventouses de saisir les objets à déplacer en les aspirant. Les ventouses plaquent ainsi les objets contre elles

III.3.2.1. Fonctionnement

L’air comprimé, en passant rapidement dans le venturi, provoque à cet endroit une dépression et entraîne avec lui l'air présent dans le conduit perpendiculaire. D'où l'aspiration disponible au niveau de la ventouse.

IV. Fonction transmettre et agir IV.1. Présentation Les fonctions TRANSMETTRE et AGIR sont généralement réalisées par des mécanismes. Ils sont mécaniques. Ces mécanismes permettent de constitués de pièces reliées entre elles par des liaisons mécaniques. transmettre l'énergie reçue et agissent directement sur la matière d’œuvre. Matière d’œuvre entrante

Ordres

ALIMENTER

DISTRIBUER

CONVERTIR

TRANSMETTRE




IV.2. Notion de liaison entre les pièces d'un mécanisme IV.2.1. Degrés de liberté Pour remplir correctement les différentes fonctions techniques d'un mécanisme, ses constituants doivent être assemblés en respectant certaines conditions qui déterminent y leurs possibilités de mouvement relatif, c'est à dire leurs degrés de Ry liberté. Une pièce libre dans tous ses déplacements est une pièce qui n'a Ty aucune liaison avec une autre pièce. Dans ce cas elle peut se déplacer suivant trois axes et chacun de ses déplacements se fait dans les deux sens. Rz x de liberté. liberté. Cette pièce possède six possède six degrés de Tx Tz z Rx • 3 rotations autour des axes X, Y et Z (notées (not ées Rx, Ry, Rz), • 3 translations le long des axes X, Y et Z (notées Tx, Ty, Tz).


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Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

S.CHARI

IV.2.2. Liaisons mécaniques On dit que deux pièces sont en liaison si elles sont en contact en contact par l’intermédiaire de surface(s) de surface(s) ou ou de point(s).

IV.2.2.1. Nature des contacts •

Contact ponctuel : : La zone de contact est réduite à un point.

•

Contact linéaire ou linéique : linéique : La zone de contact est réduite à une ligne l igne (pas forcément droite).

•

Contact surfacique : surfacique : La zone de contact est une surface s urface (plan, cylindre, sphère…).

IV.2.2.2. Liaisons élémentaires A partir des trois volumes élémentaires (plan, cylindre, sphère) nous pouvons définir toutes les combinaisons de contact possibles et leurs mouvements relatifs.

Plan y

Plan

O

x z

Appui plan

Cylindre Tx Ty Tz

Rx Ry Rz

Sphère Tx Ty Tz

Rx Ry Rz

Linéaire rectiligne rectiligne

Tx Ty Tz

Cylindre

Pivot glissant

Sphère

Tx Ty Tz

Rx Ry Rz

Tx Ty Tz

Rx Ry Rz

Tx Ty Tz

Rx Ry Rz

Ponctuelle

Rx Ry Rz

Linéaire annulaire

Sphérique ou rotule


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Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

S.CHARI

IV.3. Représentation des mécanismes : schéma cinématique Nom de la liaison Encastrement ou Fixe

Degrés de liberté

Mouvements relatifs

Symbole

Exemples

Représentation plane Perspective 0

Translation

0

Rotation

0 Pièces assemblées par vis

Pivot

Glissière

Hélicoïdale

0

Translation

1

Rotation

1

Translation

0

Rotation

1

Translation

1

Rotation

1

1

1

Translation et rotation conjuguées

Pivot glissant

Sphérique à doigt

Appui plan

Rotule ou sphérique

rectiligne Ponctuelle ou Sphère-plan

1

Rotation

0

Translation

2

Rotation

2

Translation

1

Rotation

0

Translation

3

Rotation

1

Translation

3

Rotation

2

Translation

2

Rotation

2

Translation

3

Rotation

2

3

3

4

sphère-cylindre Linéaire

Translation

2

Linéaire annulaire ou

1

4

5


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Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

S.CHARI

IV.4. Méthode d’établissement d’un schéma cinétique Le schéma cinématique modélise les contacts et les mouvements possibles dans un mécanisme. Exemple : Serre joint pour le bricolage

1

2

3

→

Y

5

→

Z

→

X

6

4

Etape 1 : Identification des classes d’équivalence Classe d’équivalence : Groupe de pièces n’ayant aucun entre elles : elles : Pièces en liaison fixe. n’ayant aucun mouvement entre Sont exclues : Les pièces déformables (Joints, ressorts) ressorts) et les roulements. indéformable noté E. On considérera chaque classe d’équivalence comme un seul solide indéformable noté a) Repérer les pièces élastiques à exclure de toutes classes d’équivalence b) Coloriage des classes d’équivalence sur le plan Aucune pièce ne doit rester blanche →

X

E2 E1

→

Y

E3

y O

x z

→

Z

E4 c) Ecriture des classes d’équivalence en extension : E1 = (1,2)

E2 = (3).

E3 = (4,5,7,8)

E4 = (6).

Etape 2 : identification des liaisons entre les classes d’équivalence A l’aide du schéma cinématique 3D ci-dessus, remplir le tableau ci-dessous : a) Déterminer la nature du ou des contacts entre les classes d’équivalence cinématique. cinématique. On ne s’intéresse qu’aux contacts permanents entre les pièces lors du fonctionnement considéré du mécanisme. b) En déduire les degrés de mobilité entre les « E » (0 ou 1) c) Identifier les liaisons mécaniques entre les « E » (nom de la liaison normalisée + centre de la liaison + axe et/ou normale au plan de contact). Remplir le tableau des mobilités. SI – MODULE 2 – Chaine d’énergie

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Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

Repère de la liaison

Entre E1 et E2

L12

Entre E2 et E3

L23

Entre E3 et E4

L34

S.CHARI

Nature des surfaces de

Translation

Rotation suivant

contact (cylindrique, plane,

suivant l'axe

l'axe

…)

Plan de normale Ay + Plan de normale Az Filetage/taraudage d’axe Bx Surface sphérique de centre C

Nom, centre et axe de la liaison

X

Y

Z

X

Y

Z

1

0

0

0

0

0

Glissière (A,Ax)

1

0

0

1

0

0

Hélicoïdale (B,Bx)

0

0

0

1

1

1

Rotule de centre C

Etape 3 : établissement du graphe des liaisons Il permet de mettre en évidence les liaisons entre les classes d'équivalence. On y indique pour chaque liaison : - Le nom de la liaison mécanique - Le centre de la liaison l iaison mécanique - L’axe de la liaison et/ou la normale au plan de contact.

