P rojet P luritechnique E ncadré

1. ProjetPluritechniqueEncadré Présenté par : SIMONNIN Thibaud VICAIRE Maxime PETCHINIOUCK Thomas BARTHOMEUF Florent L‘épluche pomme robotisé PPE - Présentation TSSI 2008/2009 Lycée Jean Perrin

2. Introduction

3. L’épluche pomme est un ustensile de cuisine que l’on trouve dans toutes les maisons. Appareil quelque peu rustique et parfois contraignant d’emploi, cet appareil est très utile aurait besoin d’être remis au goût du jour. En effet, cet appareil est basé sur la force musculaire. L’ homme actionne les manivelles ce qui fait tourner la pomme. Elle se trouve ainsi pelée, découpée et séparée de son trognon. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

4. Le but du PPE est de motoriser un système qui était fait pour fonctionner manuellement. Comment intégrer une motorisation à ce système ? Quels composants utilisés pour s’ adapter aux différentes contraintes ? Quelles améliorations sont possibles sur le système existant pour augmenter le confort d’utilisation ? PPE - Présentation TSSI 2008/2009

5. La pomme (sur quoi le système agit - il?) Utilisateur (à qui le système rend-il service?) L’épluche pomme (nom du système) Permettre de peler et découper la pomme (Dans quel but le système existe-il?) Bête à corne PPE - Présentation TSSI 2008/2009

6. Le Sommaire

7. I. Etudethéorique des améliorations A. SADT et Diagramme pieuvre B. FAST C. Fonctionnement du Systeme II. Applicationpratique A. Choix des matériaux B. Réalisationmatérielle III. Projets, Idéesenvisageables A. Système de fixation B. Système de découpe en quartiers C. Bac à déchets

8. I. Etudethéorique des améliorations

9. Energie Electrique C.R.E Peler et découper Pomme à l’état naturel Pomme pelée et découpée & signaux lumineux & épluchures L’épluche pomme SADT PPE - Présentation TSSI 2008/2009

10. FP1 : permettre à l’utilisateur de découper la pomme FC1 : s’adapter à tout type de pomme FC2 : doit être facilement utilisable FC3 : ne doit pas être trop volumineux FC4 : doit s’adapter au courant EDF (220 V) FC5 : doit être aux normes ISO FC6 : doit résister à l’eau et à l’acidité FC7 : doit être esthétique et permettre une utilisation simplifier L’utilisateur Le plan de travail La pomme FP1 FC2 FC3 L’épluche Pomme FC1 Energie FC4 Accessibilité & fonctionnalité FC7 FC5 FC6 Norme Milieu ambiant Diagramme pieuvre PPE - Présentation TSSI 2008/2009

11. Peler et decouper une pomme Eplucher Placer la pomme Piques A1 A0 A11 Faire tourner la pomme Moteur A12 Peler la pomme Econome A13 Couper Placer la pomme Piques A21 A2 Faire tourner la pomme Moteur A22 Couper la pomme Lame A23 Récolter Guider les pelures Bac à déchets A31 A3 FAST PPE - Présentation TSSI 2008/2009

12. Le système utilise la force musculaire. L’homme tourne la manivelle qui entraine la rotation de la pomme et donc sa découpe. Une tige filetée permet de transmettre la rotation de la manivelle à la pomme. Une lame fixée sur un ressort permet d’éplucher la pomme. Lorsque la pomme tourne et avance, la lame enlève la peau. Une lame placée dans l’alignement de la tige permet d’évider le trognon. Une seconde lame permet lors de la rotation et de l’avance de la pomme de la découper en spirale. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

13. L’objectif après amélioration est d’avoir un système motorisé et autonome. Grâce à un interrupteur et un moteur on pourra donc éplucher et découper la pomme sans force musculaire. Le système initial serait donc le même mais des améliorations seront apportées telles qu’un boitier électronique et un moteur. Pour cela il faut ajouter un rail pour supporter le moteur durant la découpe de la pomme. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

14. Représentation 3D du modèle amélioré : PPE - Présentation TSSI 2008/2009

15. II. Application pratique

16. Schéma des pièces de l’épluche pomme Lame pour le trognon Equerres de maintien Lame pour couper Pièce de liaison Tige filetée Motoréducteur & moteur Boitier contenant l’électronique Rail PPE - Présentation TSSI 2008/2009

17. Les équerres qui soutiennent le rail ont été choisies en plastique car on souhaitait réaliser nos propres pièces. Voici deux façons de plier les équerres. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

18. La pièce de liaison entre le moteur et la tige filetée à été réalisée par notre groupe pour la partie conception et par notre professeur pour la partie réalisation. On a préféré une pièce en plastique car elle peut se déformer, donc le système ne se trouve pas affecté par d’éventuelles torsions.

