REPUBLIQUE TUNISIENNEMINISTERE DE L'EDUCATION Année scolaire : 2013/2014 Cahier de cours destinée aux élèves de 4ème Année Technologique « GE » - CAHIER D’ELECTRCITE Cours, Activités, Exercices & Devoirs - 1èr trimestre Proposé par : Mr : Hmidi Fredj Professeur principal - génie électrique Lycée Ibn Eljazzar - kairouan Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 1 Table des matières LES OPERATIONS ARITHMETIQUES: I- ADDITION BINAIRE : ......................................................................................................................................................................................................................... 5 1- MISE EN SITUATION : ........................................................................................................................................................................................................ 5 II –ADDITION EN BINAIRE BCD ............................................................................................................................................................................................................. 6 1-PRINCIPE : ......................................................................................................................................................................................................................... 7 2- ADDITION EN BINAIRE BCD ............................................................................................................................................................................................... 7 III- SOUSTRACTION BINAIRE :............................................................................................................................................................................................................... 8 IV- REPRESENTATION D’UN NOMBRE ENTIER RELATIF .......................................................................................................................................................................... 9 1- MISE EN SITUATION : ........................................................................................................................................................................................................ 9 2- NOTATION SIGNE – GRANDEUR : ....................................................................................................................................................................................... 9 3-FORMAT BINAIRE DE 8 BITS : ............................................................................................................................................................................................ 10 LES CIRCUITS ARITHMETIQUES: I-MISE EN SITUATION : ....................................................................................................................................................................................................................... 12 II- DEMI-ADDITIONNEUR OU HALF-ADDER ......................................................................................................................................................................................... 12 III- ADDITIONNEUR COMPLET OU FULL-ADDER ................................................................................................................................................................................... 13 IV-ADDITIONNEUR BINAIRE INTÉGRÉ 7483 OU 74283 ......................................................................................................................................................................... 15 V-ADDITIONNEUR BCD INTÉGRÉ 4560 ................................................................................................................................................................................................ 17 VI-COMPARATEUR BINAIRE : .............................................................................................................................................................................................................. 18 1-MISE EN SITUATION : ....................................................................................................................................................................................................... 18 2- COMPARATEUR A 1 BIT : ................................................................................................................................................................................................. 18 3- COMPARATEURS INTÉGRÉS : .......................................................................................................................................................................................... 19 4-MISE EN CASCADE DE DEUX CIRCUITS COMPARATEURS : .................................................................................................................................................. 21 VII- UNITÉ ARITHMÉTIQUE ET LOGIQUE : ........................................................................................................................................................................................... 21 LES COMPTEURS BINAIRES: I-MISE EN SITUATION : HORLOGE NUMÉRIQUE: ................................................................................................................................................................................. 24 II-COMPTEUR ASYNCHRONE À BASE DE BASCULES : ........................................................................................................................................................................... 24 1-PRINCIPE : ....................................................................................................................................................................................................................... 24 2-COMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 16 : ......................................................................................................................................................................... 25 3-COMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 10 : ......................................................................................................................................................................... 26 4-DÉCOMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 16 : ..................................................................................................................................................................... 26 5- DÉCOMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 10 : .................................................................................................................................................................... 27 III-COMPTEUR ASYNCHRONE À BASE DE CIRCUIT INTÉGRÉ : ............................................................................................................................................................... 28 1- CIRCUIT INTEGRE : 74393 ............................................................................................................................................................................................... 28 2- CIRCUIT INTEGRE : 7493 ................................................................................................................................................................................................. 28 3-CIRCUIT INTEGRE 7490 .................................................................................................................................................................................................... 30 I-MISE EN SITUATION : ....................................................................................................................................................................................................................... 33 II-COMPTEUR SYNCHRONE A BASE DES BASCULES : ........................................................................................................................................................................... 34 1-COMPTEUR SYNCHRONE MODULO 10 : ........................................................................................................................................................................... 34 1-DÉCOMPTEUR SYNCHRONE MODULO 8 : ......................................................................................................................................................................... 35 III-COMPTEUR SYNCHRONE À BASE DE CIRCUIT INTÈGRE: .................................................................................................................................................................. 37 1- CIRCUIT INTÉGRÉ 4510 : ................................................................................................................................................................................................. 37 LE GRAFCET : I- RAPPEL :......................................................................................................................................................................................................................................... 42 II- ACTIVITES : .................................................................................................................................................................................................................................... 42 1 -SYSTEME(1) : POSTE DE TRANSFERT DE BOITES................................................................................................................................................................ 43 2-SYSTEME(2) : UNITE DE PERÇAGE DE DEUX TROUS ........................................................................................................................................................... 44 3 -SYSTEME (3) : B.C.I (BANC DE CONTROL INDUSTRIEL)....................................................................................................................................................... 45 IV-REGLES D’EVOLUTION D’UN GRAFCET : .......................................................................................................................................................................................... 46 RÈGLE 1 : INITIALISATION : .................................................................................................................................................................................................. 46 RÈGLE 2 : VALIDATION D’UNE TRANSITION : ........................................................................................................................................................................ 46 RÈGLE 3 : FRANCHISSEMENT D’UNE TRANSITION : .............................................................................................................................................................. 46 RÈGLE 4 : TRANSITIONS SIMULTANÉES :............................................................................................................................................................................... 46 V-MISE EN EQUATION D’UNE ETAPE D’UN GRAFCET : .......................................................................................................................................................................... 47 1-RÈGLE GÉNÉRALE : .......................................................................................................................................................................................................... 47 2-ACTIVITÉ : ....................................................................................................................................................................................................................... 47 LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS : I-MISE EN SITUATION : ....................................................................................................................................................................................................................... 48 II-AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS (API) ........................................................................................................................................................................ 49 III-PROGRAMMATION EN LANGAGE AUTOMATE. ............................................................................................................................................................................... 50 1-DÉFINITION D’UN PROGRAMME : .................................................................................................................................................................................... 50 2- PROGRAMMATION EN LANGAGE LISTE D’INSTRUCTIONS : ( I.L ) ...................................................................................................................................... 50 3- PROGRAMMATION EN LANGAGE SCHÉMA À CONTACTS : (L.D ) ....................................................................................................................................... 53 IV-GUIDE DU LOGICIEL « DOLOGAKL » ............................................................................................................................................................................................... 54 MOTEUR A COURANT CONTINU: I-RAPPEL :.......................................................................................................................................................................................................................................... 57 II-BILAN ÉNERGÉTIQUE ET RENDEMENT : ........................................................................................................................................................................................... 58 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 2 1-CAS D'UN MOTEUR À ÉLECTRO-AIMANT : ......................................................................................................................................................................... 58 2- CAS D'UN MOTEUR À AIMANT PERMANENT :................................................................................................................................................................... 58 3- ACTIVITÉ : ....................................................................................................................................................................................................................... 59 III- CARACTÉRISTIQUES D'UN MOTEUR À COURANT CONTINU : .......................................................................................................................................................... 61 A EXCITATION INDÉPENDANTE ( IEX = CTE ) ET U = UN = CTE ............................................................................................................................................................... 61 1-CAS D'UN MOTEUR À COURANT CONTINU À EXCITATION INDÉPENDANTE CONSTANTE : .................................................................................................... 61 IV-COMMANDE PAR VARIATEUR DE VITESSE : HACHEUR SÉRIE ........................................................................................................................................................... 64 1- MISE EN SITUATION : ....................................................................................................................................................................................................... 64 2 – LE HACHEUR SÉRIE : ....................................................................................................................................................................................................... 64 EXERCICES & DEVOIRS : 1. 2. 3. 4- 5- 6- 7. OPÉRATIONS ARITHMÉTIQUES : ......................................................................................................................................................................................... 68 EXERCICE N°1 : CONVERSION BINAIRE ................................................................................................................................................................................. 68 EXERCICE N°2 : ADDITION EN BINAIRE................................................................................................................................................................................. 69 EXERCICE N°3 : MÉTHODE DE COMPLÉMENT À 2 ................................................................................................................................................................ 70 EXERCICE N°4 : MÉTHODE DE COMPLÉMENT À 2 ................................................................................................................................................................ 70 EXERCICE N°5 : MÉTHODE DE COMPLÉMENT À 2 ................................................................................................................................................................ 72 CIRCUITS ARITHMÉTIQUES ................................................................................................................................................................................. 73 EXERCICE N°1 : ADDITIONNEUR BINAIRE : ........................................................................................................................................................................... 73 EXERCICE N°2 : COMPARATEUR BINAIRE : ............................................................................................................................................................................ 75 EXERCICE N°3 : UNITÉ ARITHMÉTIQUE ET LOGIQUE : ........................................................................................................................................................... 76 COMPTEURS BINAIRES : ..................................................................................................................................................................................... 77 1COMPTEUR ASYNCHRONE À BASE DES BASCULES ............................................................................................................................................... 