Glissière (A, Ax)

E1

Hélicoïdale (B, Bx)

E2

E3 E4

Rotule (C)

Etape 4 : établissement du schéma cinématique minimal Schéma : Parce qu’il sert à expliquer ou comprendre le fonctionnement du mécanisme mécanisme. Cinématique : Parce qu’il représente les mouvements possibles entre les pièces. pi èces. Minimal : Car il est constitué de classes d’équivalence. Le nombre de solides représenté est donc minimal, ainsi que le nombre de liaisons entre solides. Principe : • Les traits reliants les liaisons doivent faire apparaître la silhouette générale des pièces du dessin. Le schéma représente le dessin d’ensemble du mécanisme. Il doit donc y ressembler. • Il est élaboré avec les couleurs des classes d’équivalence en utilisant la représentation normalisée des liaisons (toutes les classes d’équivalence ont la même épaisseur de traits). • La pièce immobile par rapport à la terre (ou s’il n’y en a pas, celle qui sert de référence par rapport aux autres), sera repérée par des hachures ou le symbole

A

E1

E2

Y C Z

E4

X


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B

E3 Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

L.T.Mohammedia

S.CHARI

IV.5.Adapter et transformer l’énergie mécanique FP Transmettre

FT

l’énergie méca mécani ni ue

Adapter l’énergie méca mécani ni ue

FT

FT

Adapter l’énergie mécanique de rotation


FT

FT

Transformer l’énergie méca mécani ni ue

FT

FT


Transformer l’énergie mécanique de translation en énergie mécanique de rotation

Transformer l’énergie mécanique de rotation en énergie mécanique de translation

FT

FT

Engrenages Energie d'entrée mécanique de rotation (Ce, Ne)

Transformer l’énergie mécanique de rotation en éner ie

Transformer l’énergie mécanique de rotation en énergie mécanique de translation alternative

S

Engrenages

S

Poulies courroie

S

Roue et vis sans fin

S

Système a levier

S

Système vis écrou

S

Poulies-courroie (Tapis roulant)

S

Système bielle manivelle

S

Système levier coulisse

Pignon-crémaillère ADAPTER

l’énergie mécanique.

Energie de sortie Energie d'entrée mécanique de mécanique TRANSFORMER translation de rotation l’énergie (Fs, Vs) (Ce, Ne) mécanique.

Energie de sortie mécanique de rotation (Cs, Ns)

Ne Dans ce mécanisme, si l'entrée se fait par la roue 1, il y a r éduction de vitesse avec un Rapport de réduction k :

Dans ce mécanisme, la rotation du pignon entraîne le déplacement de la crémaillère ( et inversement) : La loi d'entrée-sortie du mécanisme s'écrit :

Roue 1

La loi d'entrée-sortie du mécanisme s'écrit :

Ns

Ns = k x Ne

Roue 2 Avec k = Ze / Zs On note : N = vitesse de rotation en tr/min (ou ω en rad/s) Z = nombre de dents des pignons (ou roue dentée)


Vs = ω x R (avec ω = 2 πN / 60) Avec Vs = vitesse de translation en m/s ω = vitesse de rotation en rad/s R = rayon primitif du pignon en m (= Z × m) Z = nombre de dents du pignon m = module du pignon (donné)

ωe

Vs page 16/17

Classe : TCT

CHAINE D’ENERGIE

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Poulies-courroie Energie d'entrée mécanique de rotation (Ce, Ne)

ADAPTER

l’énergie mécanique.

Avec k = Ns / Ne = De / Ds

Poulie 2

Ns

Ne

On note : N = vitesse de rotation en tr/min (Ou ω en rad/s) D = diamètre des poulies en m


(avec diamètres identiques)

Energie de sortie Energie d'entrée mécanique de mécanique TRANSFORMER translation de rotation l’énergie (Fs, Vs) (Ce, Ne) mécanique.

Energie de sortie mécanique de rotation (Cs, Ns)

Dans ce mécanisme, si l'entrée se fait par la poulie 1, il y a réduction de vitesse avec un Rapport de réduction k : La loi d'entrée-sortie du mécanisme s'écrit :

Ns = k x Ne

Poulies-courroie

(avec diamètres différents)

S.CHARI

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Dans ce mécanisme, la rotation du pignon entraîne le déplacement de la crémaillère (et inversement) : La loi d'entrée-sortie du mécanisme s'écrit : ωe Vs = ω x R (avec ω = 2πN / 60) Courroie Avec Vs = vitesse de translation translation en m / s ωe = vitesse de rotation vs en rad/s R = rayon des poulies Poulies en m

Classe : TCT


Chaine d'énergie: Transmettre

Notion de mouvement Le mouvement d’un solide est un phénomène relatif . Il s’effectue toujours par rapport à un autre solide supposé fixe appelé solide de référence. référence. Exemples :

Mouvement de la terre par rapport au soleil Mouvement de la lune par rapport à la terre Mouvement de la lune par rapport au soleil

Mobilités ou degrés de liberté

Tableau des mobilités ou degrés de liberté pour une pièce libre dans l’espace:

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1 1 1

Rx Ry Rz

1 1 1

1 : mouvement mouvement possible 0 : mouvement impossible

Notions de liaison

Une liaison est un ensemble de surfaces de contact qui suppriment des degrés de liberté et imposent des mobilités entre deux solides Expression du besoin

Dans la plupart plupart des produits, produits, il apparaît apparaît nécessaire de transmettre l’énergie mécanique en sortie du convertisseur ( actionneur ) au besoin en énergie mécanique pour pouvoir agir ( vitesse, effort, nature du mouvement ). Pour transmettre l’énergie mécanique, on peut soit la transformer et/ou l’adapter

.

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com Chaine d'information

1-Les éléments de la chaîne d’information

11-les éléments

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com 12-Source et destination Source

Capteur

Unité de traitement

Destination

Unité de traitement

Constituant de dialogue

Constituant de Unité de traitement dialogue Unité de traitement préactionneur

2-nature d’une information

21-logique Une information de nature logique est une information qui ne peut prendre que 2 états (vrai ou faux, 0 ou 1, 1 , état haut ou état bas), on parle également d’information Tout Ou Rien. Cette information sera transmise par un signal logique.

22-analogique Une information de nature analogique est une information dont l’état peut varier de manièr e continue entre une valeur maximale et une valeur minimale. Cette information sera transmise par un signal analogique.

23-numérique Une information de nature numérique est une information qui peut prendre un nombre défini (discret) de valeurs entre une valeur maximale et un e valeur minimale. Cette information sera transmise par plusieurs signaux lo giques.

Pour plus des cours, exercices, examens ... Site 9alami.com CHAINE CHAINE D’INFORMATION D’INFORMATION

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En présence d’énergie, pour agir correctement sur la matière d' uvre, un système système automatisé automatisé a besoin besoin de recueillir les informations informat ions sur de la partie opérative pour gérer les actions. La chaîne d’information peut être modélisée par les fonctions génériques suivantes : Acquérir les Acquérir les informations • Traiter ces Traiter ces informations suivant des règles et de lois physiques • Communiquer les Communiquer les résultats de traitement •

I. Fonction Acquérir I.1. Présentation La fonction Acquérir est Acquérir est chargée de mettre en forme des informations issues du système piloté, de l'opérateur ou d'une autre chaîne c haîne d'informat d'information, ion, afin d'effectuer le traitement tra itement adapté. Ces informations sont obtenues par une famille de constituants appe lée capteur. Grandeurs physiques, consignes

Acquérir

Communiquer

Traiter

C h a i n e d ’ in formation

Ordres, messages

I.2. Capteur A partir d’une grandeur physique à mesurer, le capte ur délivre un signal, souvent électrique, utilisable après adaptation pour le traitement. traite ment. I.3. Représentation fonctionnelle

