Séminaire du BTS « Systèmes électroniques »

1. Séminaire du BTS « Systèmes électroniques » Une équipe pédagogique: le physicien et l’électronicien, qui fait quoi ? « Le système: de la maquette numérique à la réalité»

2. La pédagogie autour de systèmes électroniques Un Objet Technique Exemple: « le chargeur de monnaie » Un Problème à résoudre Exemple: « Identification des pièces de monnaie » Activités du physicien: Comprendre les faits les principes mis en œuvre et modéliser Activités de l’électronicien: Réalisations Produit des effets Propose des solutions et valide

3. PIECE Chicane de ralentissement Bobines de détection 1 2 3 Elément anti-rebond Guillotine Pièces refusées Détection du passage d’une pièce ( comptabilisation ) Caisse Un objet technique Le Monnayeur • Un projet: • Réaliser les oscillateurs et mettre en œuvre les circuits magnétiques • valider l’identification des pièces

4. Les activités du physicien • Quelles relations entre la présence de la pièce • et le circuit magnétique ? • Les matériaux en électromagnétisme • Présentation d’un logiciel de simulation par éléments finis (matlab) • Définition des flux (propre, commun, fuite) • Définition du modèle inductance (propre, principale, fuite, mutuelle).

5. Comprendre les phénomènes Les matériaux: Le cuivre, le fer, l’air Le cuivre: la densité de courant (J), le courant (I) La perméabilité magnétique relative mr =1 Le fer: L’excitation magnétique H et l’induction B Relation entre B et H : (régime linéaire) B= m0mr H L’air: existence d’un entrefer (stockage de l’énergie électromagnétique) : théorème d’ampère

6. Simulation de la présence de la pièce Pièce à détecter Bobines d’excitation Circuit magnétique Valeur du potentiel vecteur A

7. Simulation de la pièce engagée entrefer Augmentation des fuites Diminution du potentiel vecteur A

8. Simulation de l’absence de la pièce Augmentation des fuites Diminution du potentiel vecteur A

9. Modèles « inductance » Une inductance propre pour le circuit p: Une inductance principale pour le circuit p: Une inductance de fuite pour le circuit p: Une inductance mutuelle entre les circuits 1 et 2: Un coefficient de couplage entre 1 et 2:

10. Saturation de Q2 Blocage de Q2 Validation de l’oscillateur 1 et 3 A

11. Réalisation: Conditions d’oscillation • Le montage doit comporter trois pôles: • un pôle réel <0 • deux pôles imaginaires pures conjugués • La présence d’une pièce se manifeste sur la valeur de Leq donc de la fréquence (Fs) du signal ( 0<k<1 ) • absence de la pièce: k~ 0 Fs= 25 khz • présence de la pièce: k~ 1 Fs= 20 khz Les conditions initiales sont imposées par Q2 (Vc1 et Vc2 = 0, il=0)

12. Leq c1 Req c2 L’électronicien Propose des solutions Choix technologiques :inductances en séries, en // ou transformateur K >0 ou K<1 Leq Le rapport entre et c1 c2 Limite pour Req

13. Analyse : Conditions d’oscillation Deux conditions: P2 Limite RL>100K P1 P2* Choix technologiques: La variation de L ne modifie pas le lieu des pôles

14. Action sur l’oscillateur 2 Utilisation en transformateur

15. Validation de l’oscillateur 2 Pas de pièce: k=0 Vs=9v c/c Fs= 25 khz Pièce présente: k=1 Vs=1V c/c Fs=14 khz

16. Schéma structurel de la carte

17. Simulation du dispositif de commande

18. Organisation de la Programmation

19. Programmation du Compteur DSP

20. Conclusion: il faut un objet technique La conduite du projet est l’œuvre de l’équipe pédagogique indissociable. Activités de l’électronicien: Réalisations Produit des effets Propose des solutions et valide Bobines de détection 1 2 3 Activités du physicien: Comprendre les faits les principes mis en œuvre la modélisation Complémentarité des activités autour d’un projet