19. Pour choisir un moteur qui répondait aux exigences nous avons eut recours à plusieurs tests. Dans un premier temps il fallait savoir la vitesse à laquelle la pomme devait tourner. Elle ne devait être ni trop rapide pour éviter des problèmes d’épluchage et ne devait pas être trop lente pour répondre à un critère de confort. Nous avons évalué que la vitesse de 2 tours par seconde convenait parfaitement. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

20. Dans un second temps on voulais savoir quelle était la puissance maximale que devait fournir le moteur. Pour cette étude, nous avons utilisé un dynamomètre. Grace à cela nous avons pu en déduire la force maximum que le moteur aurait pu fournir dans le pire des cas. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

21. Calculs pour choix du moteur Données : On souhaite, après avoir testé manuellement, une vitesse de rotation entre 1 à 2tr/sec maximum pour la tige . Donc Ns = 2tr/s = 120tr/min Après le test du dynamomètre, on a F=50N avec r=6,2 cm. Donc C = F.r = 50 * 0,062 = 3,1 N.m P = C. ω = C. πN/30 = 3,1 * π*120/30 = 39W Après quelques recherches de moteurs, en prenant en compte une marge suffisante pour les rendements, nous avons choisi le moteur actuel qui a comme caractéristiques Nmot = 85 tr/min = 1.42 tr/s ce qui est dans notre intervalle du cahier des charges. De plus le couple de ce motoréducteur est suffisamment élevé (ne pouvant pas tourner l’axe de celui-ci à vide à la main) étant donné le rapport de réduction de 1/148. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

22. ωMOT = 928 tr/min 97 rad/s PMOT = W Chaine d‘énergie : U = 12 V I = 800 mA P = 9,6 W U = 230 V F = 50 Hz Transformateur Moteur Engrenages MOT =Pu/Pi ENG =0,95 CS = 6 kg.cm VS= 12.7 mm/s ωS = 85 tr/min 1.41 tr/sec V=Npas/60 Pelec=UI Pmeca=C.ω PPE - Présentation TSSI 2008/2009

23. En électronique il a fallu construire et imaginer un circuit permettant de répondre aux besoins du moteur mais aussi permettant de prévenir l’utilisateur. Il nous fallait donc des leds permettant d’indiquer ce que faisait le système. Si le système est sous tension mais ne fait rien, une led rouge s’allume. Lorsque le système avance pour découper la pomme une led verte s’allume. Lorsque le système recule pour revenir dans sa position initiale une led orange s’allume. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

24. On peut voir ici quelques photos de la réalisation du boitier électronique On voit ici le circuit électronique sous différents angles. Les soudures minutieuses. Voici le boitier contenant l’ électronique une fois terminé PPE - Présentation TSSI 2008/2009

25. Nous avons intégré à notre circuit électrique deux capteurs de fin de position. Ces capteurs permettent de faire passer ou non le courant dans le pont en H, donc dans le moteur. Ces capteurs sont primordiaux dans le circuit. En effet ils sont présents pour une raison de sécurité, si l’utilisateur ne vérifie pas le système, celui s’arrête automatiquement grâce aux capteurs et évite ainsi de faire forcer le moteur dans le vide. En position repos, les capteurs laissent passer le courant puis lorsqu’ils sont actionnés, ils coupent le courant dans le pont en H. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

26. Le pont en H est un petit circuit électrique permettant d’inverser le sens du courant dans le circuit. Nous avons choisi d’acheter ce composant afin de pouvoir motoriser entièrement le système. En effet, après avoir terminé la découpe de la pomme, il faut reculer la tige donc inverser le sens de rotation du moteur. Le pont en H est composé de relais et de deux bobines qui fonctionnent selon la commande qu’on leur fournit. Une bobine permet de faire circuler le courant dans un certain sens dans le moteur, et l’autre bobine permet d’inverser le sens. Si aucune des deux bobines n’est actionnée, le moteur ne tourne pas. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

27. +12 v avance Z Z recule Z M Z : haute impédance 0 v PPE - Présentation TSSI 2008/2009