Grandeur physique

Présence énergie électrique

Acquérir les informations Ca teur

Informations de nature logique, analogique ou numérique

I.4. Nature d’une information délivrée par un capteur Exemple : Exemple : Information correspondant au déplacement d’une déplacement d’une pièce sur une distance de 0 à 7 cm 7 cm Nature

Logique Analogique Numérique (Exemple (Exemple de de 8 valeurs possibles)

Valeurs possibles prises

Pièce présente à 7 cm ou pièce absente absente à 7 cm Position entre 0 et 7 cm Position 0 cm, position 1 cm, position 2 cm, cm, position 3 cm position 4 cm, cm, position 5 cm position 6 cm, cm, position 7 cm

Nombre de possibilités

2 Infini

8

Valeur prise par le signal

0 ou 1 Entre 0 et 5 Volts (par exemple) 000 001 010 011 100 101 110 111

Nombre et type de signal

1 signal logique 1 signal analogique 3 signaux logiques

Un capteur peut délivrer différents types d’informations: numérique : est une valeur numérique codée en une suite de 0 et de 1 (exemple : - information numérique : 0011001010) ; - information logique: logique: peut prendre peut prendre 2 valeurs uniquement : 0 ou 1 ; (0 = signal absent en e n sortie du capteur, 1= signal présent à la sort ie du capteur). On parle aussi de signal « tout ou rien (T.O.R.) ». (T.O.R.) ». - information analogique : évolue de façon continue et proportionnelle à la grandeur mesurée. SI – MODULE MODULE 3 – Chaine – Chaine d’information

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Classe : TCT

CHAINE CHAINE D’INFORMATION D’INFORMATION

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I.5. Principaux types de capteurs électriques Tout Ou Rien (T.O.R) I.5.1. Capteurs à contact co ntact (Capteur électromécanique) La détection se fait par contact avec un élément mobile. mobile. On parle aussi d’interrupteur de position.

Symbole

I.5.2. Capteurs sans contact La détection se fait à distance (pas d’efforts sur le capteur, pas d’usure par frottement). I.5.2.1. Interrupteurs Interrupteurs à Lame Lame Souple (I.L.S.) Un interrupteur à lame souple est constitué d'un boîtier à l'intérieur l'intérieur duquel est placé un contact électrique métallique souple sensible aux champs magnétiques. magnétiques. Lorsque le champ est dirigé vers la face sensible du capteur le contact se ferme ferme..

Ce type de capteur est est uti u till i sé pour contr cont r ôl er l a positi on d' u n vé r i n .

Symbole

I.L.S.

I.5.2.2. Détecteurs de proximité L'objet est donc à proximité du capteur mais pas e n contact contrairement à un détecteur dét ecteur de position. Déte Dé tect cteu eurs rs in indu duct ctif ifss po pou ur ob obje jets ts mét étal alli liqu ques es

Déte Dé tect cteu eurs rs ca capa paci citi tiffs po pour ur ob obje jets ts de to tout utes es na natu ture ress

Les détecteurs de proximité inductifs inductifs permettent permettent de détecter sans contact des objets métalliques à métalliques à une distance variable de 0 à 60 mm Ils permettent permett ent de détecter des objets objets : - présence/absence d'objet, - fragiles (pas de contacts), - peints, - comptage de présence d'objets métalliques.

Les détecteurs de proximité capacitif permettent permettent de détecter sans contact des objets de toutes natures, conducteurs ou non conducteurs, conducteurs , tels que : Métaux, minerais, bois, plastique, verre, carto n, cuir, céramique, distance de détection <15mm. Ils permettent permette nt de détecter des objets objets - présence/absence d'objet, - fragiles (pas de contacts), - liquides etc..

Face active Symbole

Symbole

Corps

SI – MODULE MODULE 3 – Chaine – Chaine d’information

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I.5.2.3. Détecteurs photoélectriques Les détecteurs photoélectriques portent aussi le nom de barrières lumineuses, ils sont de technologie électronique et délivrent une information (0 ou 1) chaque fois que le faisceau issu de la partie émettrice est interrompu interrompu par par un obstacle quelconque occultant la part ie réceptrice. Pour réaliser la détection d'objets dans les différentes applications, 3 systèmes de base sont proposés: Détecteur de type barrage Il est composé d'un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible, les les deux composants composants sont indépendants et placés l'un en face de l'autre. La présence d'un objet dans le champ du capteur interrompt le faisceau lumineux et le récepteur délivre alors un signal.

Détecteur de type proximité

Il est composé d'un émetteur de Il est composé d'un émetteur de lumière associé à un récepteur lumière associé à un récepteur photosensible, photosensible, les deux deux composants photosensible, photosensible, les deux deux sont placés dans le même boîtier et composants sont placés dans le c'est l'objet à détecter qui renvoie le même boîtier et c'est un réflecteur faisceau faisceau lumineux vers le récepteur. qui renvoie le faisceau lumineux La présence d'un objet suffisamment vers le récepteur. réfléchissant dans le champ du La présence d'un objet dans le capteur réfléchit le faisceau champ du capteur interrompt le lumineux et le récepteur délivre faisceau lumineux et le récepteur alors un signal. délivre alors un signal.

Câble

Câble Emetteur

Récepteur

Détecteur de type réflex

Objet Emetteur Récepteur

Symbole

Câble Réflecteur

Emetteur Récepteur

Symbole

Symbole

II. Fonction Traiter II.1. Présentation Dans la chaîne d'information, les informations informat ions issues de la fonction « acquérir » doivent do ivent être traitées puis traitées puis communiquées à communiquées à l'environnement. A cette fin, des solutions technologiques spécifiques sont utilisées. La connaissance de la nature des informations circulant entre les divers éléments est indispensable. Grandeurs physiques, consignes

Acquérir

Traiter

Communiquer



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Ordres, messages Classe : TCT

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II.2. Types de traitement des informations existant II.2.1. Logique câblée Ce type de traitement est figé et en conséquence réservé aux systèmes simples, sans possibilité d'évolution. Ex : Pompe immergée, Projecteur de diapositive, démarrage d irect de moteur Il est réalisé réalisé par des composants électroniques non programmables programmables (portes logiques etc. ...) ou électromécaniques (relais).

II.2.2. Logique programmée programmée Ce type de traitement est réservé aux systèmes de traitements complexes avec possibilité d'évolution. Ex: Ouvre-Portail, A.P.I, Micro-ordinateur… Il est réalisé réalisé par des composants électroniques programmables (microprocesseur, µContrôleur, automate automate programmable industriel …). Modules logiques programmables

Aut omates programmables

Ordinateur

II.2.3. Structure des unités de t raitement programmables programmables •

Unité centrale (CPU): à (CPU): à base de microprocesseur, elle traite les instructions du programme.

•

Mémoire : conserve : conserve le programme, enregistre et restitue les données pendant le fonctionnement.

•

Module des entrées ou carte d'entrées : circuit électronique qui reçoit les informations et les adapte pour l'unité de traitement.

•

Module des sorties ou carte de sorties : circuit électronique qui convertit les données de l'unité de traitement en ordres ou informations exploitables.

•

Alimentation : source d'énergie pour les différents modules.

•

Horloge : cadence : cadence les opérations. opé rations.