77 EXERCICE N°1 :P77 EXERCICE N°2 :P79 EXERCICE N°3 :P79 EXERCICE N°4 :P80 2COMPTEUR ASYNCHRONE À BASE DE CIRCUIT INTÉGRÉ : 7493 ,74390 ................................................................................................ 81 EXERCICE N°1 :P81 EXERCICE N°2 :P85 EXERCICE N°3 :P86 3COMPTEUR SYNCHRONE À BASE DES BASCULES ................................................................................................................................. 86 EXERCICE N°1 :P86 EXERCICE N°2 :P88 EXERCICE N°3 :P88 5COMPTEUR SYNCHRONE À BASE DES CIRCUIT INTÉGRÉS : 4510,4029 ................................................................................................................. 90 EXERCICE N°1 :P90 EXERCICE N°2 :P91 EXERCICE N°3 :P95 EXERCICE N°4 :P96 PROGRAMMATION AEG ................................................................................................................................................................................................... 100 EXERCICE N°1 : CONVERGENCE ET DIVERGENCE EN OU : P100 EXERCICE N°2 : CONVERGENCE ET DIVERGENCE EN ET : P101 EXERCICE N°3 : REPRISE DE SÉQUENCE: P102 EXERCICE N°4: SAUT D'ÉTAPES: P103 MOTEUR À COURANT CONTINU ....................................................................................................................................................................................... 104 EXERCICE N°1 : BILAN ÉNERGÉTIQUE: P104 EXERCICE N° 2 : CARACTÉRISTIQUES: P105 EXERCICE N°3 : BILAN ÉNERGÉTIQUE D’UN MCC À AIMANT PERMANENT ....................................................................................................................................... BAC TECHNOLOGIQUE :.................................................................................................................................................................................................... 108 BAC 2008 : SESSION PRINCIPAL ......................................................................................................................................................................................... 108 DOSSIER TECHNIQUE : SCOOTER ELECTRIQUE: P108 PARTIE ELECTRIQUE: P110 BAC 2008 : SESSION DE CONTRÔLE ................................................................................................................................................................................... 112 DOSSIER TECHNIQUE : SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITES: P112 PARTIE ELECTRIQUE : P116 BAC 2009 : SESSION PRINCIPALE ....................................................................................................................................................................................... 118 DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE PRODUCTION DU TSP: P118 PARTIE ELECTRIQUE: P119 BAC 2009 : SESSION DE CONTRÔLE: P121 DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL: P121 PARTIE ELECTRIQUE : P121 BAC 2010 : SESSION PRINCIPALE ....................................................................................................................................................................................... 123 DOSSIER TECHNIQUE : CADREUSE AUTOMATIQUE: P123 PARTIE ELECTRIQUE : P123 BAC 2010 : SESSION DE CONTRÔLE ................................................................................................................................................................................... 125 DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE FABRICATION DE COUVERCLES EN BETON: P125 PARTIE ELECTRIQUE : P127 BAC 2011 : SESSION PRINCIPAL ......................................................................................................................................................................................... 129 DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE PREPARATION DE MEMBRANES DE PILE A COMBUSTIBLE : P129 PARTIE ELECTRIQUE : P131 BAC 2011 : SESSION DE CONTRÔLE ................................................................................................................................................................................... 134 DOSSIER TECHNIQUE : MACHINE DE DÉBITAGE DES CEINTURES: P134 PARTIE ELECTRIQUE : P135 BAC 2012 : SESSION PRINCIPALE ....................................................................................................................................................................................... 138 DOSSIER TECHNIQUE : PANNEAU SOLAIRE MOBILE: P138 DOSSIER PÉDAGOGIQUE : PARTIE ÉLECTRIQUE: P138 BAC 2012 : SESSION PRINCIPALE ....................................................................................................................................................................................... 140 DOSSIER TECHNIQUE : TAPIS DE COURSE: P140 DOSSIER PÉDAGOGIQUE : PARTIE ÉLECTRIQUE: P141 DEVOIRS : ........................................................................................................................................................................................................................ 143 DEVOIR N°1 : GESTION DE PARKINGS ................................................................................................................................................................................ 143 DOSSIER TECHNIQUE : P143 PARTIE ELECTRIQUE : P145 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 3 DEVOIR N°2 : TRIEUR DE MONNAIE ................................................................................................................................................................................. 149 DOSSIER TECHNIQUE : P149 PARTIE ELECTRIQUE : P150 DEVOIR N°3 : MICROCONTRÔLEUR PIC 16F84A ................................................................................................................................................................. 155 DOSSIER TECHNIQUE : P155 PARTIE ELECTRIQUE : P157 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 4 Leçon A11 : Les opérations arithmétiques binaires OS A11: exécuter en binaire une opération arithmétique de base OS A12: représenter un nombre entier relatif I- ADDITION BINAIRE : 1- MISE EN SITUATION : a/ Activité : MISE EN ŒUVRE D’UN ADDITIONNEUR- SOUSTRACTEUR 1) En se référant au dossier technique (page 3/3), remplir le tableau cidessous. Circuit Référence Nom U1 74HC283 ………………………………………………………………………………… ……. ……………… Fonction logique XOR U3 7404 ………………………………………………………………………………… ……… ……………… Fonction logique ET Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 5 2) La carte électronique indiquée ci-dessous représente le circuit d’un additionneur soustracteur. a) Câbler la carte ou charger le fichier ADD-SST, mettre SST à 0 puis à 1 et vérifier le fonctionnement pour : A=1011(2). B=0111(2). SST 0 1 C4 .. .. S3 .. .. 2- ADDITION EN BINAIRE : 2-a/ Principe : S2 .. .. S1 .. .. S0 .. .. A+B 0+0 0+1 1+1 1+1+1 Fonction réalisé …………………… …………………… Résultat Report 2-b /Réaliser l’opération d’addition en binaire suivante : S = A + B Sachant que A = 83(10) = 1010011(2), B= 67(10) = 1000011(2) et S = 150(10) = 10010110(2) Pondération Retenues Terme A Terme B 7 2 6 5 4 3 2 1 0 2 2 2 2 2 2 2 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 Résultat S 2-c / Evaluation : 1-a/ Réaliser les opérations d'addition suivantes : S = A + B II –ADDITION EN BINAIRE BCD Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 6 1-PRINCIPE : La notation en BCD est couramment utilisée dans les ordinateurs et les calculettes. Dans cette notation ( BCD : Binary Code Décimal) : Chaque chiffre du nombre décimal est représenté en binaire sur ............................ Exemple : Convertir le nombre décimal 237 en binaire naturel et en binaire BCD: 2- ADDITION EN BINAIRE BCD er 1 cas : A0 + B0 ≤ 9 avec A0 (10) et B0 (10) deux nombres décimaux. Exemple : 6 A0 = 6 = ....................(BCD) +2 B0 = 2 = ....................(BCD) = ème 2 cas : A0 + B0 > 9 avec A0 (10) et B0 (10) deux nombres décimaux. Exemple : 7 A0 = 7 = ...................(BCD) +5 B0 = 5 = ..................(BCD) = Erreur de calcul : ................................................................... Solution : Si A0 + B0 > 9 on ajoute 6(10) = 0110(BCD) au résultat trouvé pour obtenir la valeur exacte. ème 3 cas : A0 + B0 ≤ 9 et A1 + B1 ≤ 9 avec A1A0 (10) et B1B0 (10) deux nombres décimaux. Exemple : A1A0 (10) = 25 et B1B0 (10) = 23 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 7 ème 4 cas : A0 + B0 > 9 et A1 + B1 ≤ 9 avec A1A0 (10) et B1B0 (10) deux nombres décimaux. Exemple : A1A0 (10) = 17 et B1B0 (10) = 45 Solution : er ème A0 + B0 > 9 donc on ajoute 6(10) = 0110 au 1 quartet et non au 2 quartet car A1 + B1 ≤ 9 ème 5 cas : A0 + B0 ≤ 9 et A1 + B1 > 9 avec A1A0 (10) et B1B0 (10) deux nombres décimaux. Exemple : A1A0 (10) = 81 B1B0 (10) = 52 Solution : ème er A1 + B1 > 9 donc on ajoute 6(10) = 0110 au 2 quartet et non au 1 quartet car A0 + B0 ≤ 9 ème 6 cas : A0 + B0 > 9 et A1 + B1 > 9 avec A1A0 (10) et B1B0 (10) deux nombres décimaux. Exemple : A1A0 (10) = 83 et B1B0 (10) = 79 Solution : er ème A1 + B1 > 9 et A0 + B0 > 9 donc on ajoute 6(10) = 0110 au 1 quartet et au 2 quartet III- SOUSTRACTION BINAIRE : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 8 1-A/ PRINCIPE : A–B 1-0 0-1 1-1 10-1 11-1 Résultat Report 1-B /Réaliser l’opération de soustraction en binaire suivante Sachant que A = 11(10) = 1011(2), B= 7(10) = 111(2) et S = 4(10) = 0100(2) Pondération Terme A Terme B Report 2 1 0 3 2 2 0 1 1 2 1 1 0 2 1 1 Résultat S 1-C / EVALUATION : 1-Réaliser les opérations de soustraction suivantes : S = A - B IV- REPRESENTATION D’UN NOMBRE ENTIER RELATIF 1- MISE EN SITUATION : Les opérations arithmétiques (+, -,…) sont susceptibles d’être appliquées à des nombres positifs ainsi que des nombres négatifs d’où la nécessité d’une convention pour la représentation de ces nombres. 2- NOTATION SIGNE – GRANDEUR : 2-A/ PRINCIPE : L’écriture d’un nombre signé est représentée par l’équivalent binaire exact de la valeur décimale devancé par un bit de signe Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 9 Bit de signe bits de grandeur BIT DE SIGNE : Si le nombre est (+) le bit de signe est indiqué par 0 Si le nombre est (-) le bit de signe est indiqué par 1 EXEMPLE : 5(10) = 101 (2) +5(10) = .......................... (2) 5(10) = 101(2) -5(10) = ......................... (2) 2-B / INCONVENIENTS DE CETTE NOTATION : Exemple : +5(10) + -5(10) = 0 +5 + (-5) = ..................................................................................................................................... Cette notation .................. applicable lorsqu’il s’agit de réaliser des opérations arithmétiques 2-C / REMARQUE : Le nombre binaire doit être représenté sur un nombre des bits bien déterminé, il s’agit d’un format. 3-FORMAT BINAIRE DE 8 BITS : 3-A/FORMAT 8 : représentation des nombres relatifs de 8 bits : Donc permet de représenter .......................... nombres relatifs seulement : .......... nombres (+) : 0, 1, 2, …………… , 127 ......... nombres (-) : -0, -1, -2, ………… , -127 b7 b6 Bit de signe b5 b4 b3 b2 b1 b0 nombre binaire de 7 bits 3-B / ECRITURE D’UN NOMBRE SIGNE DANS LA NOTATION EN COMPLEMENT A 2 : PRINCIPE : Si le nombre est positif : Grandeur = Grandeur binaire exacte Si le nombre est négatif : Grandeur = complément à 2 de la grandeur exacte METHODES DE REPRESENTATION EN COMPLEMENT A 2 : EXEMPLE : Représenter le complément à 2 du nombre -5 sur un Format de 8 bits Méthode théorique : soit x = 5 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 10 8 Calculer Y = 2 – x Y = ............................................... Convertir Y en binaire Y = ............................................... Y : La représentation de -5 sur un format de 8 bits -5(10) = .................................. Vérifier en binaire que : +5 + (-5) = 0 : +5 -5 =0 Méthode pratique : convertir 5 en binaire sur 8 bits x = 5 (10) = ................................................ complément à 1 de 5 : complémenter tous les bits C1(5) = ................................... complément à 2 de 5 : ajouter 1 au complément à 1 de 5 C2(5) = C1(5) + 1 C2(5) = .................................. La représentation de -5 sur un format de 8 bits C2(5) = -5(10) = 1 1 1 1 1 0 1 1 (2) CONCLUSION : La notation en complément à 2 d’un nombre signé, transforme un nombre positif en un nombre négatif et vice versa. La propriété de la notation en complément à 2 est permet de ramener l’opération de soustraction à une simple opération d’addition, en effet : A – B = ..................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 11 Leçon A2 : Circuits arithmétiques OS A21: Résoudre un problème de logique combinatoire OS A22: Mettre en œuvre un circuit arithmétique I-Mise en Situation : 1-/ ADDITION EN DECIMAL : A(10) = 786 et B(10) = 259 S(10) = A + B = ..................... 2-/ ADITION EN BINAIRE NATUREL A(2) =1101 et B(2) = 1011 S(2) = A + B = .................. 3-/ PRINCIPE : Soient A et B deux mots binaires à 4 bits et S = A + B : A(a3a2a1a0) , B(b3b2b1b0) et S(s3s2s1s0) RANG0: On additionne ... bits ( .... et .... ) : retenue d'entrée ................, retenue de sortie : …….. ( ............... Additionneur) RANG1: On additionne 3 bits (......, ...... et .......) : retenue d'entrée : r1, retenue de sortie : r2 (Additionneur ........................) II- DEMI-ADDITIONNEUR OU HALF-ADDER 1- PRINCIPE : Somme de ......... bits de deux nombres binaires A et B de même rang ........ retenue d’entrée. Soient : A(a0) , B(b0) et S(s0) avec S = A + B et r1 : retenue de sortie 2- ACTIVITE N°1: Simuler le montage suivant : S : led signalant l’état de la somme R : led signalant l’état de la retenue R1, R2 : résistance de forçage ou de rappel R3,R4 : résistance de limitation Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 12 Remplir la table de vérité suivante et Retrouver les équations logiques de S et de r. S = .................................................................................................................. r = ............................. Compléter la modélisation d’un ½ Additionneur Quel est l’inconvénient d’un ½ Additionneur : Un ½ additionneur ....................................... additionner ................... bits : ............................. III- ADDITIONNEUR COMPLET OU FULL-ADDER 1-/PRINCIPE : Soit : S = A + B Somme de deux bits ai et bi de deux nombres binaires A et B de même rang i avec : ri : retenue d'entrée ri+1 : retenue de sortie ai : bit du mot binaire A du rang i bi : bit du mot binaire B du rang i si : bit du mot binaire S du rang i 2-/ACTIVITE N°2 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 13 Déterminer les expressions logiques de si et ri+1 : Si =................................................................................................................................................. = ................................................................................................................................................................ = ................................................................................................................................................................ = ................................................................................................................................................................ ri+1 = ..................................................................................................................................................... AUTRE MANIERE : ̅) ( ri+1 = ( ̅) ̅ = ̅ ̅ =( ) ̅ ̅ = ̅ = ( ̅ ̅) = ( ) Déterminer la modélisation d’un additionneur complet : 3-/ EVALUATION : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 14 -Réaliser l’opération d’addition suivante : -Modéliser cette opération par des modèles d’un additionneur. Rang i retenue A B Rang3 Rang2 Rang1 Rang0 1 0 0 1 1 1 S - 3 additionneurs ....................................... pour exécuter cette opération 4-/ CONCLUSIONS : Les additionneurs complets sont commercialisés sous des circuits intégrés tel que ............................. ou ................................. IV-ADDITIONNEUR BINAIRE INTEGRE 7483 OU 74283 1-/ PRINCIPE : Compléter le logigramme ci–dessous pour obtenir la somme binaire : S = A + B avec une retenue d'entrée r0 et retenue de sortie r4 Sachant que: Rang i Rang4 Rang3 Rang2 Rang1 Rang0 A = a3a2a1a0 (2) Retenue r4 r3 r2 r1 r0 B = b3b2b1b0 (2) A a3 a2 a1 a0 S = s3s2s1s0 (2) B b3 b2 b1 b0 S s3 s2 s1 s0 2-/ SYMBOLE : Le circuit TTL 7483, 74283 ou CMOS 4008 est un additionneur complet à 4 bits : mot binaire d’entrée : A = a3a2a1 a0 (2), mot binaire d’entrée : B = b3b2b1b0 (2) , somme de A + B : S = s3s2s1s0 (2) C0 : retenue d'entrée C4 : retenue de sortie Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 15 3-/ ACTIVITE N°3 : A-1 : Sur maquette, simulateur ou avec un logiciel, câbler et simuler le montage ci-dessus A-2 : Déduire les principales caractéristiques de ce circuit : ..................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... A-3 : Compléter le câblage de ce circuit pour faire fonctionner en additionneur de deux mots binaires à 2bits, identifier la retenue de sortie. 4-/MISE EN CASCADE DE DEUX DES ADDITIONNEURS BINAIRES INTEGRES A-1 : Soient A et B deux mots binaires à 8 bits et S = A + B avec A = 10010111 et B = 01010011, réaliser l'opération d'addition suivante : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 16 A-2 : Compléter le schéma de câblage et vérifier le résultat précédente V-ADDITIONNEUR BCD INTEGRE 4560 1-/ PRINCIPE :Chaque chiffre du nombre décimal est représenté en binaire sur 4 bits (= quartet) 2-/ SYMBOLE : Le circuit CMOS 4560 est un additionneur complet à 4 bits : mot binaire en BCD d’entrée : A = a4a3a2a1 (BCD), mot binaire en BCD d’entrée : B = b4b3b2b1 (BCD) , somme de A + B : S = s3s2s1s0 (BCD) CI : retenue d'entrée CO : retenue de sortie 3-/ EVALUATION : A-1 : Soit A et B deux mots binaires BCD : A = 0111 (2) , B = 0011(2) , S =A + B réaliser l'opération d'addition suivante. A-2 : indiquer les niveaux logiques aux entrées et aux sorties de l’additionneur BCD. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 17 VI-COMPARATEUR BINAIRE : 1-MISE EN SITUATION : A-1 / PRINCIPE : Il s’agit de définir une fonction logique qui permet de comparer deux nombres binaires A et B et indiquer en sortie si ..................... , ................... ou ..................... . A-2 / EVALUATION : Soient : A = a3a2a1a0 et B = b3b2b1b0 Comparer A et B revient à comparer ............................. : A-3 / CONCLUSION : { chaque fois on compare ... bits ...................... poids d’où la nécessité d’un comparateur ....................................................... 