Etude de FP3 « Elaboration des signaux de consignes » et FP4

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Système technique : « Arroseur automatique »
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Etude de FP3 « Elaboration des signaux de consignes » et FP4 « Elaboration de la commande
séquentielle »
Etude de FP3 « Elaboration des signaux de consignes » et FP4
« Elaboration de la commande séquentielle »
I) Présentation du système : « Arrosage automatique »
Afin d’assurer l’arrosage automatique de son jardin ou de sa pelouse, un particulier
peut avoir recours à un système automatisé.
Celui-ci permet d’optimiser le moment et la durée de l’arrosage afin de s’affranchir de
la surveillance et d’obtenir un meilleur rendement :
• ne pas arroser en plein soleil ou sous la pluie,
• utiliser les heures creuses du tarif E.D.F,
• sélectionner la durée de l’arrosage en fonction de l’état du sol.
II) Diagramme sagittal du système « Arrosage automatique » :
Utilisateur
Info
.
Etat
Cons
.
Programmateur
d’arrosage
Com.
Réseau d’eau
municipale
Eau1
Vannes d’arrosages
Eau2
Milieu à arroser
Eau1 :
Eau sous pression fournie par le réseau municipal.
Eau2 :
Eau diffusée pour l’arrosage.
Cons. :
Consignes données par l’utilisateur pour le fonctionnement du
programmateur. Ces consignes concernent :
• la durée du cycle d’arrosage.
• la durée d’ouverture des vannes.
Com :
Cette liaison représente la commande d’ouverture de chaque
électrovanne fournie par le programmateur.
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Info : Le programmateur fournit aussi des informations visuelles à l’attention de
l’utilisateur :
• état des électrovannes,
• témoin de coupure secteur.
Etat :
Information visuelle sur l’état du sol à arroser.
III) Objet technique : « Programmateur d’arrosage »
L’objet technique permet de programmer la durée du cycle d’arrosage ainsi que la
durée d’ouverture de chaque électrovanne.
Il réalise la commande des électrovannes en fonction de ces paramètres de
programmation.
D’autre part, cet objet technique informe visuellement (par allumage de LED)
l’utilisateur de l’état de chaque électrovanne (fermée ou ouverte).
Enfin, il réalise l’alimentation autonome de l’appareil, mémorise et informe
visuellement l’utilisateur de toute coupure secteur.
Mode de fonctionnement du programmateur :
-
Mode automatique :
L’utilisateur peut programmer différents paramètres :
• la durée du cycle : 12, 24 ou 48 heures,
• la durée d’ouverture de chaque électrovanne : 6 ou 12 minutes.
La programmation est validée par l’action sur un bouton poussoir BP IN (Initialisation).
-
Mode manuel :
Ce mode permet le lancement d’une seule séquence d’arrosage : ouverture successive
des six vannes d’arrosage puis arrêt.
Ce mode est déclenché par action sur le bouton poussoir BP DM (Démarrage Manuel).
-
Mode forcé :
Ce mode permet l’ouverture d’une vanne, indépendamment de la programmation comme
lors de l’action sur un robinet.
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Séquences d’arrosage :
Les six vannes d’arrosage sont ouvertes à tour de rôle pendant 6 ou 12 minutes.
L’utilisateur choisit cette durée par action sur un interrupteur (S CD).
Ceci définit une séquence d’arrosage
Le cycle d’arrosage est la répétition de cette séquence toute les 12, 24 ou 48 heures.
La sélection de la durée du cycle d’arrosage se fait par action de l’utilisateur sur un
interrupteur à trois positions (S CC).
Vanne1
Vanne2
Vanne3
ouverte
fermée
fermée
fermée
ouverte
fermée
fermée
ouverte
fermée
fermée
ouverte
fermée
fermée
ouverte
fermée
fermée
ouverte
Vanne4
Vanne5
Vanne6
fermée
fermée
fermée
t
t
t
6 ou
12mn.
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t
t
t
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IV) Schéma fonctionnel de degré 1 de l’objet technique « Programmateur
d’arrosage »
VCC=12V
IN
Initialisation
FP1
Elaboration de la
base de temps.
FP2
Reset
IP
CC
Elaboration des
signaux de
commande
FP3
CD
IC
CDC
Elaboration de la
commande
séquentielle. FP4
6
S1 à S6
Adaptation à la
commande des
vannes
FP5
VEV1
à
VEV6
6
DM
VCC=12V VDD=24V
secteur
IZ
Alimentation
FA1
Vsec
Mémorisation
coupure secteur
FP6
DL1 à
DL6
DLS
IV.1) Description de la fonction FP1 « INITIALISATION »
Rôle : cette fonction permet de faire une remise à zéro de toutes les fonctions qui sont
composées de circuits numériques (FP2 « Elaboration de la base de temps », FP3
« Elaboration des signaux de commandes » et FP4 « Elaboration de la commande
séquentielle »).