II.2.4. Exemples de différents matériels Automate Programmable Industriel (API) Utilisé dans des systèmes réalisés en petits nombres, il utilise un langage de programmation spécifique. Il est bien adapté à l'environnement industriel. Microcontrôleur : Circuit intégré contenant toutes les fonctions nécessaires au traitement automatique d'informations numériques (il est équipé en outre o utre de ports d'entrée-sortie et de périphériques spécifiques) et optimisé pour des applications applicat ions où une faible puissance de calcul est possible. po ssible. Microprocesseur : Circuit intégré permettant le traitement automatique d'informations numériques selon un programme stocké en mémoire. Utilisé pour des applications où une forte puissance de calcul est nécessaire. SI – MODULE MODULE 3 – Chaine – Chaine d’information

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Classe : TCT


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II.3. Logique combinatoire II.3.1. Algèbre de Boole Chaque état logique (0 ou 1) correspond à un niveau de tension spécifié par la norme ou le constructeur. C’est un algèbre qui traduit un raisonnemen r aisonnement, t, les variables var iables ne peuvent prendre que 2 états 0 et 1 sans passer par des états intermédiaires. Si on considère un bouton poussoir quel qu’il soit, 2 cas et 2 seulement peuvent se présenter : Il n’y a pas d’action d’act ion physique physique sur le bouton poussoir, alors on dit qu’il est égal à 0 L. • Il y a une action physique, alors on dit qu’il est égal à 1 L. • Nous sommes donc en présence d’une variable variable binaire. Il existe deux types de contacts : à fermeture que l’on note par exemple a • à ouverture que l’on note a • II.3.2. Fonctions logiques de base Fonction OUI Equation : a est la variable d’entrée et S la variable de sortie. • S=a Table de vérité : La table de vérité résume l’ensemble des états d’une sortie pour toutes les • combinaisons possibles des variables d’entrées. Table de vérité a 0 1

Schéma à contacts

S 0 1

Opérateur logique 1

a a

S

S

Fonction NON Equation : a est la variable d’entrée et S la variable de sortie. • S = a (se lit lit S égal a barre) Table de vérité a 0 1

Schéma à contacts

S 1 0

Opérateur logique 1

a a

S

S

Fonction ET Equation : a : a et b et b sont les variables d’entrées et S et S la variable de sortie. • S=a·b Table de vérité a b S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Schéma à contacts

Opérateur logique a

a

&

S

b

b S

Fonction OU Equation : a : a et b et b sont les variables d’entrées et S et S la variable de sortie. • S=a+b SI – MODULE MODULE 3 – Chaine – Chaine d’information

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Table de vérité a b S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

Schéma à contacts

S.CHARI


a

S

≥1

S

b

b

Fonction OU Exclusif ou XOR Equation : a : a et b et b sont les variables d’entrées et S et S la variable de sortie • S=a+b Table de vérité a b S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Schéma à contacts

Opérateur logique a S

a

=1

S

b

b

II.3.3. Fonctions logiques combinées Fonction NAND ou NON ET La fonction NAND NAND est est l’association l’assoc iation d’une fonction ET et ET et d’une d ’une fonction NON. NON. Equation: a Equation: a et b sont les variables d’entrées et S la variable de sortie • S=a·b Table de vérité a b S 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Schéma à contacts


a

S

&

S

b

b

Fonction NOR ou NON OU La fonction NOR est est l’association l’assoc iation d’une fonction OU et OU et d’une fonction NON. NON. Equation: a Equation: a et b sont les variables d’entrées et S la variable de sortie • S=a+b Table de vérité a b S 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

Schéma à contacts


a

b

S

>1

S

b

II.3.4. Logigramme Le logigramme réalisé à partir d’opérateurs logiques est la représentation graphique d’une équation logique. Exemple : Logigramme correspondant à l’équation S = a + b · c SI – MODULE MODULE 3 – Chaine – Chaine d’information

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a

1

≥1

b

S.CHARI

S

&

c

II.3.5. Equations logiques et leurs simplifications II.3.5.1.Définition de l’équation logique. Une équation logique est une combinaison de plusieurs variables logiques (ou binaire) donnant l’état d’une variable associée dite de sortie. Cette combinaison est réalisée à l’aide d’opérations logiques. Exemple Exemple : S = (a · b) + c + d II.3.5.2. Règles de calcul. Soient 3 variables logiques a, b, c Ø Commutativité : a + b = b + a Ø Associativité : a + (b + c) = (a + b) + c = a + b + c Ø Distributivité : (a + b) · c = a · c + b · c

a ·b = b ·a (a · b) · c = a · (b · c) = a · b · c

II.3.5.3. Théorèmes de "DE MORGAN". • •

Le complément logique d’une somme de variables est le produit des compléments de chaque variable. Exemple : Fonction NOR : a+b=a·b Le complément logique d’un produit de variables est la so mme des compléments de chaque variable. Exemple : Fonction NAND : a·b=a+b

II.3.5.4. Détermination d’une équation équation logique à partir partir d’une table de de vérité a

b

c

S

Signification

Equation

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

1 0 1 0 1 0 1 0

S vaut 1si a = b = c = 0 donc si a = b = c = 1

a . b . c

S vaut 1si a = c = 0 et b =1 donc si abc = 1

a . b . c

A partir des significations on en déduit l’équation de la sortie S en effectuant la somme de ces significations. S = a . b . c + a .b . c + a .b . c + a . b . c

L’expression de la sortie S étant assez longue, il faut la simplifier. Pour cela on utilise les propriétés vues aux paragraphes précédents. Après simplificat ion: S = ............... On peut s’apercevoir que cette méthode peut devenir très longue et fastidieuse dès que le nombre de variables devient important. On sera donc amener à utiliser une méthode plus rapide consistant à effectuer les simplifications directement. (Tableaux de Karnaugh).

II.3.5.5. Simplifications d’équations logiques par tableaux de Karnaugh Cette méthode permet de repérer visuellement les simplifications possibles po ssibles sans utiliser l’algèbre de Boole. SI – MODULE MODULE 3 – Chaine – Chaine d’information

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Organisation Comme pour la table de vérité, le tableau de Karnaugh contient la valeur de la fonction pour toutes les combinaisons possibles des variables d’entrées. a Construction du tableau de Karnaugh utilise 2 règles. 0 on partage les variables d’entrées d’entr ées en 2 groupes qui constitueront • 0 les entrées verticales et horizontales du tableau. b les différentes combinaisons des variables verticales et horizontales horizontales sont • 1 disposées suivant un ordre défini par le code Gray ou binaire réfléchie. Ce code a pour unique intérêt de ne pas modifier plus d’une variable entre 2 états successifs. n Donc le nombre de cases du tableau égal au nombre de combinaisons (2 (2 pour n entrées). Pour 2 variables 2 variables d’entrée a et b, on aura 22 = 4 cases, 4 cases,

1

Les 8 premières combinaisons du code Gray sont sont : Code Gray

000

001

011

010

110

111

101

100

Simplifications La simplification est méthodique et se fait en 3 étapes: Etape 1 : 1 : D’après la table de vérité, on remplit le tableau de Karnaugh. • Exemple : Exemple : S = a.b.c + a.b.c + a.b.c + a.b.c + a.b.c + a.b.c a 0 0 0 0 1 1 1 1

b 0 0 1 1 0 0 1 1 •

c 0 1 0 1 0 1 0 1

S 1 0 0 1 1 1 1 1

bc

a

01

11

10

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

Tableau de Karnaugh

Etape 2 : On effectue des regroupements (2 à 2, 4 à 4, 8 à 8) de 1 logique sur des cases adjacentes. On essaie en un minimum de groupements, groupements, les plus grands grands possibles, de rassembler toutes les 1 du tableau. bc

a •

00

00

01

11

10

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

Etape 3 : 3 : On déduit l’équation logique simplifiée de la lecture des regroupements. S=

b.c + b.c +

a.