2- COMPARATEUR A 1 BIT : A-1/ PRINCIPE : Comparer deux nombres binaires A et B chacun de un seul bit : A(a0) ; B(b0) et indiquer en sortie : S2 =1 si A > B , S1 =1 si A = B ou S3 =1 si A < B A-2/ ACTIVITE1: Sur un maquette, simulateur ou avec un logiciel, câbler puis simuler le montage suivant : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 18 Compléter la table de vérité et retrouver les équations logiques de S 1, S2 et S3. S2 = ( A > B ) = …………………………………………………………………………………………… S1 = (A = B ) = ............................................................................................. S3 = ( A < B ) = ............................................................................................. Déterminer le logigramme d'un comparateur à seul bit sachant que : 3- COMPARATEURS INTÉGRÉS : A-1/ PRINCIPE : Comparaison de deux nombres binaires à 4 bits et indiquer en sortie : Si A > B alors Si A = B alors Si A < B alors QA>B = 1 QA=B = 1 QA<B = 1 A-2/ SYMBOLE : Exemple d’un comparateur en circuit intégré : 7485 circuit intégré d’un comparateur { 2 nombres A et B à 4 bits A = A3 A2 A1 A0 B = b3 b2 b1 b0 Entrées de mise en cascade : A<B, A=B, A>B Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 19 A-3/ ACTIVITE : A/ Sur maquette, simulateur ou avec un logiciel, câbler et simuler le montage ci- dessus B/ Déduire les principales caractéristiques de ce circuit : ..................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... C/ Compléter la table de fonctionnement du circuit 7483 D/ CONCLURE : Lorsque on utilise un seul circuit intégré les entrées de la mise en cascade : A>B , A<B et A=B doivent êtres : (A>B) = .... et (A<B) = .... et (A=B) = .... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 20 4-MISE EN CASCADE DE DEUX CIRCUITS COMPARATEURS : 1-/ PRINCIPE : * Pour comparer deux nombres de ........................................ on utilise ... circuit comparateur * Pour comparer deux nombres de ............................... et ................................ on utilise .... circuits comparateurs montés en ............................................. 2-/ ACTIVITE : Soient A = a7a6a5a4a3a2a1a0 et B = b7b6b5b4b3b2b1b0, compléter le schéma de câblage Soient A et B deux nombres binaires en BCD : A=10010000 et B=0101 1111 indiquer l'état des sorties : QA>B = ...., QA<B = ...., QA=B = .... VII- Unité Arithmétique et Logique : 1-/ PRESENTATION : Le rôle de l'...nité ...rithmétique et ...ogique " ........... " est de réaliser des opérations ........................................ et ........................................... de base. UL : UNITE LOGIQUE : réalise des opérations logiques : ........................................................................ UA : UNITE ARITHMETIQUE : réalise des opérations arithmétiques : ................................................. 2-/ SYMBOLE : Une entrée de commande S : permet le choix de l'opération à effectuer Deux entrées A et B : deux opérandes Une sortie F : donne le résultat de l'opération effectuée . 3-/ ETUDE D'UNE UAL : Exemple d’une UAL intégré : 74 181 est Une UAL de 4 bits avec 4 entrées de sélection réalisant 32 opérations logiques et arithmétiques Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 21 A-1/SYMBOLE & BROCHAGE: A-2/ ACTIVITE : A- / Sur maquette, simulateur ou avec un logiciel, câbler et simuler le montage ci- dessus B-/ En se référant au tableau de fonctionnement du UAL 74181 : B-1/ Simuler la fonction logique ET (F = A ET B) et compléter le tableau suivant : Fonction Logique ET S3S2S1S0 M Cn A3A2A1A0 B3B2B1B0 F3F2F1F0 ............... .... .... 0011 1010 ................. B-2/ Vérifier le résultat théoriquement: A B F 0 1 ... 0 0 ... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » 1 1 ... 1 0 ... Page 22 Simuler la fonction arithmétique ADDITION (F=A PLUS B) et compléter le tableau B-3/ Addition binaire S3S2S1S0 .................... B-4/ Vérifier le résultat théoriquement: M Cn .... .... A3A2A1A0 B3B2B1B0 F3F2F1F0 0011 1010 ...................... A 0 0 1 1 B F 1 ... 0 ... 1 ... 0 ... B-5/ Sur un format de 4bits, Déterminer le complément à 2 de 5 : ........................................................................................................................................................................ B-6/ Déterminer le complément à 2 de 5 pratiquement en utilisant l’UAL 74181 : ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ....................................................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 23 Leçon A31 : Compteur asynchrone OS A31: Réaliser des applications à base de bascules OS A32: Choisir et mettre en œuvre un compteur/décompteur I-MISE EN SITUATION : Horloge numérique: Une des applications les plus courantes des compteurs est l’horloge numérique, c'est-à-dire une horloge où l’heure du jour est indiquée au moyen de chiffres : deux chiffres pour les heures, deux chiffres pour les minutes et deux chiffres pour les secondes. N.B : Dans le cas des horloges numériques { pile, le signal d’horloge est fourni généralement par un oscillateur à quartz. II-Compteur Asynchrone à base de bascules : 1-PRINCIPE : A-/ Un compteur asynchrone est un circuit logique : de n bascules (T ou les autres bascules équivalentes à T). Il reçoit le signal de comptage seulement sur l’entrée (H) de la 1ère bascule. Pour les autres bascules : o si elles sont à front descendant, l’entrée (Hi) est relié { la sortie (……) de la bascule de rang (i-1) L’équation des entrées d’horloge : Hi = ……………………. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 24 o si elles sont à front montant, l’entrée (Hi) est reliée { la sortie (………) de la bascule de rang (i-1) o L’équation des entrées d’horloge : Hi = …………………… B-/ Un décompteur asynchrone est un circuit logique : de n bascules (T ou les autres bascules équivalentes à T). Il reçoit le signal de comptage seulement sur l’entrée (H) de la 1 ère bascule. Pour les autres bascules : o si elles sont à front descendant, l’entrée (Hi) est relié { la sortie (……) de la bascule de rang (i-1) L’équation des entrées d’horloge : Hi = ……………………. o si elles sont à front montant, l’entrée (Hi) est reliée { la sortie (………) de la bascule de rang (i-1) L’équation des entrées d’horloge : Hi = …………………… C-/ Un compteur modulo N : Il comporte N combinaisons de 0 à (N-1) Utilise n bascules tel que : 2n-1 < N 2n o si N = 2n : Comptage sans forçage ; Exemple : Modulo = (2, 4, 8, 16, 32, 64, 132, ...). o si N < 2n : Comptage avec forçage 2-COMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 16 : A base des bascules JK à front descendant : L’équation des entrées d’horloge : Hi = Qi Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 25 A base des bascules D à front montant : L’équation des entrées d’horloge : Hi = /Qi Nombre des bascules : n=...., Cycle de comptage : (0...........), Modulo : N=..... N ............ 2n : ....................... forçage N(10) = Q3 Q2 Q1 Q0 (2) = 23Q3 + 22Q2 + 21Q1 + 20Q0 3-COMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 10 : Compteur Modulo 16 forcer à 10 ; Cycle de comptage : ……………………………………………… N ………………………… 2n, ………………………………………… forçage. Equations de forçage : On utilise la combinaison : 10(10) = …………………………. 2 =Q3Q2Q1Q0 , pour forcer à zéro, les 4 bascules du compteur Modulo 16 ; il suffit de forcer les bascules ………… et ………… { zéro : Ri = ………………………… 4-DECOMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 16 : A base des bascules JK à front descendant : L’équation des entrées d’horloge : Hi = /Qi Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 26 A base des bascules JK à front montant : L’équation des entrées d’horloge : Hi = Qi Nombre des bascules : n=............., Cycle de comptage : (.................0), Modulo : N=......... N ........... 2n : .................. forçage N(10) = Q3 Q2 Q1 Q0 (2) = 23Q3 + 22Q2 + 21Q1 + 20Q0 5- DECOMPTEUR ASYNCHRONE MODULO 10 : Décompteur Modulo 16 forcer à 10 ; Cycle de comptage : ………………………………………… N = 10 -- > 2n-1 = ……… < …… 2n = …………--- > n = ……………………. N = ................. 2n = ..................., ……………………………………. forçage . On utilise la combinaison :, On doit forcer le décompteur à commencer par 9 = ……………………………. (2) = Q3Q2Q1Q0 au lieu de commencer par 15 = …………………………. (2) = Q3Q2Q1Q0 , on doit donc forcer à zéro les bascules Q2 et Q0 R0 = R2 = ……………………………………………… et R1 = R3 = ………………………………. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 27 III-Compteur Asynchrone à base de circuit intégré : 1- CIRCUIT INTEGRE : 74393 Compteur binaire asynchrone de .......... bits, modulo 2........ = ..........., à cycle complet de (0...................), MR : une entrée ................................... 2- CIRCUIT INTEGRE : 7493 A-/ DOSSIER TECHNIQUE : Le circuit 7493 est constitué par 2 compteurs : compteur modulo2 et compteur modulo8 : Compteur Modulo2 (DIV2), si on utilise CKA comme signal d’horloge. Compteur Modulo8 (DIV8), si on utilise CKB comme signal d’horloge. Compteur Modulo16 si on utilise CKA comme signal d’horloge et on relie CKB { QA R01 et R02 : entrées de remise à zéro du circuit de comptage Si R01. R02 = 1 : activées alors QDQCQBQA = 0000 (2) = 0 Schéma interne et table de fonctionnement du compteur 7493 N.B. Les entrées J et K sont { l’état logique 1. B-/ ACTIVITES : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 28 ACTIVITE1 :....................................................................................................................... ACTIVITE2 :............................................................................................................................ ACTIVITE3 :...................................................................................................................................... ACTIVITE4 : ............................................................................................................................. ACTIVITE5 : COMPTEUR BINAIRE MODULO 32 ................................................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 29 ACTIVITE6 : COMPTEUR BINAIRE MODULO 42 1ER CAS : circuit1 : Div2 et Div 8 et circuit2 : Div2 ....................................................................................................................................................................... 2EME CAS : circuit1 : Div8 et circuit2 : Div8 ....................................................................................................................................................................... 3-CIRCUIT INTEGRE 7490 A-/ DOSSIER TECHNIQUE : Compteur binaire asynchrone à 4 bits, Modulo 10, à cycle de comptage incomplet de (0..9). R01 et R02 : entrées de remise à zéro du circuit de comptage Si R01. R02 = 1 : activées alors QDQCQBQA = 0000 (2) = 0 R91 et R92 : entrées de mise à 9 du circuit de comptage Si R91. R92 = 1 : activées alors QDQCQBQA = 1001 (2) = 9 Le circuit 7490 est constitué par 2 compteurs : compteur modulo2 et compteur modulo5 : Compteur Modulo2 (DIV2), si on utilise CKA comme signal d’horloge. Compteur Modulo5 (DIV5), si on utilise CKB comme signal d’horloge. Compteur Modulo10 si on utilise CKA comme signal d’horloge et on relie CKB { QA Table de fonctionnement : Pour Comptage BCD, relier la sortie QA { l’entrée CKB Table de fonctionnement des « Resets » Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 30 B-/ACTIVITES ACTIVITE1 :.......................................................................................................................................... ACTIVITE2 :........................................................................................................................................ ACTIVITE3 :........................................................................................................................................ ACTIVITE4 : rôle de R91 et de R92 ........................................................................................................................................................................ Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 31 ACTIVITE5 : ........................................................................................................................................................................ ACTIVITE6 : compteur décimal modulo 52 ....................................................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 32 Leçon A31 : Compteur synchrone OS A31: Réaliser des applications à base de bascules OS A32: Choisir et mettre en œuvre un compteur/décompteur I-MISE EN SITUATION : CIRCUIT DE COMPTAGE N°1 : CIRCUIT DE COMPTAGE N°2 : SIMULER, COMPARER ET CONCLURE CIRCUIT DE COMPTAGE N°1 : Compteur ………………………… modulo …….. ; Le mode est asynchrone si l’entrée d’horloge d’une bascule est reliée { la sortie de la bascule …………………………… CIRCUIT DE COMPTAGE N°2 : Compteur ……………………….. modulo ……… ; Le mode est synchrone si tous les signaux d’horloge des bascules sont reliés au signal …………………………….. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 33 II-Compteur synchrone a base des bascules : 1-Compteur synchrone Modulo 10 : A) TABLE DE COMPTAGE B) TABLE DE FONCTIONNEMENT DES DIFFERENTES BASCULES C) REALISATION DU COMPTEUR AVEC DES BASCULES JK : I) MATRICES DES ENTREES : JI J0 = .................................... J1 = .................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 34 J2 = .................................... I) MATRICES DES ENTREES : KI J3 = .................................... K0 = .................................... K1 = .................................... K2 = .................................... D) SCHEMA DE CABLAGE : K3 = .................................... 1-Décompteur synchrone Modulo 8 : A) TABLE DE DECOMPTAGE : B) TABLE DE FONCTIONNEMENT DES DIFFERENTES BASCULES : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 35 C) REALISATION DU DECOMPTEUR AVEC DES BASCULES D : I) MATRICES DES ENTREES : DI II) EQUATIONS LOGIQUES : D0 = ……………………………………………………………………………………………………………. D1 = ……………………………………………………………………………………………………………. D2 = ……………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………. D) SCHEMA DE CABLAGE : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 36 III-Compteur synchrone à base de circuit intègre: 1- circuit intégré 4510 : SYMBOLE ET CHRONOGRAMME : CARACTERISTIQUE: MR 0 0 0 0 ………. DIV10 : compteur BCD (= modulo …………). U/ D : entrée de sélection de …………………de comptage (compteur ou décompteur) P3..P0 : Données de prépositionnement ………………….. /CE : Entrée de ………………………………….. du compteur PL : Entrée de ………………………………. de données /Tc : Sortie de ………….. de comptage. MR : Entrée de remise à …………........... des sorties du compteur Q3..Q0 : …………………………du compteur. TABLE DE FONCTIONNEMENT : PL …. 0 0 0 X U/ /D X X ….. ….. X /CE X …… 0 0 X CP X X X MODE Chargement parallèle Bloqué (=inchangé) Décomptage Comptage Raz ( Remise à zéro) STRUCTURE INTERNE Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 37 ACTIVITES : Réaliser le schéma de câblage et déduire : 1- Le rôle de l’entrée U/ /D : ...................................................................................................................................................................... 2- le rôle de l’entrée MR : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 38 ....................................................................................................................................................................... 3- le rôle de l’entrée PL : ....................................................................................................................................................................... 4- Le rôle de l’entrée /CE : ........................................................................................................................................................................ Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 39 5- Le rôle de la sortie /Tc : ............................................................................................................................ ....................................................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 40 6- Le modulo de compteur. ....................................................................................................................................................................... 7- Le modulo de décompteur. ....................................................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 41 Leçon A33 : Rappel sur Grafcet OS A33: Décrire le fonctionnement d’un système automatisé à l’aide de l’outil GRAFCET I- Rappel : A) SYSTEME AUTOMATISE : un système est dit automatisé s'il exécute toujours le même cycle de travail conçu sans l'intervention de l'opérateur. Compléter la chaine fonctionnelle d’un système automatise: B) PARTIE COMMANDE : la partie commande est en général composée d'éléments de traitement de l'information, de mémoires, automate programmable et d'ordinateur. Elle transmet les ordres à partir : du programme qu'elle contient. des informations reçues par les capteurs; des consignes données par l'opérateur. C) PARTIE OPERATIVE : la partie opérative nécessite pour son fonctionnement de l'énergie électrique ou pneumatique (air comprimé) ou hydraulique (huile sous pression). Elle comporte en général : DES ACTIONNEURS : qui transforment l'énergie reçue en énergie utile : moteur, vérin, lampe … DES CAPTEURS : qui transforment la variation des grandeurs physiques liées au fonctionnement de l'automatisme en signaux électriques : capteur de pression, de température; … DES EFFECTEURS : qui agissent sur la matière d'œuvre d'entrée pour lui conférer la valeur ajoutée désirée. II- ACTIVITES : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 42 1 -SYSTEME(1) : POSTE DE TRANSFERT DE BOITES 1-A/ FONCTIONNEMENT : La boite descend par gravité et actionne un capteur { contact P .L’action sur le bouton marche ( m) commande le vérin C1 qui ramène la boite jusqu'au point B qui correspond à la fin de la sortie de C1 par action sur l11 . Cette action commande en arrière C1 jusqu'à l10 . L’action sur l10 commande le vérin C2 pour ramener la boite sur un tapis roulant . L’action sur le capteur l21 correspondant à la fin de la sortie de C2 permet sa rentrée. Dès la fin de la rentrée un nouveau cycle recommence .La fin du cycle est obtenue quand deux boites sont transférées. n : nombre de boîtes: Si n<2 alors c=0, Si n=2 alors c=1 avec c : signal logique de sortie. Conditions initiales: Tiges des vérins rentrées et présence d’une boite. 