Cette remise à zéro se fait d’une part à la mise sous tension du programmateur
et d’autre part lors de l’appui sur le bouton poussoir BP IN.
Entrées :
VCC=12V : différence de potentiel continue égale à 0V lorsque le système est
hors tension ou lorsqu’une coupure secteur intervient..
Lorsque le système est alimenté et fonctionne normalement cette différence de
potentiel est égale à +12V.
IN : appui sur un bouton poussoir permettant de réinitialiser le système.
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Sortie :
Reset : différence de potentiel de type numérique permettant de faire une
remise à zéro de toutes les fonctions composées de circuits numériques. Cette remise à zéro
est active sur un niveau logique 1.
IV.2) Description de la fonction FP2 « Elaboration de la base de temps »
Rôle : créer une référence temporelle qui servira à la création des durées du cycle
d’arrosage et des durées d’arrosage.
Sortie :
IP : différence de potentiel de période 12s.
IV.3) Description de la fonction FP3 « Elaboration des signaux de
consignes »
Rôle : générer les différences de potentiel IC et CDC dont les caractéristiques
temporelles sont en adéquation avec les consignes de durées données par
l’utilisateur.
Entrées :
IP : déjà défini.
CC (consigne cycle) : action sur un interrupteur à trois positions permettant de
choisir la durée du cycle (12, 24 ou 48 heures).
CD (consigne durée) : action sur un interrupteur permettant de choisir la durée
de l’arrosage pour chaque vanne (6 ou 12 minutes).
Sorties :
IC : différence de potentiel de type numérique compatible CMOS dont la
période correspond à la durée du cycle sélectionné (12, 24 ou 48 heures).
CDC : différence de potentiel de type numérique compatible CMOS dont la
période correspond à la durée de l’arrosage pour chaque vanne (6 ou 12
minutes).
IV.4) Description de la fonction FP4 « Elaboration de la commande
séquentielle »
Rôle : générer séquentiellement (l’un après l’autre) les signaux de commande
d’ouverture des électrovannes.
Entrées :
IC et CDC : déjà caractérisé.
DM : action sur le bouton poussoir pour déclencher le démarrage manuel.
Sorties :
S1 à S6 : différences de potentiel de type numérique compatible CMOS dont
l’état haut (12V) est généré séquentiellement.
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V) Schémas structurels
Schéma structurel des fonctions FP1 «Initialisation » , FP2 «Elaboration de la
base de temps » , FP3 « Elaboration des signaux de consignes », FP4 « Elaboration de la
commande séquentielle » et FP5 « Adaptation à la commande d’électrovannes »
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TRAVAIL DEMANDE
II- Etude de FP3
1)
Rappeler le rôle de FP3 et l’identifier sur le schéma structurel
2)
Donner les caractéristiques du signal IP.
3)
En fonction de la position de l’interrupteur SCD ( SWITCH CONSIGNE DUREE ), donner
la période de CDC :
CDC relié à
Période de CDC
La broche 5
La broche 4
Justifier les calculs.
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4)
Donner l’équation de IC dans les 3 positions de l’interrupteur SCC (SWITCH
CONSIGNE CYCLE ) en fonction des sortie de U3. On nommera ces sorties en fonction du numéro
de la bascule interne auxquelles elles correspondent.
NB : la sortie de U3 broche 7 correspond à la sortie de la bascule interne n°4. Elle sera
nommée Q4.
1 – IC1
2 – IC2
3 – IC3
5)
Donner le nombre présent à la sortie de U3 (NIC1, NIC2, NIC3)dans les 3 cas où IC1
(puis IC2 puis IC3 ) est à 1 sachant que les autres sorties sont au niveau logique zéro. Les
donner en binaire puis en décimal.
1–
2–
3–
6)
Que provoque le passage de IC à 1 sur les sorties de U3 ?
7)
En déduire la période de IC dans les 3 cas
1–
2–
3–
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8)
La structure proposée remplie est-elle bien le cahier des charges ?
III- Etude de FP4
9)
Rappeler le rôle de FP4 et l’identifier sur le schéma structurel
10)
Donner les caractéristiques des signaux IC et CDC dans le cas où l’utilisateur
choisit un cycle sur 12 heures et un arrosage de 6 min par vanne.
11)
En fonction des chronogrammes de IC, de CDC, du signal de reset sur U3 (reset
4020) et de l’état initial du signal de reset sur U7 (reset 4022) ( avant le front n°1 de CDC),
compéter sur le document réponse DR1 les chronogrammes des signaux suivants :
- reset 4022,
- sorties Q1 à Q6 de U7.
12)
Justifier pourquoi la structure proposée remplie effectivement le cahier des
charges proposé dans l’analyse fonctionnelle.
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DR1
CDC
1
0
t (s)
S1
1
0
t (s)
S2
1
0
t (s)
S3
1
0
t (s)
S4
1
0
t (s)
S5
1
0
t (s)
S6
1
0
R (broche15 4022)
t (s)
1
0
t (s)
Reset
BP_DM
t (s)
t (s)
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