II.4. Logique séquentielle Contrairement à la logique combinatoire où à une combinaison des entrées entré es correspond une combinaison de sortie, dans la logique séquentielle séquent ielle à une combinaison de sortie peut correspondre plusieurs combinaisons d’entrées.


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Dans la logique séquentielle, le fait d’avoir pour une combinaison d’entrée plusieurs combinaisons de sorties est dû au fait fait que la sortie est fonction de l’entrée mais également de l’état antérieur de la sortie. Il y a donc un effet mémoire. Cet effet mémoire est la base même de la logique séquentielle et de tout ce qui en découle (automate programmable, ordinateur…).

III. Fonction Communiquer Communiquer III.1. Présentation Dans la chaîne d'information, les informations doivent être communiquées entre les fonctions et à l'environnement. A cette fin, des solutions technologiques spécifiques sont utilisées. La connaissance de la nature des informations circulant entre les divers éléments est indispensable Informations destinées à d’autres systèmes et aux interfaces H/M

Ordres

Grandeurs physiques, consignes

Traiter

Acquérir

Communiquer


III.2. La fonction communiquer : l e dial di al ogu e opé r ateur at eur : • L ogi qu e ( T ou t Ou Ri en T OR)

A n al ogi qu e

N u mé r i qu e

: permet de visualiser et contrôler le système à distance. Le superviseur peut être de la supervision : type PC ou unité de visualisation spécialisée. : permet la télésurveillance, le télédiagnostic, la télémaintenance à la commun commun ication distante distante • longue distance via des protocoles de communication spécifiques souvent communs avec ceux de internet. III.3. Les liaisons d’informations Les éléments étudiés étud iés se situent dans la chaîne d'information comme liaison entre les fonctions ou avec l’environnement •

III.3.1. Rôle des informations : Messages : Ce sont des informations qui circulent de la partie commande vers l’opérateur. • Consignes : Ce sont des informations qui vont de l’opéra teur vers la partie commande. co mmande. • Ordres : Ce sont des d es informations qui vont de la partie commande vers la partie opéra tive. • Comptes-rendus : Informations renseignant la partie c ommande sur l’état de la partie opérative opéra tive ou • de son environnement III.3.2. Type de liaison : Pour permettre des échanges d’informations de nature électrique entre les différentes parties d’un système, ou entre systèmes il existe plusieurs types de liaisons


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III.3.3.1. Liaison filaire simple : Il s’agit d’un simple câble co mprenant un, deux ou trois fils principalement utilisé pour transmettre un ordre ou un compte rendu de type TOR. C’est le t ype de liaison le plus simple pour transmettre des informations. III.3.2.2. Liaison parallèle : Elle est réalisée r éalisée par un câble comportant un grand nombre de fils. Les bits qui constituent const ituent les mots de l’information sont transmis par paquet en fonction du nombre de fils (généralement 8). Le temps de transmission est relativement court mais les distances doivent être faibles, quelques mètres et e t dans une ambiance non perturbée. C’est le t ype de liaison utilisé pour les imprimantes.

Registre 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1

Interface parallèle

Transmission de la donnée

Liaison parallèle (8 fils)

Prise mâle dite CENTRONIC pour imprimante Port parallèle DB 25 (femelle)

III.3.2.3. Liaison série RS232

Les données numériques sont sous forme de mot constitué de bits qui sont transmis les uns après les autres (en série) sur un seul fil de liaison. Les autres fils du câble de liaison portent les signaux de contrôle et de synchronisation. Le temps de transmission est relativement long.

Ports série (male) au format DB 9

USB (Universal Sérial Bus)

Deux des quatre fils du câble servent à fournir du courant électrique, les deux autres véhiculent des données et des commandes. La connexion peut se faire même lorsque la machine est sous tension. Cette liaison sert essentiellement à la connexion des périphériques périphériques externes sur un ordinateur

IDE (Intergrated Drive Electronics)

C’est une liaison interne à l’ordinateur entre la carte mère et les différents accessoires installés (disque dur, lecteur de disquettes, lecteur/graveur de cdrom ou dvd).

Serial ATA

Le standard Serial ATA est basé sur une communication communication en série. Une voie de données est utilisée pour transmettre les données et une autre voie sert à la transmission d'accusés d'accusés de réception. Elle remplace les liaisons IDE

Ports USB A femelle


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III.3.2.4. Liaison sans fil Liaison infrarouge

Liaison WIFI : (Wireless Fidelity)

Liaison Bluetooth

Le réseau informatique wifi utilise La communication infrarouge utilise les ondes hertziennes (comme la Bluetooth est la technologie la lumière infrarouge pour transférer télévision). Il permet de relier des équivalente à l’USB mais sans fil et des données dans les ordinateurs ordinateurs là où il serait difficile ou sert donc à relier des périphériques télécommandes pour téléviseurs et trop coûteux de mettre un câble. Les avec un ordinateur ou d’autres magnétoscopes. Dans les ordinateurs A, B et C ne sont reliés périphériques périphériques en utilisant des ondes ordinateurs, la communication par aucun câble. câble. Le point point d’accès d’accès ou radio. Bluetooth fonctionne sur la infrarouge offre une alternative au ’AP’ relie tous les ordinateurs ou bande de fréquence 2,4 GHz et câble. Elle donne un moyen PDA (assistant personnel) entre eux permet permet des débits maximums maximums de 1 économique de relier des Mbit par seconde avec une portée ordinateurs entre eux ou avec des faible, de plusieurs mètres périphériques périphériques et autres dispositifs. dispositifs. Il seulement ne doit pas y avoir d’obstacle entre l’émetteur et le récepteur. Le débit est de 10Mb/s pour une distance de 30m


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Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com Chaines fonctionnelles

1. Définition d'un système automatisé Un système technique automatisé est un ensemble de constituants conçu pour effectuer un certain nombre de tâches. tâches. Le processus est processus est l'ensemble ordonné des tâches effectuées par le système. On appelle tâche un ensemble d'opérations regroupées regroupées selon un critère fonctionnel. fonctionnel. Chaque tâche confère une partie de la valeur ajoutée à la matière d'œuvre.