1-B/ GRAFCET DU POINT DE VUE SYSTEME 1-C/ GRAFCET P.O. : 1-D/GRAFCET P.C. : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 43 2-SYSTEME(2) : UNITE DE PERÇAGE DE DEUX TROUS A-/ FONCTIONNEMENT : La pièce à percer est mise par l’opérateur actionne un capteur S et serrée à l’aide d’un étau magnétique non représenté. Dés que le bouton départ cycle est actionné, le perçage sera exécuté simultanément par deux perceuses électriques animées en translation par deux vérins double effet C1 et C2. On prévoit un arrêt du vérin C1 de 2 secondes avant qu’il revienne { sa position initiale et un arrêt de 5 secondes pour le vérin C 2. Les têtes de perçage descendent à des vitesses différentes. La suite de chaque séquence de perçage se déroule indépendamment ; la fin de chaque séquence est connue par l’activation d’une étape d’attente. La rotation des broches est assurée par deux moteurs Mt1 et Mt2 commandés respectivement par deux contacteurs KM1 et KM2 B-/ GRAFCET PC : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 44 3 -SYSTEME (3) : B.C.I (BANC DE CONTROL INDUSTRIEL) A-/ PRESENTATION DE LA MAQUETTE BCI : On peut assimiler la maquette à un système de bouchonnage de bouteilles. Les bouteilles (pièces hautes) et les bouchons (pièces basses) arrivant sur le même convoyeur sont, dans un premier temps, triées. Les bouteilles sont guidées en bout de tapis pour être amenées en zone de bouchonnage. Les bouchons sont éjectés dans une goulotte en attendant d’alimenter la zone de bouchonnage. Le bouchonnage étant simulé par un assemblage mécanique, les bouteilles sont ensuite convoyées par un tapis, commandé par un moteur Mb, vers une zone de mise en pack. B-/ ETUDE DE ZONE D’EJECTION : Différentes détections le long du tapis permettant de reconnaître les bouteilles correctement bouchonnées, les bouteilles non bouchonnées ainsi que les bouchons isolés. la bouteille non bouchonnée ou le bouchons isolé ne sera pas détecté par le capteur infrarouge Cp, ce qui provoque sa rejet lors de son passage devant le capteur I3 vers une zone de rebut par un solénoïde d’éjection Se pendant une temporisation de T1=2s. La bouteille bouchonnée sera détectée par le capteur Cp et acheminée vers la zone de mise en pack. REMARQUE : I2 : Un capteur infrarouge détectant toutes les pièces associées à Cp 3-C/ GRAFCET D’UN POINT DE VUE PC RELATIF A LA ZONE D’EJECTION . Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 45 IV-REGLES D’EVOLUTION D’UN GRAFCET : REGLE 1 : INITIALISATION : L’initialisation précise les étapes actives au début du fonctionnement. Les étapes initiales sont activées inconditionnellement. REGLE 2 : VALIDATION D’UNE TRANSITION : Une transition est soit validée, soit non validée. Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. Elle ne peut être franchie que Lorsque la transition est validée, ET que la réceptivité associée à cette transition est vraie. Lorsque ces deux conditions sont réalisées la transition est alors obligatoirement franchie. REGLE 3 : FRANCHISSEMENT D’UNE TRANSITION : Le franchissement d’une transition entraîne l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes. REGLE 4 : TRANSITIONS SIMULTANEES : Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 46 V-MISE EN EQUATION D’UNE ETAPE D’UN GRAFCET : 1-REGLE GENERALE : 2-Activité : Ecrire les équations des étapes suivantes. SYSTEME (1) : POSTE DE TRANSFERT DES BOITES. SYSTEME (2) : UNITE DE PERÇAGE DE DEUX TROUS. SYSTEME (3) : BCI Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 47 Leçon-A41 : Automate Programmable Industriel (A.P.I.) OS A41: Identifier les éléments de dialogue d'un système automatisé piloté par API OS A42: Traduire un Grafcet en langage automate OS A43: Ecrire, modifier ou compléter un programme et l'implanter sur API I-Mise en situation : 1) ACTIVITE DE DECOUVERTE : Système de tri ( BCI ) équipé d'un API A) faire fonctionner le système de tri et identifier les éléments de dialogue B) déduire : * Les entrées du Système : ……………………………………………………………… * Les entrées du AEG : …………………………………………………………………… * Les sorties du Système : ……………………………………………………………… * Les sorties AEG : ………………………………………………………………………… * Les entrées système sont reliées aux ............ AEG à travers une ..................................... * Les sorties système sont reliées aux ............. AEG à travers une ..................................... * L’A.P.I (AEG) représente la partie …………………………………. 2) INTRODUCTION : Les API sont des micro-ordinateurs qui sont spécialement conçu pour traiter,par un programme,des problèmes de logique séquentielle ( ou combinatoire ) afin de remplacer les commandes d’automatismes, en logique câblée, qui souffrent d’un certain nombre de limitations. Les encombrements ( poids et volume ). La difficulté de maîtriser des problèmes complexes. La complexité de recherche des pannes. Le changement de câblage dans le cas de changement de mode de fonctionnement du système. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 48 II-Automates Programmables Industriels (API) I) ARCHITECTURE : INTERFACE D’ENTREES : permet { l’unité centrale de recevoir les états logiques des capteurs et des boutons poussoirs du pupitre relié { l’A.P.I. INTERFACE DE SORTIES : permet { l’unité centrale d’émettre des informations ordres de types logiques et électroniques vers les préactionneurs et la visualisation sur le pupitre etc…. LA MEMOIRE : enregistre les instructions du programme de commande ainsi les données au cours de traitement. LE PROCESSEUR : exécute les instructions. La programmation de l’automate se fait { l’aide d’un terminal PC, ou d’une console. II) CARACTERISTIQUES DE L'API DE TYPE AEG A020 1) ACTIVITE N°1 A- A partir du dossier technique du AEG, identifier les variables E/S de AEG A020 B- A partir du logiciel DOLGAKL , identifier les caractéristiques de AEG A020 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 49 2) AFFECTATIONS : 3) GRAFCET PC : 4) GRAFCET CODE AUTOMATE : III-Programmation en langage automate. 1-DEFINITION D’UN PROGRAMME : Un programme est une suite d’instructions logiques traduisant le fonctionnement du système automatisé. On peut programmer en utilisant plusieurs langages : IL ( Instruction List ) ou liste d’instructions LD ( Ladder Program) ou schéma à contacts ST ( Structured Text ) ou texte structuré SFC ( Sequentiel Function Chart ) issu du langage GRAFCET NB : Dans ce qui suit on va s’intéresser au langages IL et LD. 2- PROGRAMMATION EN LANGAGE LISTE D’INSTRUCTIONS : ( I.L ) 1) OPERATEURS ET OPERANDES : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 50 2) PROGRAMMATION: A) PROGRAMMATION DE L'ETAPE INITIALE - Voir règle d'évolution n°1 : Situation initiale. -M1 est la variable interne qui remplace l'étape ………………… et M1 est initialement …………………. - Pour activer la variable interne M1, il suffit: B) PROGRAMMATION ETAPE – TRANSITION : C) EVALUATION : COMPLETER LA PROGRAMMATION DU GRAFCET : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 51 D) PROGRAMMATION D’UNE SORTIE - D'après le Grafcet système l'équation de sortie de l'étape n°5 : X5 = Se, ce qui est traduit en langage AEG par les lignes d'instructions ci-dessous (circuit 15) - Evaluation : Compléter la programmation du Grafcet 3) IMPLANTATION D'UN GRAFCET SUR API Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 52 * ACTIVITE : Charger le programme, relatif au Grafcet PC du BCI, dans l’automate AEG et tester à vide le fonctionnement en suivant le guide du logiciel DOLOGAKL 3- PROGRAMMATION EN LANGAGE SCHEMA A CONTACTS : (L.D ) 1) DEFINITION Le schéma à contacts est semblable au schéma électrique, mais les liaisons sont disposées horizontalement. Une section de programme écrite en langage schéma à contacts se compose d’une suite de réseaux de contacts exécutés séquentiellement par l’API. Un réseau de contacts est composé d’un ensemble d’éléments graphiques disposés sur une grille organisée en lignes et colonnes. L’API AEG A020 dispose de 20 lignes et 9 colonnes. Les éléments graphiques sont les instructions du langage à contacts. 2) INSTRUCTION DE COMMANDE EN SCHEMA A CONTACTS : Le tableau suivant montre les opérations possibles avec l’API AEG A020: 3) ACTIVITE : Etablir le programme en langage schéma à contacts correspondant au GRAFCET codé automate. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 53 IV-Guide du logiciel « DOLOGAKL » -1- Démarrage :C: \ > CD DOLOGAKL puis C: \ DOLOGAKL > AKL. -2- Mode de configuration: Divers/Configuration/type d’API/ A020 PLUS Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 54 -3-Pour saisir un programme : Edit/instructions -LI . -4- Pour simuler sur l’écran un programme :Test/ Temps réel - simulation Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 55 Appuyer sur la touche E : Apparition des entrées sur l’écran. Appuyer sur la touche M : Apparition des marqueurs sur l’écran. Appuyer sur la touche « Shift droite » : activation de l’étape initiale. Tester le GRAFCET codé automate en exploitant le clavier numérique pour l’activation et la désactivation des entrées. 5- Pour piloter un système { travers l’A.P.I : On line /démarrer puis envoyer Rq: si l’A.P.I est chargé d’un programme (LED jaune allumée), on le décharge : Arrêter A.P.I BORNES D’ENTREE / SORTIE Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 56 Leçon B3 : Moteur À courant continu OS B31: Tracer les caractéristiques d'un moteur à courant continu OS b32: Déterminer le point de fonctionnement pour une charge donnée I-Rappel : La machine à courant continu est constituée de deux parties principales : Une partie fixe appelée ........................................ ou .......................... Une partie mobile appelée .................................... ou .......................... Le circuit inducteur étant alimenté, la machine à courant continu fonctionne en : ............................... si on alimente l’induit par une source de tension continu. Elle transforme alors l'énergie électrique en une énergie mécanique de rotation ................................ si on fait tourner l’induit par un procédé d’entraînement. Elle transforme alors l'énergie mécanique de rotation en une énergie électrique on dit que la machine à courant continu est ...................................... D’après la loi de LAPLACE le sens de la de la .......................................... (donc sens de rotation) est donné par la règle des trois doigts de la main ........................... telle que : Pour inverser le sens de rotation d’un moteur { courant continu : à électro-aimant, on inverse soit le sens du .............................. dans ............................ soit le sens du courant dans ....................................... (donc sens du champs) à aimant permanent, on inverse seulement le sens du .................... dans ................... SYMBOLES SCHEMA EQUIVALENT DE L’INDUIT : Expression de la tension de l’induit : U = ........................................................ Expression de la force contre électromotrice : E’ = .................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 57 II-Bilan énergétique et rendement : 1-CAS D'UN MOTEUR A ELECTRO-AIMANT : 1) BILAN: 2) DEFINITIONS : P : Puissance absorbée par l’induit en charge ; (w) Po : Puissance absorbée par l’induit à vide (=sans charge); (w) Pex : Puissance absorbée dans l’inducteur ;(w) Pa : Puissance absorbée par le moteur ; (w) pj : Pertes joules dans l’induit en charge ; (w) pjo : Pertes joules dans l’induit à vide ; (w) pjex : Pertes joules dans l’inducteur ; (w) Péu : Puissance électrique utile ou puissance moteur ou puissance électromagnétique (w) Pu : Puissance utile ; (w) pc : pertes constantes ;(w) pf : petes dans le fer ;(w) pm : pertes mécaniques ;(w) I : courant absorbé par la charge ; (A) Iex : courant d’excitation de l’inducteur I0 : courant absorbé à vide (= sans charge) ; (A) U : tension de l’induit Uex : tension de l’inducteur E’ : f.c.e.m en charge (V) E’o : f.c.e.m à vide (V) T : couple électrique utile ou couple moteur ou couple électromagnétique ; (N.m) Tu : couple mécanique utile ou couple utile ; (N.m) Tc : couple constant ;(N.m) : Vitesse angulaire ;(rd/s) n : Fréquence de rotation ;(tr/s) : Rendement ;( sans unité) R : résistance de l’induit ; () 3) RELATIONS : ∑pertes = pj pc pex Pu = Péu – pc = P - ∑pertes Péu = P – pj = 2**n T = Péu / Tu = Pu / Tc = pc / T = Tu + pc = Pu /Pa Péu = E'*I = T * . pc = pm + pf Po = UI0 4) ESSAI A VIDE : (TU = 0 ) Pu = …………………….. pc = Po – pj0 = E’0I0 : l’essai { vide permet de déterminer ............................................ 2- CAS D'UN MOTEUR A AIMANT PERMANENT : 1) BILAN Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 58 2) RELATIONS : ∑pertes = pj + pc = Pu /P 3- ACTIVITE : 1/ Lancer le logiciel de simulation "MCC" et relever les caractéristiques nominales des machines à partir de la plaque signalétique. Un(V) Uex(V) Pun(W) nn(tr/mn) ………… ………… ……………… ………… 2/ ESSAI A ROTOR BLOQUE : MESURE DE LA RESISTANCE DE L'INDUIT RA PAR LA METHODE VOLTAMPERE METRIQUE : 2-A/ Rappeler le schéma équivalent de l'induit d'un moteur à courant continu et déduire l'expression de U en fonction E', Ra et I puis en fonction de N,, n , Ra et I + U = ............................ U Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 59 2-B/ A quoi est équivalent ce schéma lorsque le rotor est bloqué (n=0) ? , justifier votre réponse. + ....................................................... ....................................................... U 2-C/ A partir du logiciel de simulation : Bloquer le rotor de la machine1. Alimenter l'induit par une tension continue très faible ,10V par exemple : Fermer l'interrupteur " interrupteur induit " puis relever, la valeur affichée par le voltmètre ainsi que l'ampèremètre, dans le tableau suivant : U(V) I(A) Ra = U/I (Ω) … … … 3/ ESSAI A VIDE : MESURE DES PERTES CONSTANTES Alimenter l'induit et l'inducteur de la machine1 (moteur) avec leurs valeurs nominales et laisser le moteur fonctionne à vide (interrupteur induit 2 ouvert) : 3-A/ Relever la valeur des grandeurs suivantes : U(V) I0(A) n0(tr/mn) Tu0(Nm) 220 … … … 3-B/ Calculer : La puissance absorbée à vide : ............................................................................. La puissance utile à vide : ..................................................................................... Les pertes constantes : ........................................................................................ 4/ ESSAI EN CHARGE : CALCUL DU RENDEMENT Fermer l'interrupteur induit2 Varier la charge jusqu'à obtenir le point de fonctionnement nominal 4-a/ Relever la valeur des grandeurs suivantes : Un(V) nn(tr/mn) In(A) Tun(Nm) 220V 1200 … …… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 60 4-B/ Calculer : La puissance absorbée par l'induit : ……………………………………………………………………………………………………… La puissance absorbée par l'inducteur : ……………………………………………………………………………………………… La puissance absorbée par le moteur : …………………………………………………………………………………………………… le rendement du moteur : …………………………………………………………………………………………………………… ………… 4-C/ Déduire le bilan énergétique : III- Caractéristiques d'un moteur à courant continu : A excitation indépendante ( iex = Cte ) et U = Un = Cte 1-CAS D'UN MOTEUR A COURANT CONTINU A EXCITATION INDEPENDANTE CONSTANTE : 1/ ACTIVITE: * Faire varier la charge et pour différente valeur de courant de l'induit I, relever ( ) la valeur de la vitesse n et du couple Tu correspondante. = * Faire varié la charge et pour différentes valeurs de courant de l'induit I, relever la valeur de la vitesse n et du couple Tu correspondante. I (A) 22 25 30 35 n (tr/mn) … … … … Tu (Nm) … … … … 2/ CARACTERISTIQUE DE VITESSE : N = F(I) Tracer la courbe de n = f(I) Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 61 Conclure : La vitesse varie ………………………………… au courant de l'induit 3/ CARACTERISTIQUE DE COUPLE : TU = F(I) Tracer la courbe de Tu =f(I) * Conclure : Le couple utile vari ……..……………………… avec le courant de l'induit 4/ CARACTERISTIQUE MECANIQUE : TU = F(N) Tracer la courbe de Tu en fonction de n Conclure : Le couple utile vari …………………………………..………… { la vitesse 5/ETUDE THEORIQUE : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 62 A-/ Sachant que E' Nφ E'= U - RI n= Exprimer n en fonction de I ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... La vitesse varie ……………………………………………………………… au courant de l'induit B-/ Sachant que Péu Ω E'= nNφ T= Exprimer Tu en fonction de I ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Le couple utile vari ………………………………………………… avec le courant de l'induit C-/ Sachant que Nφ I 2π U = E' + R.I T= Exprimer T en fonction de n ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Le couple utile vari …………………………………………………………………… { la vitesse 6/ POINT DE FONCTIONNEMENT : Une charge oppose au moteur un couple résistant Tr. Pour que le moteur puisse entraîner cette charge, il doit fournir un couple utile Tu de telle sorte que Tu = Tr. A-EVALUATION : Déterminer le point de fonctionnement de ce moteur, dans le cas où le moteur entraîne une charge résistive de couple résistant constant : Tr = 30Nm Sachant que T = Tu + Tp . (tracer ce point sur la courbe : Tu = f(n)) ...................................................................................................................... * la puissance utile Pu : ……………………………………………………………………………………… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 63 IV-Commande par variateur de vitesse : Hacheur série 1- MISE EN SITUATION : l'expression de la vitesse n en fonction de U , N et Ø ; si on suppose que : U>> RI ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... La variation de la vitesse peut être obtenue par : La vitesse ..................................... proportionnelle à la tension. La vitesse ..................................... proportionnelle au flux. 2 – LE HACHEUR SERIE : A1-/DEFINITION : Le hacheur est un convertisseur statique continu-continu ; il permet de ......................... une tension continue ............... en une tension continue ........................ A2-/SYMBOLE : A3-/EXEMPLE D’APPLICATION : Le hacheur série est souvent employé pour commander un moteur { courant continu. On rappelle que la vitesse d’un tel moteur est proportionnelle à la tension d’alimentation Logiciel de simulation « Hacheur série » Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 64 A4- ACTIVITE PRATIQUE : 1) Lancer le logiciel de simulation « Hacheur série » et simuler le montage ci-dessus et représenter l’allure de u(t), i(t), v(t) et uH(t) : LE HACHEUR SERIE ALIMENTE UNE CHARGE RESISTIVE . On considère le montage d’un hacheur série suivant, on suppose que la diode et le transistor sont parfaits et que L = 0, E=0 et la charge est résistive de R = 10Ω Sachant que : U=36V, f= 500Hz et rapport cyclique : α =0,3 Calculer la période T : ……………………………………………………………………… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 65 LA VALEUR MOYENNE : Calculer la valeur moyenne de u(t), i(t), v(t) et uH(t) : Umoy = ………………………………………………………………….. imoy = …………………………………………………………………… Vmoy = …………………………………………………………………… UHmoy = ………………………………………………………………… LE HACHEUR SERIE ALIMENTE UN MOTEUR A DC . D : DIODE DE ROUE LIBRE: Assure la …………………………. du courant dans une bobine, L : BOBINE DE LISSAGE DE COURANT: Sert à ……………………….. la variation du courant. signifie que le courant dans une inductance ne peut pas être coupé brutalement sinon une surtension dangereuse apparait (di/dt trop grand). Lorsque la fréquence est très grande (fréquence de 100 à 1000 Hz) . Le moteur ne « voit » pas les créneaux mais voit la ………………………………………... de la tension. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 66 CAHIER D’ELECTRCITE Exercices & Devoirs 1èr trimestre Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 67 1. Opérations arithmétiques : Exercice n°1 : Conversion binaire 1-A/ Coder le nombre décimal N =150 en binaire Méthode : ........................................................................................................ N = ..................................................................................................... 1-B/ Décoder le nombre binaire N = 10010110 Méthode :................................................................................................................ N = ................................................................................................................. 1-C/ Transcoder le nombre BCD : N = 000101010000 en binaire naturel. Méthode: ................................................................................................................. N = ................................................................ Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 68 N = ................................................................................................................... Exercice n°2 : Addition en binaire Réaliser les opérations arithmétiques binaires suivantes : 1-A/ Addition en binaire naturel : 1-B/ Addition en binaire BCD : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 69 1-C/ Soustraction en binaire naturel : Exercice n°3 : Méthode de complément à 2 Soit N = 00100000(BCD), 1-a/ Convertir N en binaire naturel: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 1-b/ Représenter le complément à 1 du nombre N sur un Format de 8 bits. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 1-c/ Démontrer que N + C1(N) = 255(10). ..................................................................................................................................... 1-d/ Représenter le complément à 2 du nombre N sur un Format de 8 bits. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 1-e/ Démontrer que N+C2(N) =0. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Exercice n°4 : Méthode de complément à 2 Soit A = 83(10) et B = 67(10), 1-/ Convertir en binaire 83(10) ,67(10) ,16(10) et 150(10) : 1-A/ 83(10) = ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 1-B/ 67(10) = ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 1-C/ 16(10) = ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 70 1-D/ 150(10) = ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 2- Convertir en binaire : -83(10),-67(10),-16(10) et -150(10) : 2-A/ C2(83) = ..................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 2-B/ C2(67) = ..................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 2-C/ C2(150) = ..................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 2-D/ C2(16) = ..................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 3-Réaliser l’opération d’addition binaire suivante : S = A+B 4-A/ Réaliser l’opération de soustraction binaire suivante : S = A-B 4-B/ Réaliser, en binaire, l’opération précédente en utilisant la représentation en complément à 2 sur un format de 8 bits : S =A-B = ? ................................................................................................................................. Vérifier que le résultat trouvé est 1610 = ? 2 ..................................................................................................................................... 5-/ Réaliser, en binaire, l’opération d'addition suivante en utilisant la représentation en complément à 2 sur un format de 8 bits : S = -A + B = ? ................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 71 Vérifier le résultat trouvé : -1610 = ? 2 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 6-/ Réaliser, en binaire, l’opération d'addition suivante en utilisant la représentation en complément à 2 sur un format de 8 bits : S = -A + B =.................................................................................................................................. Vérifier le résultat trouvé : -15010 = ? 2 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Exercice n°5 : méthode de complément à 2 1- Le nombre décimal -20 = 11101100(2) en utilisant la méthode de complément à 2 et un format de 8 bits, déduire : 1-A/ Complément à 1 : C1(20) : ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 1-B/ Codage de 20 en binaire naturel. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 2-/ Convertir le nombre 236 en binaire ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 3-/ Comparer l’équivalent binaire de -20 et de 236. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 72 2. Circuits arithmétiques Exercice n°1 : Additionneur binaire : 1-A/ Réaliser l’opération arithmétique suivante : S = A + B 1-B/ Réaliser l’opération arithmétique suivante : S = A - B 2-A/ En se référant au schéma de la carte électronique, Exprimer Xi en fonction de Bi et C : ..................................................................................................................................... 2-B/ Déduire le rôle du circuit 74HC386 dans les deux cas, C=0 et C=1 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 2-C/ Quelle est la fonction réalisée par le montage dans les deux cas, C=0 et C=1 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 73 3/ Compléter le schéma de montage dans les deux cas, C=0 et C=1. 3-A/ Pour C=0 3-B/ Pour C=1 4-/ compléter le câblage du montage ci-dessous afin de réaliser une addition ou une soustraction de deux nombres de 3bits. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 74 Exercice n°2 : Comparateur binaire : On considère le montage suivant: 1-A/ Déduire l’expression de : S2 = ..................................................................... S1 = ………………………………………………………………… S3 = ………………………………………………………………… 2-A/ compléter la table de vérité : 2-B/ Identifier le montage ainsi que les sorties S 1, S2 et S3 ......................................................................................................... 2-C/ Déduire S3 en fonction de S1 et S2 ........................................................................................................... 3-A/ transformer S1 avec des portes NAND à deux entrées. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. 3-B/ Tracer le logigramme. 4-A/ transformer S1 avec des portes NOR à deux entrées. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ..................................................................................................................................... 4-B/ Tracer le logigramme Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 75 Exercice n°3 : Unité arithmétique et logique : On donne la table de vérité du circuit UAL 74181 ci-dessous. 1-/ Quelles sont les opérations logiques réalisées par ce C.I ? ..................................................................................................................................... 2-/ Quelles sont les opérations arithmétiques réalisées par ce C.I ? ..................................................................................................................................... 3-/ Compléter le tableau suivant. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 76 4-/ Compléter le tableau ci-dessous, sachant que les opérations logiques sont réalisées bit à bit. 3. Compteurs binaires : 1- Compteur asynchrone à base des bascules Exercice n°1 : 1- Réaliser un compteur asynchrone modulo 16 à base des bascules JK à front descendant Déduire : o Nombre de bascules : ............................................................................................... o L’équation d’entrée d’horloge : ................................................................................. o Equation de forçage : ................................................................................................ Compléter le schéma de câblage : o Si les entrées de commandes asynchrones sont complémentées. o Si les entrées de commandes asynchrones sont non complémentées. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 77 2 Réaliser un compteur asynchrone modulo 10 à base des bascules JK à front montant Déduire : o Nombre de bascules : ............................................................................................... o L’équation d’entrée d’horloge : ................................................................................. o Equation de forçage : ................................................................................................ Compléter le schéma de câblage : o Si les entrées de commandes asynchrones sont complémentées. o Si les entrées de commandes asynchrones sont non complémentées. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 78 Exercice n°2 : 1- Réaliser un décompteur asynchrone modulo 16 à base des bascules D à front descendant Déduire : o Nombre de bascules : ............................................................................................... o L’équation d’entrée d’horloge : ................................................................................. o Equation de forçage : ................................................................................................ Compléter le schéma de câblage : o Si les entrées de commandes asynchrones sont complémentées. o Si les entrées de commandes asynchrones sont non complémentées. Exercice n°3 : 1- A partir de schéma de câblage suivant : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 79 Identifier le circuit de comptage (compteur ou décompteur) : .......................................... Déduire e mode de fonctionnement (synchrone ou asynchrone) : .................................. Etablir l’équation des entrées de forçage : ....................................................................... Déduire le modulo de ce circuit : ....................................................................................... 2- A partir de schéma de câblage suivant : Identifier le circuit de comptage (compteur ou décompteur) : ............................................................................................. Déduire e mode de fonctionnement (synchrone ou asynchrone) : ......................................................................................................... Etablir l’équation des entrées de forçage : ............................................................................................................ Déduire le modulo de ce circuit : ........................................................................................................... Exercice n°4 : Déterminer le modulo et le cycle de comptage pour chaque compteur binaire asynchrone à base de circuit intégré. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 80 Circuit U1 :..................................................................................................... ..................................................................................................................................... Circuit U2 : .................................................................................................... ..................................................................................................................................... Circuit U3 : .................................................................................................. ..................................................................................................................................... Circuit U4 : .................................................................................................... ..................................................................................................................................... 2- Compteur asynchrone à base de circuit intégré : 7493 ,74390 Exercice n°1 : Faites les câblages nécessaires, pour que le CI7493 fonctionne comme : Compteur modulo 10 : ................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 81 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Compteur modulo 16 : ................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 82 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Compteur modulo 64 : ................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 83 ..................................................................................................................................... Compteur modulo 100 : ................................................................................................................................... .................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 84 ..................................................................................................................................... Exercice n°2 : Réaliser un compteur binaire modulo 20 à base du circuit 7493 par 3 méthodes : Compteur modulo 20 : ................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 85 Exercice n°3 : Déterminer l’équation de la RAZ puis déduire le modulo de ce compteur : ..................................................................................................................................... Déterminer l’équation de la RAZ puis déduire le modulo de ce compteur : ..................................................................................................................................... 3- Compteur synchrone à base des bascules Exercice n°1 : On désire réaliser un compteur binaire synchrone modulo 4, le mode de fonctionnement est donné par le tableau ci-dessous suivant l’état de a et b avec a et b deux variables externes de verrouillage. 1- Etudier la table de comptage suivant l’état de a et de b. 2- Déterminer la table de fonctionnement de deux bascules Q0 et Q1 : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 86 3- Déterminer la matrice des entrées de chaque bascule : 4- Réaliser le schéma de câblage pour ab = 10. J0 = ................................................... K0 = ........................................................ J1 = ................................................... K1 = ........................................................ Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 87 Exercice n°2 : 1- Soit le circuit de comptage suivant : Le mode de fonctionnement (synchrone ou asynchrone) : .............................. Etablir les équations des entrées : J0 = ......... K0 = ........ J1 = .......... K1 = .......... Compléter le chronogramme et déduire le type de circuit de comptage (compteur ou décompteur) : ....................... et le modulo de ce circuit :...... 2- Soit le circuit de comptage suivant : Le mode de fonctionnement (synchrone ou asynchrone) : .............................. Etablir les équations des entrées : J0 = ......... K0 = ........ J1 = .......... K1 = .......... Compléter le chronogramme et déduire le type de circuit de comptage (compteur ou décompteur) : ..................... et le modulo de ce circuit : ........... Exercice n°3 : 1- Soit le circuit de comptage suivant : 2- Déduire l’expression logique de D0 = ..................... et D1 = ...................... Tracer le chronogramme de Q0 et de Q1 sachant que Q0=Q1 =0 à t= 0. Déduire le cycle de comptage : .................................................................. Soit le circuit de comptage suivant : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 88 3- Déduire l’expression logique de D0 = .............. et D1 = ............... Tracer le chronogramme de Q 0 et de Q1 sachant que Q0=Q1 =0 à t= 0. Déduire le cycle de comptage : ........................................................... Soit le circuit de comptage suivant : Déduire l’expression logique de D0 = ......... , D1 = ........ et D2 = ........... Tracer le chronogramme de Q 0 ,Q1 et Q2 sachant que Q0=Q1= Q2 =0 à t= 0. Déduire le cycle de comptage :................................................... 4- Soit le circuit de comptage suivant : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 89 Déduire l’expression logique de : (J0 = .................... , K0 = .......................) ( J1 = ............... , K1 = .................) et ( J2 = ............................ , K2 = .................) Tracer le chronogramme de Q0 ,Q1 etQ2 sachant que Q0=Q1= Q2 =0 à t= 0. Déduire le cycle de comptage :................................................ 5- Compteur synchrone à base des circuit intégrés : 4510,4029 Exercice n°1 : 1- A partir du chronogramme du compteur BCD 4510 : A-/ Compléter les deux tableaux et indiquer le rôle de l’entrée de commande UP/DN sur le mode de fonctionnement du circuit 4510: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 90 B-/ Compléter le tableau et indiquer le rôle de l’entrée de commande PL sur le mode de fonctionnement du circuit 4510: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... C-/ Compléter le tableau et indiquer le rôle de l’entrée de commande MR sur le mode de fonctionnement du circuit 4510: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... D-/ Compléter le tableau et indiquer le rôle de l’entrée de commande /CE sur le mode de fonctionnement du circuit 4510: Exercice n°2 : 1- Compléter le schéma de câblage d’un : Compteur modulo 5 : .................................................................................. Compteur modulo 10 : ................................................................................ Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 91 Compteur modulo 20 : ................................................................................ Compteur modulo 25 : ................................................................................ Compteur modulo 100 : ............................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 92 Décompteur modulo 5 : ............................................................................... Décompteur modulo 10 : ............................................................................ Décompteur modulo 20 : ........................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 93 Décompteur modulo 25 : ............................................................................ Décompteur modulo 100 :....................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 94 Exercice n°3 : 1- Chronogramme du compteur 4029 mode décimal. (BIN/DEC= …………..) 2- chronogramme du compteur 4029 mode binaire. (BIN/DEC= ……………) 3- A partir des deux chronogrammes du circuit 4029, a-/ indiquer le rôle de l’entrée de commande BIN//DEC sur le mode de fonctionnement du circuit 4029: ..................................................................................................................................... b-/ Compléter les deux tableaux et indiquer le rôle de l’entrée de commande UP/DN sur le mode de fonctionnement du circuit 4029: Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 95 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... c-/ Compléter le tableau et indiquer le rôle de l’entrée de commande PL sur le mode de fonctionnement du circuit 4029: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... d-/ Compléter le tableau et indiquer le rôle de l’entrée de commande /TC sur le mode de fonctionnement du circuit 4029: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Exercice n°4 : Compléter le schéma de câblage d’un : Compteur décimal modulo 10 : .............................................................................................. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 96 Compteur binaire modulo 10 : .............................................................................................. Compteur décimal modulo 16 : .............................................................................................. Compteur binaire modulo 16 : .............................................................................................. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 97 Compteur décimal modulo 100 : .............................................................................................. Compteur binaire modulo 100 : .............................................................................................. Compteur décimal modulo 256 : .............................................................................................. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 98 Compteur binaire modulo 256 : .............................................................................................. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 99 4- Programmation AEG Exercice n°1 : Convergence et divergence en OU : À partir du GRAFCET codé automate, écrire le programme automate en liste d’instructions Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 100 Exercice n°2 : Convergence et divergence en ET À partir du GRAFCET codé automate, écrire le programme automate en liste d’instructions Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 101 Exercice n°3 : Reprise de séquence À partir du GRAFCET codé automate, écrire le programme automate en liste d’instructions Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 102 Exercice n°4: Saut d'étapes À partir du GRAFCET codé automate, écrire le programme automate en liste d’instructions Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 103 5- Moteur à courant continu Exercice n°1 : Bilan énergétique Un moteur à courant continu à excitation séparée, est alimenté par une source de tension continue constante U = 250V. * La résistance de l’induit est Ra = 0.5Ω * Pour créer un flux constant l’inducteur est soumis sous tension Uex =100V et parcouru par un courant Iex = 5A * Un essai à vide : le moteur absorbe un courant Io = 1.6A et tourne à une vitesse no * Un essai en charge : le moteur absorbe un courant I = 20A et tourne à une vitesse n = 1000tr/mn 1-/ Donner le schéma électrique équivalent à l’induit. (indiqué le sens du courant et les chutes de tension) et Déterminer l’expression de la f.c.é.m du moteur et calculer sa valeur : ……………………………………………………………………………………………………………………………… 2-/ Calculer : A-/ La puissance absorbée par l’induit P : P = ……………………………………………………………………………………………………………………… B-/ La puissance absorbée par l’inducteur Pex : Pex = …………………………………………………………………………………………………………………… C-/ Les pertes joules dans l’induit pj : pj = ……………………………………………………………………………………………………………………… D-/ Les pertes constantes pc : pc = ……………………………………………………………………………………………………………………… 3-/ Déduire : A-/ La puissance absorbée par le moteur Pa : Pa = ……………………………………………………………………………………………………………………… B-/ La puissance électrique utile Péu : *Péu = ………………………………………………………………………………………………………………… *Péu = …………………………………………………………………………………………………………………… C-/ La puissance mécanique utile Pu : Pu = …………………………………………………………………………………………………………………… 4-/ Calculer : sachant que Ω=2πn = ……………………………………………………………… A-/ Le couple électrique utile Téu : Téu = ……………………………………………………………………………………………………………… B-/ Le couple mécanique utile Tu : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 104 Tu = ………………………………………………………………………………………………………………… C-/ Le couple des pertes constantes Tc : *Tc = …………………………………………………………………………………………………………………… *Tc = ………………………………………………………………………………………………………………… D-/ Sommes des pertes ∑p : ∑p = ………………………………………………………………………………………………………………… E-/ Le rendement η : n =……………………………………………………………………………………………………………………… 5-A-/Déterminer la valeur de la vitesse no lors de fonctionnement du moteur à vide : ………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………….. B-/ compléter le bilan des puissances : Exercice n° 2 : caractéristiques 1-/ On donne les caractéristiques suivantes Ra = 1Ω ; U = 100V ; Nφ = 5 Webers A-/ Exprimer n( I ) ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... B-/ Compléter le tableau de n=f(I) ci-dessus: 2-A-/ Exprimer T( I ) ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... B-/ Compléter le tableau de T=f(I) ci-dessus : B1-/ Tracer la courbe de n = f ( I ) B2-/ Tracer la courbe de T = f ( I ) B3-/ Déduire l’allure de la courbe de T = f ( n ) Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 105 Exercice n°3 : Bilan énergétique d’un MCC à aimant permanent Un moteur à courant continu à aimant permanent soumis sous une tension continue constante U = 30V et parcouru par un courant I=2A et de résistance interne R =2.5Ω et tourne à une vitesse n =500tr/mn. 1-A/ Déterminer l’expression de la f.c.é.m du moteur et calculer sa valeur : ……………………………………………………………………………………………………………………………… 1-B/ A vide, le courant absorbée est I0=0.5A, déduire la vitesse de rotation n0 : ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 1-C/ Comment peut-on inverser le sens de rotation de ce moteur. ..................................................................................................................................... 2-/ Calculer : 2-A/ La puissance absorbée P : P = …………………………………………………………………………………………………………………… 2-B/ Les pertes joules dans l’induit pj : pj = …………………………………………………………………………………………………………………… 2-C/ La puissance électrique utile Péu : *Péu = ………………………………………………………………………………………………………………… *Péu = …………………………………………………………………………………………………………………… 2-D/ Les pertes constantes pc : pc = …………………………………………………………………………………………………………………… 2-E/ La puissance mécanique utile Pu : Pu = …………………………………………………………………………………………………………………… 2-F/ Sommes des pertes ∑p : ∑p = ……………………………………………………………………………………………………………………… 2-G/ Le rendement η : n =……………………………………………………………………………………………………………………… 3-/ Calculer : sachant que Ω=2πn = ……………………………………………………………… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 106 3-A/ Le couple électrique utile Téu : Téu = ………………………………………………………………………………………………………………… 3-B/ Le couple mécanique utile Tu : Tu = …………………………………………………………………………………………………………………… 3-C/ Le couple des pertes constantes Tc : *Tc =……………………………………………………………………………………………………………………… *Tc = …………………………………………………………………………………………………………………… 4-/ compléter le bilan des puissances : 5-A/ Calculer le courant au démarrage Idd : ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 5-B/ Calculer la valeur de résistance de rhéostat de démarrage pour limiter le courant au démarrage à une valeur Id = 5A ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 6-A/ Exploiter trois méthodes pour mesurer la résistance interne de l’induit R. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 7-A/ On suppose que I est constant (I=2A), on fait diminuer la tension de l’induit à une valeur U2 =20A. Déterminer la vitesse de rotation n2. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... B-/ Déduire la puissance absorbée P2. ..................................................................................................................................... C-/ Déduire la puissance électrique utile Péu. ..................................................................................................................................... D-/ Déduire le couple électrique utile Téu. ..................................................................................................................................... E-/ Quelle est l’influence de la variation de la tension sur, la vitesse, le couple et la puissance. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 107 6- BAC Technologique : Bac 2008 : session principal DOSSIER TECHNIQUE : SCOOTER ELECTRIQUE 1- Présentation du système Le système à étudier est un scooter à propulsion électrique qui permet en considération des contraintes telle que : l’encombrement, le poids et la protection de l’environnement, tout en offrant des performances comparables à celle d’un scooter thermique. L’énergie motrice de ce scooter est produite par un moteur à courant continu alimenté par un bloc de trois batteries de 6V chacune. 1- Equipement électrique du scooter a. Synoptique du circuit commande Ce circuit est constitué par : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 108 - Un chargeur : Placé sous la selle et muni d’un cordon de charge 230v – 16A. - Une batterie : Trois monoblocs de batterie (100 Ah / 6 v) rechargeables tous les 100 Km. - Un moteur (M) à courant continu et à excitation indépendante (voir fiche technique page 1/5). - Une unité UCE : Unité de commande électronique comportant : des capteurs un hacheur et un microcontrôleur. b. Contrôle de la distance parcourue Le tableau de bort comprend un tachymètre (indicateur de vitesse) avec un système de comptage des distances parcourues selon le schéma suivant : L’étude est limitée aux blocs B1 et B2 Bloc B1: Ce bloc est un système électromécanique lié à la roue avant du scooter. Il délivre une impulsion à chaque kilomètre parcouru. Bloc B2 : Ce bloc est un compteur de kilomètres modulo 1000 qui peut être remis à zéro manuellement par le conducteur du scooter à chaque recharge des batteries par exemple. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 109 PARTIE ELECTRIQUE: 1 . Etude du système de comptage. Le bloc B2 est un compteur synchrone modulo 1000 à base de circuits intégrés : 4160. a- En se référant aux pages 3/5 et 4/5 (Annexe 2) dossier technique, compléter les éléments du tableau relatifs au circuit CD 4160 b – Compléter le câblage suivant du compteur B2 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 110 3 . Etude du moteur électrique d’entrainement. Après démarrage (régime normal) et à une vitesse de 45 km/h le moteur doit fournir une puissance de 1000 W à 3840 tr/min. En se référant au dossier technique page 1/5 (fiche technique) et page 4/5 (annexe 1), déduire le point de fonctionnement qui correspond à ce régime t compléter le tableau ci-dessous. b- Sachant que la f.c.é.m. E du moteur est proportionnelle à sa fréquence de rotation n en tr/s (E=K.n) . Calculer pour ce point de fonctionnement : la valeur de la f.c.é.m. E; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . la valeur du coefficient de proportionnalité K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c- Montrer que la fréquence de rotation n (en tr/s), l’intensité du courant I (en Ampère) t la tension d’alimentation U (en volt) sont lié par la relation numérique : n=4.U-0,1.I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d- Démontrer que le moment du couple électromagnétique Tem est proportionnel à l’intensité du courant absorbé par l’induit Tem = K’.I Calculer la valeur du coefficient de proportionnalité K’ et préciser son unité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e- L’expression liant le moment du couple électromagnétique Tem à la fréquence de rotation n (en tr/s) et à la tension d’induit U (en V) peut se mettre sous la forme Tem = a.U – b.n Déduire les valeurs de a et b sans préciser leur unité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 111 Bac 2008 : session de contrôle DOSSIER TECHNIQUE : SYSTEME AUTOMATISE DE MARQUAGE DE BOITES 1- Présentation du système : Le schéma ci-dessous représente un système permettant de tamponner des boîtiers rectangulaires avec deux motifs différents suivant la couleur de chaque boîtier. Ce système est composé de quatre postes : Poste 1 : Une Goulotte d’alimentation permettant d’alimenter le plateau tournant par des boîtiers de couleurs différentes, jaune et rouge. Poste 2 : Une unité de tamponnage 1 permettant de tamponner les boîtiers jaunes. Poste 3 : Une unité de tamponnage 2 permettant de tamponner les boîtiers rouges. Poste4 : Un convoyeur (Tapis roulant) permettant l’évacuation des boîtiers marqués. L’aménage des boitiers aux différents postes est assuré par un plateau tournant 2- Fonctionnement du système de marquage de boîtiers : 2.1. Disposition des capteurs au niveau du plateau tournant Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 112 2.2. Description temporelle La goulotte, située au dessus du plateau tournant, reçoit des boîtiers de deux couleurs différentes, jaune et rouge. L’appui sur le bouton de mise en marche Dcy, provoque la rotation du plateau tournant par un quarts de tour dans le sens horaire pour amener les boîtiers aux différents postes. L’action de marquage des boîtiers jaunes, des boîtiers rouges et de l’évacuation se déroulent simultanément à chaque quart de tour effectué par le plateau tournant. L’unité de tamponnage 1 (poste2), ne fonctionne qu’en présence d’un boîtier jaune (la présence d’un boitier rouge n’a pas d’effet sur ce poste). L’unité de tamponnage 2 (poste3), ne fonctionne qu’en présence d’un boîtier rouge (la présence d’un boitier jaune n’a pas d’effet sur ce poste). L’unité d’évacuation (poste4), ne fonctionne qu’en présence d’un boîtier rouge ou jaune Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 113 2.3. Identification des actionneurs et des capteurs : 2.4. Caractéristiques du moteur Mt4 Le moteur Mt4 du tapis roulant est à courant continu à excitation indépendante et constante : Tension aux bornes de l’induit : U = 100 V Intensité du courant circulant dans l’induit : I=8A Résistance de l’induit : R = 1,25 Ω Fréquence de rotation : n = 1500 tr/min Tension aux bornes de l’inducteur : u = 200 V Résistance de l’inducteur : r = 400 Ω 3- Gestion des pièces dans la goulotte d’alimentation : Un système d’amenage de boitiers (non représenté) permet de placer dans la goulotte 15 boitiers jaunes et 15 boitiers rouges. Pour cela on doit arrêter l’amenage des pièces jaunes dès que le nombre 15 est atteint (le capteur S15j=1), il est de même pour les boitiers rouges(le capteur S15r=1). On désigne par A : le nombre de pièces jaunes et par B : le nombre de pièces rouges et par F la différence absolue entre les nombres de boitiers jaunes et rouges. Pour équilibrer le flux d’amenage des boitiers jaunes et rouges vers la goulotte d’alimentation, on se propose de limiter la différence absolue entre les nombres de boitiers jaunes et rouges à cinq, pour cela on exploite les signaux délivrés par la carte électronique suivante Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 114 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 115 PARTIE ELECTRIQUE : 1. Description temporelle du système En se référant au GRAFCET d’un point de vue système et au tableau d’identification des actionneurs et des capteurs (pages 2/7 et 3/7 du dossier technique), compléter le GRAFCET d’un point de vue de la partie commande. 2. Etude du moteur Mt4 : On donne les caractéristiques n=f(I) et Tu=f(I) à tension d’alimentation U constante et à flux Ф constant. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 116 2.1. Fonctionnement nominal : A partir des caractéristiques nominales de ce moteur, (voir dossier technique page 3/7), calculer : a- la puissance Par absorbée par l’induit : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . b- les pertes par effet joule Pjr dans l’induit : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . c- la puissance utile Pu sachant que l’ensemble des pertes collectives PC valent 80 W. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d- la puissance absorbée par l’inducteur (Pas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e- la puissance absorbée par le moteur. (Pat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . f- le rendement du moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. - Fonctionnement en charge : Lors de l’évacuation d’un boîtier, la vitesse du moteur est 1540 tr/min. A partir des courbes précédentes, déterminer : a / le courant absorbé : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b / le couple utile correspondant à cette charge : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c / le rendement du moteur pour cette charge : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gestion d’aménage des pièces dans la goulotte. En se référant au schéma de la gestion des pièces dans la goulotte, donné au dossier technique page 4/7). Compléter le tableau suivant. On donne : A = 1100 ; B = 1001 calculer F. On donne : A = 1100 ; B = 1101 calculer F. On donne : A = 1100 ; B = 1100 calculer F. F= ………………….. F= ………………….. F= ………………….. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 117 Bac 2009 : Session principale DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE PRODUCTION DU TSP b-2 Etude de la fonction F2 (fonction comptage) b-3 Etude de la fonction F4 (comparaison) Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 118 4- Etude de l’unité de malaxage b- Gestion de l’unité de malaxage Le poste de malaxage est géré par un automate programmable ou un microcontrôleur (16F84A) : on donne ci-dessous les affectations des entrées /sorties correspondantes 2- Commande de l’unité de malaxage : En se référant au dossier technique pages (1/6, 4/6 et 5/6) et aux programmes incomplets ci-dessous, compléter : a- Le GRAFCET d’un point de vue de la partie commande du poste de malaxage ; b- Au choix, le programme sur API du type AEGA020 ou sur API du type TSX 3721 ; c- Le programme en Mikropascal pour le microcontrôleur (PIC 16F84A). NB: Pour le programme sur TSX 3721 on ne tient pas compte de l'initialisation du GRAFCET et de la configuration du temporisateur. PARTIE ELECTRIQUE Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 119 3-2 Comptage du signal : En se référant au document constructeur des circuits 4029 et 7485 donné au dossier technique pages 3/6 et 4/6 compléter le schéma de câblage permettant le contrôle de fin du dosage d’acide dans le réservoir. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 120 BAC 2009 : session de contrôle DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL Le comptage des groupes de quatre pots est réalisé à l’aide d’un capteur optique associé à un compteur binaire selon la synoptique suivante : On utilise un compteur à base de circuit intégré 7493 dont le schéma structurel est le suivant : PARTIE ELECTRIQUE : III- Etude du moteur à courant continu Mt1 Le moteur Mt1 du tapis Tp1 est à excitation indépendante constante, sa résistance d’induit Ra = 0.8 Ω et Il est alimenté par une tension U réglable. A vide, on relève U0 = 48 V, I0 = 1.5 A. 1- Calculer pour ce régime de fonctionnement à vide, les valeurs des pertes collectives : ……………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………… En charge, l’induit absorbe un courant d’intensité constante I a = 12 A. 2- Sous une tension U1 = 51V, le rotor tourne à n1 = 1380 tr/min (vitesse rapide). a- Calculer la valeur de la f.c.e.m E1’. ……………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………… b- Etablir la relation entre E1’ et n (en tr/min) ……………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………… 3- Sous une tension U2 = 24 V, le rotor tourne à n2 (vitesse lente). a- Calculer la valeur de la f.c.e.m E2’. ……………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………… b- Calculer la valeur de la vitesse n2 : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 121 ……………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………… IV- Etude du circuit de comptage Les pots sont empaquetés par lots de 12 groupes (quatre pots par groupe). On désire compter le nombre de groupes en utilisant le circuit intégré 7493 (voir sa structure interne à la page 4/5 du dossier technique). Compléter les deux schémas de câblage afin de réaliser un compteur modulo 12 ère a- 1 solution : le signal issu du capteur est appliqué à l’entrée de l’horloge CP0 b- 2 ème solution : le signal issu du capteur est appliqué à l’entrée de l’horloge CP1 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 122 Bac 2010 : Session principale DOSSIER TECHNIQUE : CADREUSE AUTOMATIQUE PARTIE ELECTRIQUE : IV- Etude des circuits de comptage et de comparaison Compléter le câblage des circuits de chargement du nombre N1, du compteur du nombre N2 et du comparateur de N2 à N1. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 123 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 124 Bac 2010 : session de contrôle DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE FABRICATION DE COUVERCLES EN BETON 1- Présentation du système Le système ci-dessous sert à fabriquer des couvercles en béton destinés à la fermeture des fosses d’inspection des caniveaux de passage des câbles téléphoniques souterrains. 2- Description du système Le système de fabrication de couvercles en béton comporte 5 postes: Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 125 Poste de malaxage et de dosage : L’approvisionnement en mortier (ciment, gravier et sable) est assuré par le tapis roulant (T1). Ce mortier est maintenu en mouvement dans un malaxeur entraîné par un moto réducteur frein Mt1. Un dispositif de dosage placé au fond du malaxeur permet de délivrer la dose de mortier nécessaire à la production d’un couvercle. Poste de pressage : Une presse hydraulique entraînée par un vérin double effet C3 permet de presser le mortier dans le châssis moule. Poste de décollage : Un vibreur entraîné par un moteur électrique Mt2 agit pendant un temps t2 pour décoller le couvercle en béton de la paroi de son châssis moule afin de faciliter son démoulage par la suite. Poste de démoulage : La saisie du châssis moule est assurée par des ventouses fonctionnant en dépression. L’ensemble est remonté par le vérin double effet C4. Poste de palettisation : Les couvercles en béton fabriqués sont placés sur des supports palettes et empilés sur 6 niveaux. Après palettisation les couvercles sont transférés vers une zone de séchage. N.B : Le déplacement des châssis moules est assuré par le vérin (C2) entre les trois premiers postes (dosage, pressage, décollage) et par un tapis roulant (T2) pour les deux derniers (démoulage, palettisation). 3- Fonctionnement du système : La zone d’étude se limite aux postes de dosage, de pressage, de décollage et de démoulage. L’opérateur prépare la machine en mode semi-automatique en réalisant les trois premiers couvercles puis il lance la marche automatique de l’unité par action sur le bouton de départ cycle selon le GRAFCET d’un point de vue du système suivant : L’alimentation du malaxeur en mortier et le mélange de ce dernier sont décrits par d’autres GRAFCET. Le fonctionnement des ventouses ne fait pas partie de l’étude. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 126 Tableau d’identification des entrées/sorties PARTIE ELECTRIQUE : 1- Etude du fonctionnement du sous-système zone d’étude En se référant au dossier technique du système, compléter le GRAFCET d’un point de vue P.C. des postes de la zone d’étude. 4- Etude du circuit de comptage Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 127 Pour compter les couvercles stockés sur les supports palettes, on utilise le circuit de comptage suivant : a- Quel est le mode de fonctionnement du compteur : ………………………………………….. b- Donner les équations logiques des entrées D 1, D2 et D3. D1= …………..… D2=…………….… D3= …………….. c- Compléter le chronogramme pour un cycle de fonctionnement. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 128 Bac 2011 : session principal DOSSIER TECHNIQUE : UNITE DE PREPARATION DE MEMBRANES DE PILE A COMBUSTIBLE 1- Présentation du système Le système à étudier (voir figure 1) est destiné à la préparation de membranes d'une pile à combustible*. *Une pile à combustible est un générateur électrochimique équipant les moteurs de certains véhicules électriques. 2- Description du système Ce système comporte essentiellement : - une unité d’entraînement permettant l’avance de la bande de la membrane enroulée sur une bobine B1; cette unité est entraînée par un moteur Mt1. - une unité de découpage assurant le découpage de la membrane à l’aide d’un poinçon entraîné par un moteur Mt2. - une unité de contrôle permettant le contrôle des dimensions de la membrane. - une unité de rangement permettant le rangement des bonnes membranes dans la caisse 2 et des mauvaises membranes dans la caisse 1. 3- Fonctionnement du système Se référer au dossier technique page 1/6 et au tableau d'identification ci-dessous. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 129 A l'état initial, les capteurs ℓ10, s1, s2, s3 et s6 sont actionnés et les moteurs Mt3 et Mt4 sont à l'arrêt. Les moteurs Mt1 et Mt2 sont en rotation continue et ne feront pas l’objet de l’étude fonctionnelle. Une action sur le bouton de mise en marche (dcy) engendre successivement les opérations suivantes : - l'avance de la bande de la membrane durant 2s par accouplement du moteur Mt1 à la bobine B2 à l'aide d'un embrayage frein électromagnétique commandé par un relais électromagnétique KA1. - la sortie de la tige du vérin C1 afin de soutenir la bande de la membrane à découper. L’action sur le capteur ℓ11 entraîne à la fois : la descente du poinçon pour découper la membrane et sa montée jusqu'à ce qu'il actionne de nouveau le capteur s2 ; ces deux mouvements sont obtenus par accouplement du moteur Mt2 au mécanisme de découpage à l'aide d'un embrayage frein électromagnétique commandé par un relais électromagnétique KA2. l'ouverture de l’électrovanne V1(commandée par le relais électromagnétique KA) permettant de maintenir la membrane à l’aide de la dépression générée par la pompe à vide. - la rentrée de la tige du vérin C1 jusqu’à l’action sur le capteur ℓ10. - l'avance puis le recul de l’unité de contrôle entraînée par une vis solidaire de l’arbre du moteur Mt4 permettant ainsi de contrôler les dimensions de la membrane et de délivrer une information logique X telle que : si X = 1, les dimensions de la membrane sont bonnes; ce qui provoque la rotation de 180° du plateau aspirateur entraîné par le moteur Mt3 dans le sens avant jusqu’à l’action sur le capteur s5 (voir figure 4 du dossier technique page 3/6). L’électrovanne V1 se ferme et libère la membrane qui tombe dans la caisse 2. si X = 0, les dimensions de la membrane sont mauvaises; ce qui provoque la rotation de 90° du moteur Mt3 dans le sens avant jusqu’à l’action sur le capteur s4 (voir figure 3 du dossier technique page3/6). L’électrovanne V1 se ferme et libère la membrane qui tombe dans la caisse 1. - la rotation du moteur Mt3 dans le sens arrière jusqu’à l’action sur le capteur s3 et le cycle recommence. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 130 Tableau d’identification 4- Tableaux d’affectation PARTIE ELECTRIQUE : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 131 I- Etude de la commande du système : 1- En se référant au dossier technique (pages 1/6 et 2/6), compléter le GRAFCET d’un point de vue de la partie commande. 2- Déterminer les équations d’activation A et de désactivation D des étapes 6, 8 et 9. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 132 3- En se référant au GRAFCET précédent et aux tableaux d’affectation, page 3/6 du dossier technique, compléter au choix (TSX ou AEG) la liste des instructions relatives aux étapes 6, 8, 9 et à la sortie KA . 6- Données technologiques Compteur/Décompteur synchrone décimal/binaire «CD 4029 » IV- Etude du système de comptage : Les pièces bonnes sont rangées dans la caisse N° 2 de capacité limitée. Un circuit de comptage à base de circuits intégrés 4029 incrémenté par le capteur S5, Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 133 permet de compter le nombre de ces pièces en vue de leur emballage. Lorsque ce nombre désiré est atteint, un avertisseur sonore retentit pour avertir l’opérateur et remettre automatiquement le compteur à zéro. La figure ci-dessous représente le schéma de câblage de ce compteur. En se référant au document constructeur du compteur 4029 (Dossier technique page 4/6) et au schéma de câblage du compteur ci-dessus : 1- écrire l’équation logique de PL : PL = ………………………………………………… 2- compléter le tableau suivant relatif à l’état d'activation de PL 3- déduire le modulo de ce compteur matérialisant la capacité de la caisse N°2 : Modulo ……………. Bac 2011 : session de contrôle DOSSIER TECHNIQUE : MACHINE DE DÉBITAGE DES CEINTURES 4-2/ Etude du moteur Mt2 Afin de gérer les longueurs du ruban, on utilise un moteur pas à pas, qui, suivant le nombre d’impulsion qu’il reçoit durant un intervalle de temps bien déterminé, entraîne la longueur à couper. Le schéma électronique suivant présente la commande du moteur Mt2. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 134 La séquence d'alimentation des différentes phases est donnée par le chronogramme suivant Les 4 phases du moteur sont commandées avec deux bascules D intégrées dans le circuit intégré 4013 PARTIE ELECTRIQUE : I.2 – Recherche du point de fonctionnement du moteur Mt1 Le moteur de déroulement du ruban est un moteur à courant continu à excitation indépendante dont on néglige les pertes constantes et pour lequel on considère le flux constant. Lorsqu’il tourne à une vitesse de 900 tr/mn, la force contre électromotrice est E’= 180V, la résistance interne de son induit est R= 1,91 Ω. ≈ 6/ Sachant que E’= N..n = K.n avec E' en V et n en tr/s a- Déduire la valeur de K (en V/ tr/s) …………………………………………………………………………………………………………………………. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 135 …………………………………………………………………………………………………………………………. b- Montrer que son couple électromagnétique peut s’écrire sous la forme Cem=K1.I puis en déduire l’expression de K1 en fonction de K …………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………… c- Exprimer le courant induit I en fonction de U, E’ et R …………………………………………………………………………………………………………………………. d- D’après les deux expressions précédentes, montrer que le couple électromagnétique peut s’écrire sous la forme Cem= a.U – b.n …………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………. e- Calculer a et b …………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………… f- Dans ce que suit on adopte a=1 et b=12. Pour une tension U=200V, calculer le couple électromagnétique pour : * n1= 960tr/mn. ………………………………………………………………………………………………………………………… *n2= 990 tr/mn. ………………………………………………………………………………………………………………………… g- Tracer la caractéristique mécanique : Cem = f(n) sur la figure 1 page 7/8 h- Déduire les coordonnées du point de fonctionnement (n,Cem) n = ……………………………… Cem= ……………….…………… i- Calculer alors la puissance utile par ce moteur. …………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………. II- Etude de la commande du moteur Mt2 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 136 En se référant au schéma électronique et au chronogramme de la page 4/6 du dossier technique : a- Comparer les états logiques de la sortie Q1 à ceux de la sortie Q2, puis en déduire l’expression logique de Q2 en fonction de Q1 Q2= ……………………………………………………………………………………………. b- Comparer les états logiques de la sortie Q3 à ceux de la sortie Q4, puis en déduire l’expression logique de Q4 en fonction de Q3 Q4= ……………………………………………………………………………………………. c- Le générateur de séquences étant élaboré à base de deux bascules D ; compléter la table de fonctionnement des sorties Q1 et Q3 d- Les 4 phases du moteur sont commandées avec deux bascules D. Déterminer les équations des entrées des bascules D1 et D3 e- Compléter le schéma de câblage de la carte de commande réalisée à base d'un circuit intégré 4013. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 137 Bac 2012 : session principale DOSSIER TECHNIQUE : PANNEAU SOLAIRE MOBILE A- Détermination de la position verticale du panneau Pour détecter la position verticale du panneau, le vérin d’élévation est muni d’un codeur absolu associé à une carte électronique permettant de donner, sous forme décimale, l’image de l’angle que forme le panneau avec l’horizontale. Le schéma structurel de traitement des signaux A et B issus du codeur est le suivant. Dossier pédagogique : partie électrique Détermination de l’angle d’élévation Le fonctionnement des circuits intégrés U2 et U4 du schéma structurel donné à la page 3/5 du dossier technique (figure 6) est résumé par le tableau suivant: PL BIN / UP / CE CP MODE 0 X X X X Chargement parallèle 1 X X 0 X Sans changement 1 0 0 1 décomptage décimal 1 0 1 1 Comptage décimal 1 1 0 1 Décomptage binaire 1 1 1 1 Comptage binaire 2-1- Les circuits U2 et U4 fonctionnent-ils en compteur /décompteur binaire ou en compteur/ décompteur décimal ? ………………………………………………………………………………………………………… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 138 2-2- Justifier votre réponse ………………………………………………………………………………………………………… 2-3- Lorsque le panneau bascule vers le haut, le signal Va est en quadrature avant par rapport au signal Vb, par contre durant la phase de basculement vers le bas Va est en quadrature arrière par rapport au signal Vb. 2-3-1- Tracer pour les deux cas (haut et bas) les chronogrammes de la sortie QD de la bascule D ( C.I. U1) puis en déduire le mode de fonctionnement des deux circuits de comptage (compteur ou décompteur). Le circuit U2 et U4 fonctionnent en mode Le circuit U2 et U4 fonctionnent en mode ………………………………………………………….. ………………………………………………………. 2-3-2- En se référant au schéma structurel et au tableau de quelques circuits intégrés à la page 3/5 du dossier technique, compléter le tableau suivant : N ° Circuit Référence Fonction U1 ………………………………… ……………………………………… ………………………………… ……………………………………… U2 et U4 ………………………………… ……………………………………… U3 et U5 ………………………………… ……………………………………… 2-3-3- Les circuits U2 et U4 sont utilisés uniquement en mode décimal (BCD), par quel autre circuit peut-on les remplacer ? ………………………………………………………………………… 3- Etude du moteur à courant continu M1 Caractéristiques du moteur : Les courbes suivantes représentent respectivement les caractéristiques électromagnétique et mécanique du moteur ainsi que la variation du couple résistant Tr : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 139 Le moteur utilisé est à aimant permanent dont les caractéristiques sont : U = 36 V Ra = 0.5 Ω Pour le point de fonctionnement en charge nominale donné par les caractéristiques électromagnétique et mécanique ci-dessus : 3-1- Déterminer le courant absorbé par l’induit et calculer la f.c.e.m E’. …………………………………….………………...………..………………………………………… …………………………………….………………...………..………………………………………… 3-2- Calculer la puissance absorbée par la machine. …………………………………….………………...………..………………………………………… 3-3- Déterminer graphiquement le couple utile Tu (Nm) et la vitesse de rotation n en (tr/min). …………………………………….………………...………..………………………………………… …………………………………….………………...………..………………………………………… 3-4- Calculer la puissance utile fournie par le moteur. …………………………………….………………...………..………………………………………… …………………………………….………………...………..………………………………………… 3-5- Déterminer graphiquement le couple Tem puis déduire la valeur du couple des pertes Tp . …………………………………….………………...………..………………………………………… …………………………………….………………...………..………………………………………… 3-6- Calculer les pertes dites constantes. …………………………………….………………...………..………………………………………… …………………………………….………………...………..………………………………………… Bac 2012 : session principale DOSSIER TECHNIQUE : TAPIS DE COURSE Pour connaître le nombre des impulsions cardiaques par minute, on procède comme suit : comptage des impulsions issues du capteur optique, durant une minute ; lecture et affichage du nombre des impulsions comptées ; remise à zéro (RAZ) du compteur. Puis, un nouveau cycle de comptage recommence. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 140 Le schéma de la carte de commande du système est le suivant : a- Affichage de la zone de travail cardiaque Durant l'exercice d'entraînement physique, l'utilisateur se renseigne sur l'efficacité du programme choisi par trois diodes électroluminescentes fonctionnant comme suit : une Led jaune D1 s’allume pour un exercice inefficace (faible); une Led verte D2 s’allume pour un exercice efficace (Bien) ; une Led rouge D3 s’allume pour un exercice surpuissant (fort) On note Fc : fréquence cardiaque de l’utilisateur en battements/minute Fp : fréquence cardiaque préprogrammée en battements/minute Une comparaison entre Fc et Fp est effectuée pour savoir quelle diode led doit être allumée. Le choix de l’exercice, son efficacité et le numéro du programme choisi sont gérés par un microcontrôleur PIC 16F84A. Dossier pédagogique : partie électrique 4- Etude de la base de temps Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 141 On se propose de faire l’étude de la fonction « gestion de comptage » (voir le schéma structurel donné à la page 3/5 du dossier technique) à base de bascules D en mode synchrone a- Compléter la table de vérité du compteur synchrone modulo 10: Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 142 7. DEVOIRS : Devoir n°1 : gestion de parkings DOSSIER TECHNIQUE : I- PRESENTATION DU SYSTEME TECHNIQUE I.1- Mise en situation du système technique : Dans le cadre de la gestion de parkings extérieurs ouvert 24h/24h, il est nécessaire d'interdire l'accès lorsqu'ils sont complets. Ceci dans le souci d'éviter à l'automobiliste de perdre du temps à circuler dans un parking sans place disponible. Les responsables de la gestion de ces parkings ont choisi d'autoriser ou d'interdire l'accès par l'installation d'une signalisation bicolore (rouge ou vert) à l'entrée de la voie d'accès du parking. Les responsables peuvent savoir en permanence le nombre de véhicules présents, et en cas de travaux ils doivent pouvoir interdire ou modifier le nombre de places disponibles. Disposant d’un parking de Np places, le gardien programme ce chiffre.(0<Np<99). Si le nombre de voitures entrées est égal ou supérieur au nombre de places utilisables, le feu passera au rouge et la barrière se refermera pour interdire l’entrée d’autres voitures. Le gardien peut à tout moment mettre le feu au rouge et fermer la barrière en actionnant l’interrupteur “ feu rouge ”, même si le nombre maximum des voitures n’est pas atteint. Ceci permet d’interdire l’accès pour cause de travaux, d’accident ou pour réserver des places. II- PRESENTATION DE D'OBJET TECHNIQUE : Contrôleur d’accès parking II.1- Schéma fonctionnel de degré 1 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 143 II.2- Description du schéma fonctionnel de degré 1 FP1 : « Détection » :Cette fonction permet de convertir les informations mécaniques récupérées à chaque passage d'essieu, à l’entrée ou la sortie de véhicules. FP2 : « Comptage » :Cette fonction compte le nombre de voitures garées. Ev : est une impulsion au niveau logique haut lorsqu’un véhicule entre dans le parking. Sv : est une impulsion au niveau logique haut lorsqu’un véhicule sort du parking. NV: Mot de 8 bits codé en BCD représentant le nombre de véhicules parqués. FP3 : « Comparaison» :Cette fonction permet de comparer le nombre de voitures garées et le nombre de place de parking afin d’autoriser ou non l’accès aux véhicules. NV: Mot de 8 bits codé en BCD représentant le nombre de véhicules garés. NP: Mot de 8 bits codé en BCD représentant le nombre de places du parking. FP4 : « Signalisation» :Cette fonction permet de signaler aux automobilistes si le parking est complet ou non par l’intermédiaire d’un feu rouge et d’un feu vert. R: Feu rouge signalant l’interdiction d’accès au parking. V: Feu vert signalant l’autorisation d’accès au parking. FP5 : « Initialisation» :Cette fonction permet de réinitialiser le nombre de voitures garées lors de la mise en fonction du système ou après la réparation d’une anomalie. FP6 : « Soustraction» :Cette fonction permet calculer le nombre de places non utilisées . Nr : Mot de 8 bits codé en BCD représentant le nombre de places non utilisées. FP6 : « Visualisation» :Cette fonction permet d'afficher le nombre de voitures garées . FP7 : « Priorité» :Cette fonction permet d’interdire l’accès aux véhicules dans le cas où des problèmes seraient survenus dans le parking. III- Chronogramme du circuit 4510 : compteur-décompteur décimal (BCD) synchrone à 4 bits. IV- comparateur binaire de deux nombre à 4 bits : 7485 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 144 V- Unité arithmétique et logique à 4 bits : 74381 PARTIE ELECTRIQUE : I- Etude de la fonction FP3 : « Comparaison » et de la fonction FP4 : « Signalisation » En se référant au dossier technique pages (2/4 et 4/4) et sachant que Nv = 01001000 (BCD) et Np = 01010000 (BCD), * compléter le schéma de câblage. * indiquer l'état de chaque entrée (mettre 0 ou 1 dans chaque cas) * indiquer l'état des sorties V et R (colorer en rouge R ou bien en vert V) Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 145 II- Etude de la fonction FP6 : « Soustraction » II.1) Le circuit de la fonction FP6 est constitué par un additionneur binaire et un circuit qui permet de déterminer le complément à 2 de Nv selon le schéma structurel II1.a) Sachant que Nv = 00110011(BCD) , déterminer le complément à 2 de Nv : C2(Nv) …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… II1.b) sachant que Np = 50(10) ,déterminer le nombre des places vides dans le parking Nr (en BCD) en réalisant l'opération d'addition binaire suivante : Nr = Np + C2(Nv) …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… II1.c) Vérifier en BCD l'opération d'addition suivante : Nv (BCD) + Nr (BCD) = Np (BCD) …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… II.2 ) On suppose que Nr ,Np et Nv des mots binaires de 4 bits . La fonction FP6 peut être réalisée à partir d'un UAL 74LS381. II2.a) En se referant au dossier technique page (4/4) et au circuit 74LS381, déterminer la valeur des entrées de sélection S0, S1 et S2 pour obtenir la même fonction FP6 qui permet de déterminer le nombre des places non utilisées Nr, ……………………………………………………………………………………………………….. II2.b) On suppose que Np = 1100 et Nv = 1001, Compléter le tableau suivant l'état des entrées de sélection S0, S1 et S2. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 146 III.Etude de la fonction FP2 « Comptage » : III.1 On se référant au dossier technique page (3 /4 ) , déduire à partir du chronogramme du compteur 4510, l'état des sorties Q0 ,Q1 Q2 et Q3 . III1.c) Déduire l'influence de l'entrée de commande U / D sur le mode de fonctionnement du circuit 4510 . …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. III2. a) III2.b) Déduire l'influence de l'entrée de commande PL sur le mode de fonctionnement du circuit 4510. …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………. III3. a) III3.b) Déduire l'intérêt de la sortie Tc du circuit 4510 . …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 147 …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. III.4- On désire réalisé la fonction comptage ( voir dossier technique ) à base du circuit 4510 , tel que : * Si une voiture entre dans le parking le circuit 4510 s'incrémente. * Si une voiture sort du parking le circuit 4510 se décrémente. III4.a) Etudier l'état des sorties du circuit 4510 suivant l'état des capteurs Ev et Sv. III4.b) Exprimer U / D et Cp en fonction de Ev et Sv . U/D = ……………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. Cp = …………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. III4.c) Compléter le logigramme de U /D et de Cp. III.5 Sachant que le nombre des places est Np = 50 : III5.a) réaliser un compteur à base du circuit 4510 qui permet de compter le nombre des voitures entrantes dans le parking. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 148 III5.b) réaliser un décompteur à base du circuit 4510 qui permet de décompter le nombre des voitures sortantes du parking Sv Devoir n°2 : trieur de monnaie DOSSIER TECHNIQUE : 1 – Présentation : Le « trieur de monnaie » est une machine qui permet de trier, de compter et de mettre en rouleau des pièces de monnaie. Elle est particulièrement destinée aux sociétés ayant un traitement de monnaie ne nécessitant pas l'investissement d'un système lourd. Cette machine est idéale pour la vérification des caisses d'un supermarché, d'un commerce utilisant beaucoup de monnaie (boulangerie, taxiphone …). Cette trieuse/compteuse de pièces permet de connaître en temps réel le nombre de pièces et le montant total de chaque rouleau. Elle calcule également le montant total de pièces présentes dans la machine. Les montants de chaque colonne ainsi que le total sont affichés sur l’écran LCD en façade de l’appareil Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 149 L'heure est aussi affichée sur l'écran de la machine et il est également possible de passer en mode "Alarme" afin d'utiliser la machine comme réveil. 2 - Fonctionnement du trieur de monnaie : L’utilisation du trieur est très simple. L’appareil peut être alimenté sur piles ou sur secteur. Il suffit de déposer les pièces dans le couvercle, de mettre le trieur sur ON puis d’attendre que le tri soit fini. Basculer ensuite le bouton sur OFF pour afficher le montant total ou par goulotte. Pour récupérer les pièces il suffit d’ouvrir le tiroir. Lorsqu’on le referme le compteur se remet à zéro 3- Référence : Site internet : http://infoweb-si.perso.neuf.fr/sequencesisi.html 3 – Etude de la détection des pièces : Le trieur de monnaie permet en fonction de la forme des pièces de ranger et de compter celles-ci dans des goulottes adaptées à leurs valeurs PARTIE ELECTRIQUE : I. Etude de circuit de comptage des pièces de monnaie : Le circuit de comptage des pièces de monnaie dans une goulotte permet, grâce à deux boutons a et b, de sélectionner un mode de fonctionnement (voir table cidessous) : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 150 1) Eude d’un circuit de comptage qui nous permet de compter 4 pièces de monnaie dans une goulotte : a- / Compléter la table de comptage suivant l’état de a et b. b-/ Compléter la table de fonctionnement de deux bascules Q0 et Q1 . c-/ Compléter la matrice des entrées de chaque bascule : (8*0,25pt) d-/ Compléter le schéma de câblage pour ab =10, à l’aide circuit 74LS114 qui est constitu par deux bascules (1Q et 2Q ). J0 = ………………….…. , K0 = …..………………., J1= ……..…………….. , K1= …………………......, Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 151 II.Etude du circuit de calcul du montant total : Le trieur permet de calculer le montant total ou par goulotte . on se limite dans notre étude au calcul de la somme contenue dans trois goulottes . Sg1 : somme des pièces de monnaie de type 5 millimes . Sg2 : somme des pièces de monnaie de type 10 millimes. Sg3 : somme des pièces de monnaie de type 20 millimes. Stot : somme du montant total de trois goulottes : Stot = Sg1 +Sg2 + Sg3 Le circuit utilisé est un additionneur de deux nombres binaires à 4 bits de référence : 74LS83. On donne la structure interne du circuit intégré 74LS83 : Sachant que : S0 : somme de deux bits a0 et b0 C1 : retenue de sortie de la somme de deux bits a0 et b0 Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 152 On demande de : 1) a-/ Exprimer F0 en fonction de a0 et b0 . F0 = ……………………………………………………………………………………………………………... …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… b-/ Identifier la sortie F0 : ………………………………………………..……………………………………………… c-/ Déduire l’expression de S0 en fonction de a0,b0 et C0. S0 = …………………………………………………………………………………………. 2) Exprimer la retenue C1 en fonction de a0,b0 et C0 . C1 =……………………………………………………………………………………………………………... …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… 3) Sachant que Sg1 = 1011(2) , Sg2 = 0111(2) et Sg3 = 1000(2) a-/ excuter l’opération d’addition suivante : Stot = Sg1 +Sg2 + Sg3 …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 153 b-/ Compléter le schéma de câblage de deux sommateurs qui permet de calculer l’opération d’addition précédente ( Stot = Sg1 +Sg2 + Sg3 ) et indiquer le niveau logique ( 0 ou 1) de chaque pin . III.Etude du circuit de comparaison : 1) Le circuit ci-dessous permet de stopper la machine pour une somme de monnaie prédéfinie. Sachant que le circuit intégré 7485 est un comparateur de deux nombres binaires à 4 bits On demande de : 1) Compléter le tableau suivant : 2) Déterminer la valeur, en millime, à partir de laquelle le moteur s’arrête ?. Sachant que le circuit de comptage des pièces de monnaie est un compteur à 8 bits (de Q0 à Q7) qui s’incrémente de 1millime à chaque impulsion d’horloge H. …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 154 Devoir n°3 : Microcontrôleur PIC 16F84A DOSSIER TECHNIQUE : Présentation du microcontrôleur PIC 16F84A de Microchip 1-/Présentation : Le fabricant de circuits intégrés Microchip a développé et fabriqué une gamme très large de microcontrôleurs. Parmi eux, le PIC 16F84A. Ce microcontrôleur s’est très vite répandu, et reste aujourd’hui l’un des plus utilisé dans le monde de l’électronique amateur. Pourquoi : sans doute pour de multiples raisons : facilité de mise en œuvre du composant facilité de programmation grâce à un jeu d’instruction limité (35) faible coût du composant Ce qui fait qu’actuellement il existe une multitude de kit ou montage les utilisant : du chenillard simple pour piloter des LED, jusqu’au contrôle de LCD. 2-/Architecture interne du PIC 16F84A : Les mémoires : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 155 Il possède une zone de mémoire flash pour stocker le programme (1024 mots), une zone de ram (68 octets) pour les variables et une zone d’EEprom (64 octets) pour stocker des données non volatiles qui seront donc conservées après une coupure d’alimentation. Les entrées /sorties : input /ouput (IO) Nous trouvons 2 ports A et B : le port B est composé de 8 entrées sorties (IO paramétrables par logiciel) et un port A composé de 5 entrées sorties uniquement. En tout le nombre d’entrées sorties est de 5+8=13. Chacune de ces entrées sorties peut alimenter une LED et le courant maximal disponible est donné inférieur à 25mA. Pour driver des composants demandant plus que ce courant, il faudra alors penser à placer un driver externe. Le compteur programme ou compteur ordinal ou pointeur programme : cherche toujours l’adresse de la prochaine instruction à exécuter dans la mémoire programme L’Unité Arithmétique et Logique (UAL) : Le rôle de l'Unité Arithmétique et Logique " UAL " est de réaliser des opérations logiques et arithmétiques de base. UL : unité logique : réalise des opérations logiques : ET, OU, NON, XOR, … UA : unité arithmétique : réalise des opérations arithmétiques : Addition, soustraction … Exemple d’une UAL intégré : 74 181 est Une UAL de 4 bits avec 4 entrées de sélection réalisant 32 opérations logiques et arithmétiques Symbole & Brochage: Table de fonctionnement: Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 156 D’après : http://www.electronique-radioamateur.fr/elec/composants/pic16f84amicrocontroleur.php PARTIE ELECTRIQUE : I-Etude de l’unité arithmétique :(UA) l’unité arithmétique permet de réaliser des opérations arithmétiques :Opération d’addition , opération de soustraction et complément à deux. 1-/ Soient A et B deux mots binaires de 4bits : A= 1011(2) et B= 100(2) . a) Réaliser l’opération d’addition binaire suivante :F1= A+B. (exposer la methode) ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… Réaliser l’opération de soustraction binaire suivante :F2=A-B. (exposer la methode) ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… Réaliser l’opération d’addition en BCD : F3 = A+B. (exposer la methode) ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 2-/ Déterminer, sur un format de 4bits, : a) le complément à 2 de A : C2(A) : Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 157 ……………………………………………………………………………………………………………………………… b) le complément à 2 de B : C2(B) : ……………………………………………………………………………………………………………………………… c) le complément à 2 de F1 : C2(F1) : ……………………………………………………………………………………………………………………………… 3-/ a) Calculer F4 = A + C2(B) ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… b) Comparer F2 et F4 et conclure : ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 4-/ Compléter le schéma de câblage qui permet de simuler l’opération arithmétique : F2 =A-B en utilisant le circuit intégré 74HC283 (additionneur binaire à 4bits ). 5-/ Programmer l’UAL pour obtenir les opérations suivantes et déduire la valeur de F. II- Etude de la sortie de l’UAL : (A=B) : 1-/Quel est le rôle de la broche 14 (on le note H) du circuit UAL 74LS181. Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 158 ………………………………………………………………………………………………………. 2-a/ Étudier la table de vérité 2-b/ Déduire l’expression de : H = …………………………………………………………………………………………………. 3-a/ transformer S1 H avec des portes NAND à deux entrées. H= ……………………………………………………………………………………………………..……… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 3-b/ Tracer le logigramme. 4-a/ transformer H avec des portes NOR à deux entrées. H = ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… 4-b/ Tracer le logigramme III- Etude du compteur programme: Le compteur programme cherche toujours l’adresse de la prochaine instruction à exécuter dans la mémoire programme. Remarque : l’adresse d’une case mémoire s’exprime en héxadécimal. 1-a/ Ce compteur est à base des bascules JK , compléter le schéma de câblage pour obtenir un compteur modulo 0C(16) (= adresse de la prochaine instruction) : (exposer la méthode).………………………………………………………………………………………… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 159 1-b/ Ce compteur est à base d’un circuit intégré 7493, compléter le schéma de câblage pour obtenir un compteur modulo 0C(16) (= adresse de la prochaine instruction): (exposer la méthode). ……………………………………………………………………………………………………………………………… 1-c/ Ce compteur est à base de deux circuits intégrés 7493, compléter le schéma de câblage pour obtenir un compteur modulo 46(16) (= adresse de la prochaine instruction): (exposer la méthode). ……………………………………………………………………………………………………………………………… 2/ Ce compteur est à base de deux circuits intégrés 7490, déterminer le modulo de ce compteur (= adresse de la prochaine instruction) : (exposer la méthode). ……………………………………………………………………………………………………………………………… Livret : Cahier d’électricité : Cours, exercices et devoirs -4ème A. Technologique « G.E. » Page 160