28. Premier fonctionnement du projet : PPE - Présentation TSSI 2008/2009

29. III. Projets, Idées envisageables

30. Lors de la réalisation du projet plusieurs idées nous sont venues. On s’est placé du point de vue de l’utilisateur et on a penséà : • Un système qui découpe les pommes en quartiers, en étoile • etc… Quitte à découper la pomme en spirale pourquoi ne pas la • découper d’une autre manière. • Un bac à épluchures. L’utilisateur n’aurait plus besoin de • ramasser les épluchures de la pomme. • Un nouveau système de fixation pour l’ épluche pomme. • Malheureusement, faute de temps, nous n’avons pu réaliser toutes ces idées. Nous avons voulu réaliser à tout prix la motorisation. • Néanmoins, des maquettes 3D ont été réalisées. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

31. Amélioration du système de fixation : Après plusieurs essais du système, il se peut qu’il glisse sur la table étant donné les forces exercées dessus. On a aussi constaté que la ventouse n’était pas toujours efficace en fonction des supports sur laquelle on la mettait. Ceci est assez contraignant car il faut donc tenir l’épluche pomme pour l’utiliser. De plus avec la motorisation, le poids a augmenté. Nous avons donc imaginé un autre système permettant de fixer le système sur la table, étant donné le poids à supporter (moteur, rail, boitier électronique …). PPE - Présentation TSSI 2008/2009

32. Le bac à déchets Après plusieurs tests, nous avons eu l’idée de créer ce bac à déchets. En effet, après l’utilisation il faut nettoyer la table car les épluchures de la pomme sont tombées dessus. Avec le bac à déchets, les épluchures tomberaient directement dedans et cela éviterait ainsi de nettoyer le support. Nous avions l’idée de le créer en plastique et de le fixer au système à l’endroit ou tombent les épluchures de pomme. Malheureusement, par faute de temps, nous n’avons pas pu réaliser cette amélioration. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

33. On voit très clairement sur cette photo que l’utilité d’un bac à déchets n’est pas négligeable . Effectivement les épluchures de pomme si celle-ci est juteuse vont salir fortement le plan de travail. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

34. Le serre-joint Notre première idée pour améliorer la ventouse initialement prévue a été l’utilisation d’un serre-joint qui remplace la ventouse, afin de mieux accrocher le système à la table. Cette amélioration n’a toute fois pas été retenue pour plusieurs raisons: - l’obligation d’être au bord d’une table (contrainte supplémentaire) - le temps de serrage du serre-joint qui est plus long que la ventouse. - le fait que le poids du système ne soit pas réparti uniformément. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

35. Nous avons donc mis au point une maquette 3D de l’anneau découp’: Cet anneau se fixerait à la place de la lame d’origine. Il est constitué d’un anneau extérieur fixe par rapport au bâtit et d’un anneau centralequilui est mobile grâce à un système de roulement à billes. Lames Anneau découpe trognon billes Anneau exterieur Anneau interieur PPE - Présentation TSSI 2008/2009

36. Lorsque la pomme arrive en contact avec l‘anneau, celui ci se met a tourner à la même vitesse que le fruit. La pomme se trouve ainsi découpée en la forme souhaitée. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

37. Conclusion 37 PPE - Présentation TSSI 2008/2009

38. L’étude de ce projet nous a donc permis d’améliorer largement le système, qui est dorénavant motorisé et fonctionne seul. Beaucoup d’idées nous sont venues afin d’améliorer le confort, mais après une analyse de chaque idée, seules quelques unes ont été jugées utiles et retenues. Il y a eu beaucoup de transformations du système qui a nécessité un grand investissement de l’équipe et après beaucoup d’efforts, nous avons un projet qui est bien fini et qui permet de se rendre compte de l’évolution d’utilisation de l’épluche pomme. Nous avons trouvé ce projet très intéressant et pensons avoir respecté parfaitement le cahier des charges. De plus, l’avantage de nos solutions retenues est le prix, avec un coût total de l’appareil avoisinant les 50€ ce qui est extrêmement compétitif sur le marché (étant donné que les système similaires sont vendus aux alentours de 200€). Nous sommes donc tous très ravis de l’analyse que nous avons effectuée ainsi que de notre maquette réalisée. PPE - Présentation TSSI 2008/2009

39. Nous souhaitonsremercier les personnesquinousontpermis de réaliserceprojet : Monsieur Trouillard, notreprofesseur de mécanique, quinous a aidé lorsquenousavions des questionsd‘ordretechnique et pratique. De mêmenousvoulonsremercier Madame Douzet, notreprofesseurd‘électronique qui par sesconnaissancesdanscedomainenous a guidéslors de la réalisation du montaged‘électronique. Nous souhaitonsaussiremercier le magazinier poursonaidequinous a étéprécieuse. Anisique le lycéepournousavoirpermis la réalisation de ceprojet. PPE - Présentation TSSI 2008/2009