Au cours du processus, le système agit sur une (ou plusieurs) matière d'œuvre : il lui confère ainsi une valeur ajoutée. Toute l'énergie nécessaire l'énergie nécessaire à la transformation transformation du produit est fournie par une source extérieure; le constituant automate dirige automate dirige la succession des opérations. L'homme surveille surveille le système et peut dialoguer avec lui par l'intermédiaire l'intermédiaire du pupitre. pupitre. 2. Fonction globale d'un système automatisé (Modèle de représentation représentation utilisé : SADT niveau A-0)


3. Structure générale d'un système automatisé Tout système automatisé se compose : d'une partie opérative (P.O.) : agit sur la matière d'œuvre, sur ordre de la partie commande, afin de lui procurer la valeur ajoutée.



d'une partie commande (P.C.) commande (P.C.) : coordonne les actions de la partie opérative. Elle donne les ordres en fonction des consignes de l'opérateur et des comptes-rendus d'exécution transmis depuis la PO



4. Chaîne fonctionnelle Définition : une chaîne fonctionnelle fonctionnelle est un ensemble de constituants organisés en vue de l'obtention d'une tâche.



Classification des systèmes

1 - Notion de système. Un système technique est un ensemble d’éléments fonctionnels fonctionne ls en interaction organisés en fonction d’une finalité ou d’un but. Un système (produit en général) répond à un besoin éprouvé par l’utilisateur (l’homme).

2 - Les différents types de système technique. Prenons l’exemple d’un particulier qui souhaite inst aller aller un store de protection solaire sur une

des baies vitrées de sa maison. De plus, ce store doit pouvoir être remonté en cas de vent violent. Il existe différentes solutions pour atteindre ce but. Le système technique élémentaire ou manuel. Le store (figure (figure 1) 1) est manœuvré par l’opérateur qui utilise son énergie musculaire pour monter et descendre le store. C’est l’ usager qui décide en fonction de la présence du soleil de conduire cette action. Dans un système élémentaire ou manuel c’est l’homme qui fournit l’énergie nécessaire au système. L’homme agit et contrôle en permanence son action, c’est lui qui dirige la succession des opérations. Le système technique mécanisé.

Le store (figure (figure 2) 2) est manœuvré par un moteur électrique. L’homme n’agit plus directement sur le produit mais commande le moteur par l’intermédiaire d’un interrupteur. C’est l’usager qui décide encore de monter ou de descendre le store . Dans un système mécanisé, mécani sé, l’énergie nécessaire à la transformation du produit est fournie par une source extérieure. L’homme commande la succession des opérations. Le système technique automatisé.


L’énergie nécessaire au déplacement du store ( figure 3) 3) est fournie par un moteur électrique, mais c’est le système qui commande en fonction des conditions climatiques d’abaisser ou de monter le store. Dans un système automatisé, l’énergie nécessaire à la transformation du produit est fournie par une source extérieure. Un « automate » dirige la succession des opérations. L’homm e surveille le système et peut dialoguer dialo guer avec lui par l’intermédiaire d’un « pupitre ». Exemples de différents type de système technique. Vélo + Usager :

Système NON Mécanisé

Consignes de départ :

HOMME

Exécution des ordres :

HOMME

Contrôle :

HOMME

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com Moto + Usager : Système Mécanisé


HOMME


MACHINE

Contrôle :

HOMME

Métro: Système Automatisé


HOMME


MACHINE

Contrôle :

MACHINE


Coupes et Sections INTRODUCTION les vues en coupe, é galement appelées "coupes", permettent permettent une meilleure définition et une compréhension plus aisée des formes intérieures ou des divers composants.

I.

Coupes 1.

Principe

Dans ce mode de représentation, l'objet est coupé (analogie avec un fruit coupé au couteau). Les morceaux sont séparés. Le plus significatif est conservé. L'observateur, le regard tourné vers le plan coupé, dessine l'ensemble du morceau s uivant les règles habituelles. L'intérieur, devenu visible, apparaît clairement en trait fort.

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com représentations normalisées (voir figure ci-dessus) ci-dessus) a)



Plan de coupe

Il est indiqué indiqué sur une vue adjacente.

fin (ou trait d'axe) renforcé aux extrémités Il est matérialisé par un trait mixte fin (ou ext rémités par deux traits forts courts. courts. 

Le sens d'observation est d'observation est indiqué par deux flèches (en flèches (en traits forts) orientées vers la partie à conserver. 

Deux lettres majuscules (AA, majuscules (AA, BB...) servent à la fois à repérer le plan de coupe et la vue coupée correspondante. coupée correspondante. Ces indications sont particulièrement utiles lorsque le dessin comprend plusieurs vues coupées ; s'il n'y a pas d'ambiguïté possible, elles sont parfois omises. 

b) 

Les hachures Les hachures apparaissent là où la matière a été coupée.

fin et sont de préférence inclinées à 45° (cas d'un seul Elles sont tracées en trait continu fin et objet coupé) par rapport aux lignes générales du contour. 



Elles ne ne traversent pas ou ne coupent jamais coupent jamais un un trait fort. fort.



Elles ne s'arrêtent jamais s'arrêtent jamais sur sur un trait interrompu court (ou court (ou contour caché).

Le motif des hachures ne peut en aucun cas préciser la nature de la matière de l'objet l'objet coupé. Cependant, en l'absence de nomenclature, les familles de matériaux (métaux ferreux, plastiques, alliages légers...) peuvent être différenciées par les motifs d'emploi usuel. 

Figure 2 : Remarques :

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com L'intervalle entre les traits de hachure doit être choisi en fonction de la grandeur de la surface à hachurer en tenant compte des prescriptions rel atives à l'espacement minimal : environ 0,7 mm ou deux fois la largeur du trait le plus large. Lorsqu'il y a plusieurs vues en coupe du même objet : Les différentes coupes d'une même pièce (parties, vues différentes...) différentes...) doivent être hachurées d'une manière identique : identique : même motif, même inclinaison, même intervalle, etc. Autrement dit, on conserve des hachures identiques d'une vue à l'autre. II. 1)

Demi-coupe Principe

Dans ce mode de représentation, afin de définir les formes intérieures, la moitié de la vue est dessinée en coupe, alors que l'autre moitié reste en mode de représentation normal pour décrire les formes et les contours extérieurs. Remarque : ce mode de représentation est bien adapté aux objets ou ensembles symétriques. III. SECTIONS On peut les considérer comme des vues complémentaires ou auxiliaires. Elles se présentent comme une variante simplifiée des vues en coupe et permettent de définir avec exactitude une forme, un contour, un profil en éliminant un grand nombre de tracés inutiles. Les sections sont définies de la même manière que les coupes : plan de coupe, flèches, etc.

1)

Principe

Dans une coupe normale toutes les parties au-delà du plan de coupe sont dessinées. Dans une section, seule la partie coupée est dessinée, là où la matière est réellement coupée ou sciée.


Représentation normalisée :

2)

Comparaison entre coupe,demi-coupe et section

Dans une section, seule la partie coupée est dessinée, là où la matière est réellement coupée. Dans une coupe, en plus de la partie coupée, toutes les parties visibles au-delà du plan de coupe sont dessinées. Dans une demi-coupe, seule une moitié de vue est dessinée en coupe, l'autre moitié reste en mode de représentation normal.


IV. Sections sorties et sections rabattues 1)

Sections sorties

Ce sont des sections particulières. Les contours sont dessinés en trait continu fort. Elles peuvent être placées : 

près de la vue et reliées à celle-ci au moyen d'un trait mixte fin ("trait d'axe").

Principe ou dans une autre position avec éléments d'identification (plan de coupe, sens d'observation, lettres). 


2)

Sections rabattues Ce sont des sections particulières particulières dessinées en trait trait continu fin directement sur la vue

choisie. Les indications (plan de coupe, sens d'observation, d'observation, désignation) sont en général inutiles. Pour plus de clarté, il est préférable d'éliminer ou "gommer" les formes de l'objet vues sous la section.

Règles complémentaires simplifiant simplifiant la lecture des dessins ® Sur un dessin d’ensemble en coupe ,

® On ne coupe jamais (voir ci-dessous)


Les fautes à éviter


Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com LES CAPTEURS - Définition du capteur : Au sein des systèmes automatisés, des capteurs permettent d'acquérir l es informations de la partie opérative. Leur rôle est d'associer à un phénomène physique une image que la partie commande peut interpréter. La fonction permettant de passer de l’un à l’autre peut être différente selon le capteur considéré.

- Fonction Globale

CLASSIFICATION Capteur logique Cette fonction associe à un phénomène physique une image informationnelle de type logique : vrai ou faux (états logiques l ogiques 0 ou 1). Exemple:: Thermostat réglé à une température de 20°C Exemple

De 0 à 20°C, la sortie t est active : autorise par exemple le chauffage à fonctionner. Après 20°C, la sortie t est désactivée : coupe le l e chauffage. Capteur analogique

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com Cette fonction associe à un phénomène physique une image informationnelle de type analogique. Exemple:: Thermomètre Exemple A chaque chaque variation de température entre entre 20°C et 40°C correspond une nouvelle information informationnelle. Ce type de capteur présente l'avantage de donner une fonction linéaire. Mais, son utilisation n'est pas possible avec des systèmes numériques. Capteur numérique Cette fonction associe à un phénomène physique une image informationnelle de type numérique. Exemple:: Capteur de température Exemple L'image informationnelle est un mot binaire de 3 bits. A chaque variation de température correspond une image informationnelle. Ce type de capteur présente l'avantage d'être utilisable par des systèmes numériques. Mais sa fonction n'est pas linéaire, la précision obtenue dépend de la résolution du capteur.

Pour le traitement logique, les informations à traiter doivent être binaires. Elles peuvent donc sortir d'un capteur logique T.O.R, mais également d'une voie d'un capteur numérique PRICIPAUX TYPES DE CAPTEURS ELECTRIQUES Tout Ou Rien (T.O.R) - Détecteur Détecteurs s de présence à action mécanique

- Détecteurs de proximité

- Interrupteurs à Lame Souple (I.L.S.)


- Détecteurs inductifs pour objets métalliques variation d'un champs électromagnétique à l'approche d'on objet métallique.

- Détecteurs capacitifs pour objets de toutes natures

variation d'un champs électrique à l'approche d'un objet quelconque - Détecteur Détecteurs s photoélectr photoélectriques iques

-Techniques de montage :



Représentation du réél

La projection orthogonale selon la mé thode européenne La méthode européenne de européenne de projection consiste à représenter un objet vu objet vu par un observateur sur un plan sit plan situé ué derrière l’objet : l’objet : Symboles : méthode européenne méthode américaine Le plan de représentation est parallèle à la face observée de l’objet et donc perpendiculaire aux rayons visuels (d’où le nom de projection « orthogonale »). »). Suivant la position occupée par l’observateur pour observer l’ objet, on distingue plusieurs vues : vues :

On rabat alors toutes les différentes vues sur un même plan, plan, celui de la vue de face : face :


L’ensemble des vues possibles d’un objet sont au nombre de 6, disposées sur le plan autour de la vue de face : - la vue de face (choisie face (choisie au départ, elle détermine la position des autres vues) - la vue de gauche (à gauche (à droite de la vue de face) - la vue de droite (à droite (à gauche de la vue de face) - la vue de dessus (au dessus (au dessous de la vue de face) - la vue de dessous (au dessous (au dessus de la vue de face) - la vue de derrière (au derrière (au dessus de la vue de dessous, au dessous de la vue de dessus, à gauche de la vue de droite ou à droite de la vue de gauche. Mon Dieu que c’est compliqué !) On choisit généralement comme la vue de face celle face celle qui est la plus représentative de représentative de l’objet ou qui donne le plus d’informations sur l’objet. On dessine ensuite uniquement les uniquement les autres vues nécessaires à la bonne compréhension des formes de formes de l’objet. l’objet. Il est rare que l’on doive représenter l’ensemble des 6 vues.

Les règles élémentaires de tracé En dessin technique, on dessine en traits continu fort : - Les contours des volumes (qui peuvent être des plans ou d’autres surfaces vues sur la tranche)

Ce fichier est téléchargé de : 9alami.com - Les arêtes vives, vives, qui sont visibles par l’observateur. On dessine en traits interrompus fins

les arêtes et contours qui sont cachés. cachés.

Dessin d’ensemble d’ensemble ou de définition Un dessin d’ensemble représente l’ensemble d’un mécanisme (voir dessin du réchaud au paragraphe Pour ne pas le surcharger on ne représente généralement pas toutes les parties cachées. Un dessin de définition représente une seule pièce d’un mécanisme (voir des sin du bouton de réglage du réchaud au paragraphe 2.). Il doit définir parfaitement définir parfaitement toutes les formes et formes et dimensions (d’après l’échelle) cachées doivent donc être l’échelle) de la pièce. Toutes les parties cachées doivent représentées.


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CHAINE D’ENERGIE - DESSIN TECHNIQUE TECHNIQUE

S.CHARI

I. Introduction Pourquoi le dessin technique technique ? Le Dessin Technique est une façon de représenter des pièces réelles (donc en 3 dimensions) sur une feuille de papier (donc en 2 dimensions) que l’on appelle un plan. Il doit suivre des règles bien précises pour être compris par tous les techniciens t echniciens du monde. Des organismes internationaux tels que l’ ISO (International Standard Organisation) s’occupent de fixer ces règles qu’on appelle des normes .

Pièce réelle

Représentation 2D suivant des règles bien précises

II. Support du dessin technique Les dessins sont le plus souvent exécutés sur des calques pré-imprimés ou imprimés en sortie d’un logiciel de D.A.O. (Dessin Assisté par Ordinateur) sur du papier à dessin. Ces supports ont des dimensions normalisées :

Ces plans ont des dimensions normalisées : Format A4 : (mm) Format A3 : (mm) Format A2 : 420 x 594 (mm) Format A1 : 594 x 840 (mm) Format A0 : 840 x 1188 (mm) surface : 1 m²

III. Eléments permanents III.1. Cadre (la marge) Matérialisé par un trait continu fort. Elle est de 20 mm pour les formats A0 et A1, et de 10 mm pour les formats A2, A3 A3 et et A4

SI – MODULE 2 – Dessin technique

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III.2. Echelle Lorsque les objets sont grands (immeubles, bateaux, automobiles, etc.) ou petites (montres, circuit électronique, etc.), il est nécessaire de faire des réductions ou des agrandissements pour représenter ces objets. L’échelle d’un dessin est donc le rapport entre les dimensions dessinées et les dimensions réelles de l’objet. Dimensions dessinées Exemple : Echelle 1:10 Echelle = Echelle 1:1 pour la vraie grandeur Dimensions réelles Exemple :

Echelle 1 : 1

Echelle 1 : 2

III.3. Cartouche et nomenclature Le cartouche n'est pas normalisé (propre à chaque entreprise). C’est la fiche d’identité du dessin Voici un exemple de cartouche

Nom Prénom

TITRE

Classe

Date

Echelle 1 : 1

N° 1

La nomenclature est la liste complète des pièces qui constituent un ensemble dessiné. Elle est liée au dessin par le repère des pièces.

IV. Types de traits Type de trait

Designation Trait continu FORT Trait interrompu court FIN

Arêtes et contours vus Cadre et cartouche Arêtes et contours cachés

Trait mixte FIN

Axes et plans de symétrie

Trait continu FIN

Lignes de cotes, hachures, arêtes fictives Limite de vue ou de coupe partielle

Trait continu FIN à main levée ou en zigzag Trait mixte FIN à deux tirets SI – MODULE 2 – Dessin technique

Application

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Contours de pièces voisines ou mobiles Classe : TCT

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V. Projection orthogonale selon la méthode européenne La méthode européenne de projection consiste à représenter un objet vu par un observateur sur un plan situé derrière l’objet :

Symboles : méthode européenne : méthode américaine : Le plan de représentation est parallèle à la face observée de l’objet et donc perpendiculaire aux rayons visuels (d’où le nom de projection « orthogonale » ). Suivant la position occupée par l’observateur pour observer l’objet, on distingue plusieurs vues :

Observateur placé au dessus

Vue de droite Vue de face

Observateur placé placé à dro d roite ite

Observateur placé en face

Vue de dessus

On "rabat" alors les différentes vues sur un même plan, celui de la vue de face :


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Plan du dessin Vue de droite

Vue de face

Vue de dessus

L’ensemble des vues possibles d’un objet sont au nombre de 6, disposées disposées sur le plan autour de la l a vue de face : • la vue de face (choisie au départ, elle détermine la position des autres vues) • la vue de gauche (à droite de la vue de face) • la vue de droite (à gauche de la vue de face) la vue de dessus (au dessous de la vue de face) • la vue de dessous (au dessus de la vue de face) • la vue de derrière (au dessus de la vue de dessous, au dessous de la vue de dessus, à gauche de la • vue de droite ou à droite de la vue de gauche.) On choisit généralement comme la vue de face celle qui est la plus représentative de l’objet ou qui donne le plus d’informations sur l’objet. On dessine ensuite uniquement les autres vues nécessaires à la bonne compréhension des formes de l’objet. Il est rare que l’on l’o n doive représenter l’ensemble des 6 vues.

VI. Règles élémentaires de trace : En dessin technique, on dessine en traits continu fort • Les contours des volumes (qui peuvent être des plans ou d’autres surfaces vues sur la tranche) •

Les arêtes vives , qui sont visibles par l’observateur.


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On dessine en traits interrompus fins

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les arêtes et contours qui sont cachés .

Bouton de réglage

VII. Dessin d’ensemble ou de définition Un dessin d’ensemble représente l’ensemble d’un mécanisme (voir dessin du réchaud.). Pour ne pas le surcharger on ne représente généralement pas toutes les parties cachées. Un dessin de définition représente une seule pièce d’un mécanisme (voir dessin du bouton de réglage du réchaud.). Il doit définir parfaitement toutes les formes et dimensions (d’après l’échelle) de la pièce. Toutes les parties cachées doivent donc être représentées.

VIII. Coupes et sections Le but d’une coupe, ou d’une section, est d’améliorer la lisibilité d’un dessin en remplaçant les contours internes cachés par des contours vus plus lisibles.

VIII.1. Coupes En dessin technique, une coupe permet de faciliter la compréhension des formes d’une pièce. Elle consiste à supprimer une partie de la pièce à représenter afin de faire apparaître des formes intérieures

VIII.1.1.Comment obtenir une coupe ? SI – MODULE 2 – Dessin technique

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1. Identifier le plan sécant (P1) et couper la pièce selon ce plan. plan.

2. Enlever, par la pensée, la partie située en avant du plan de coupe

3. Projeter la partie de la pièce restante sur le plan de projection (P2).

4. Habiller le plan de la pièce.

1. Repérer et nommer le plan de coupe

3. Nommer la vue (même nom que 1)

2. Représenter la direction de l’observateur

VIII.1.2. Hachures Elles symbolisent les traits de la scie. Elles Elles se représentent représentent en traits fins. Pour Pour une même pièce, elles sont identiques.

VIII.1.2.1. Types de hachures Tous métaux et alliages

Tous métaux et alliages




VIII.1.2.2. Règles à observer : Règle 1 : 1 : Les hachures ne coupent jamais un trait fort. Règle 2 : 2 : Les hachures ne s’arrêtent jamais sur un trait interrompu court. Règle 3 : 3 : Les pièces pleines, situées dans le plan de coupe, ne se coupent pas (ex. goupilles, clavettes, vis). Règle 4: 4: Les nervures situées dans le plan de coupe, et dont les faces sont parallèles à ce dernier, ne se coupent pas.


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VIII.1.3. Quelques coupes particulières VIII.1.3.1. Demi-coupe

VIII.1.3.2. Coupe partielle

VIII.1.3.3. Coupe brisée à plan parallèles

VIII.1.3.4. Coupe brisée à plan oblique


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VIII.1.3.5.Coupe des pièces filetées Lorsqu'il y a assemblage de deux pièces filetées complémentaires, vis avec son écrou par exemple, la extérieurs (vis...) l'emporte ou l'emporte ou cache toujours la représentation représentation ou le dessin des filetages extérieurs (vis...) intérieurs (écrou, trou taraudé..). des filetages des filetages intérieurs (écrou,

VIII.2. Sections VIII.2.1. Principe Le principe est le même que pour une coupe sauf qu’on ne représente que la tranche de la pièce contenue dans le plan de coupe. On ne représente donc pas ce qui est derrière le plan de coupe.

VIII.2.2. Types de sections VIII.2.2.1. Sections sorties

VIII.2.2.2. Sections rabattues :


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IX. Perspectives Les perspectives sont employées quand on estime qu’une représentation complémentaire permet de mieux saisir, et plus vite, l’aspect général et les formes d’une pièce ou d’un matériel technique.

IX.1. Différentes perspectives rencontrées. - La perspective cavalière perspective cavalière : facile et rapide à construire, mais elle déforme l’objet. - Les perspectives axonométriques perspectives axonométriques : Isométrique :exécution Isométrique :exécution simple, convient pour les revues techniques et les dessins de catalogues. • Dimétrique : Dimétrique : utilisée lorsqu’une des faces doit être mise en valeur par rapport aux autres. • Trimétrique :exécution Trimétrique :exécution longue mais la perspective est très claire. • •

Perspective cavalière La perspective perspective cavalière d'une pièce résulte de sa projection sur un plan parallèle à l'une l'une de ses faces principales, principales, selon une direction direction oblique par rapport au plan de projection


Perspective isométrique La perspective perspective isométrique d'une d'une pièce résulte résulte de sa projection orthogonale sur un plan oblique par rapport à ses faces principales. La projection de ces différentes faces n'est donc donc pas en vraie vraie grandeur

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cours science de l'ingénieur

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