Francois

u minimum (2^3 =8 > 6)

On donne la caractéristique du CAN du scooter :

En déduire :

a- Le nombre de bits de ce CAN. : 8 bits (2^8 = 256 soit bien une plage de 0 à 255)

b- La résolution q q=5/255 = 19,6mv

On donne N = int ( Ve ) avec 0< N <= 255 (N entier, int signifie « partie entière » )

. q

c- Calculer les valeurs N1 à N7 correspondant aux tensions ci-dessous :

1,71V 2,2V 2,69V 3,19V 3,69V 1,23V 4,18V

N1 = int(1,71/0.0196) = 87 . N2=int(2,2/0,0196) = 112 . N3=137 . N4=162 . N5=188 N6=62 N7=213

Etude du capteur de vitesse de la roue arrière du scooter

La vitesse de rotation de la roue arrière (motrice) doit être connue par l’UCE (carte mère) afin de pouvoir gérer correctement la puissance à commuter au moteur.

Lorsque la roue (rayon R = 20cm) tourne, elle entraine via un réducteur un disque métallique munie de 8 dents. Chaque fois qu’une dent passe devant le capteur magnéto-électrique , un signal alternatif (pseudo sinusoidal) est généré (voir caractéristique de Ucap ci-après ).

Lorsqu’on fait tourner la roue d’un tour, le disque (codeur) tourne de 3,75 tours (approximativement)

1- Calculer le nombre d’impulsions capteur lorsque la roue fait 1 tour :

N=3,75*8= 30 impulsions

2- Calculer la fréquence du signal capteur lorsque la moto roule à 45km/h

Vitesse de la moto : 45km/h = 45*1000/3600 = 12,5m/s

Vitesse roue : 12,5/(2*pi*R) = 12,5/(2*3.1415*0.2) = 9,94 tr/s

D’où : Fréquence signal capteur = 30*9.94 = 298Hz

Il est nécessaire de « mettre en forme » le signal capteur pour qu’il puisse être traité par le microcontrôleur. On se propose d’ étudier un montage réalisant ce traitement :

On done Vd1=0,6V Vd2=vd3 = 2V (led jaune)

L’amplitude du signal Ucap variant avec la vitesse de rotation, (de 3 V à basse vitesse à 40V à pleine vitesse) , il est nécessaire de l’écrêter pour ne pas endomager l’électronique. C’est le rôle des diodes d1 à d4.

Calculer l’amplitude maximale (positive) et minimale (en négatif) de Ve. : Vemax= Vd1+Vd2+Vd3 = 0,6+2+2 = 4,6V . Vemin = -0.6V (diode d4 anti-parallèle)

Par quel composant unique pourriez vous remplacer ces 4 diodes ? Par une zener 4,6V

Le transistor T fonctionne en saturation et sert essentiellement à amplifier le signal à basse vitesse . Le trigger 4093 permet d’obtenir un signal bien carré.

A partir de l’analyse du branchement du transistor, Indiquer l’amplitude de Vce (voir graphe de Vce ci-dessous) : 5V (car Rc est raccordé au 5V)

Lorsque Vce=0 , indiquer si le transistor est bloqué ou saturé .  saturé !!!

Tracer le graphe de Vs, sachant que la caractéristique du 4093 est la suivante :

(on tracera les seuils 2V et 3V du trigger sur Vce et on projettera les intersections sur le graphe de Vs pour pouvoir tracer sa caractéristique. On précisera l’amplitude de Vs)

Pour déterminer la vitesse de la roue motrice, on compte le nombre d’impulsions générées par le capteur en 1 seconde et on en déduit la vitesse par calcul. Voici l’algorithme :

Do

Compteur = 0……. ‘ Initialisation du compteur

For t1=1 to n1 2 μs ‘ temporisation

For t2 = 1 to 255 2 μs ‘ Note : la variable compteur s’incrémente pendant la tempo

Next t2 1 μs ‘ grâce à une routine d’interruption non décrite ici

Next t1 1 μs

Vitesse_roue = compteur*2,064 ‘ A compléter (en tr/min)

Vitesse_moto_ms = 0.0433*compteur ‘ A compléter ( en m/s)

Vitesse_moto_km = 0.155*compteur .‘ A compléter ( en km/h)

Loop

Calculer la valeur de n1 pour avoir une temporisation de 1s (+/- 0.05s) . Indiquer le format de la variable n1 que vous choisirez (8 bits ou 16 bits)

Durée Boucle interne : 255* (2+1)μs = 765μs

d’où n1 = 1s/0.000765 = 1307 . Format variable n1 : 16 bits (2^16> 1307 )

b- Afin de déterminer la relation entre vitesse roue et compteur, on effectue une mesure à petite vitesse.

Le tachymètre, monté sur la roue motrice du scooter, indique 128 tr/min

La variable « compteur » vaut alors 62 . (cela correspond donc à une fréquence du signal capteur de 62 impulsions / seconde puisque la mesure se fait pendant 1seconde (ou encore 62Hz))

 En déduire, par une règle de proportionnalité (règle de 3) la formule vitesse_roue en (tour/min) en fonction de la variable compteur.

128tr/min  62

Vitesse_roue  compteur

Vitesse_roue = compteur*128/62 (=compteur * 2.064)

Puis, en déduire les formules vitesse_moto (vitesse linéaire en m/s et en km/h) sachant que le rayon de la roue est de 20cm.

Vitesse_moto = 2*pi*R* vitesse_roue/60 = 2*3.14*0.2*vitesse_roue/60 =0.021*v_roue = 0.021*2.064*compteur = 0.0433*compteur (en m/s)

Vitesse_moto (en km/h) = (0.0433*3600/1000 )* compteur = 0.155*compteur

Vérifier que pour compteur = 62, vous trouvez une vitesse de 9,6km/h

Vitesse_moto (pour compteur=62) = 0.155*62 = 9.66km/h ok

Etude de la commande moteur

Note : batterie 100ah (3 bloc de 6V mis en série). D7 : diode de « récupération »

L’accélérateur de la moto agit sur un potentiomètre qui renvoie au microcontrôleur l’information « vitesse ». Le microcontrôleur va alors piloter les transistors T1 et T2 qui commutent la puissance au moteur . T1 agit au niveau de l’induit, et T2 au niveau de l’exitation (flux magnétique)

Uacc étant une tension image de la position du potentiomètre (et donc de l’accélérateur), indiquer si elle est de nature logique ou analogique : ANALOGIQUE

On suppose α la position de l’accélérateur (α compris entre 0 et 1). Donner l’expression de Uacc en fonction de α et Vcc (Vcc=5V) : Uacc = α.Vcc

4- La commande du moteur se fait à la fois au niveau de l’induit et de l’inducteur (exitation)

Exitation : A basse vitesse (ou au démarrage), le flux magnétique (exitation ou inducteur) doit être maximum pour avoir un couple plus important. Dès que la vitesse de rotation du moteur atteint une valeur minimale, le flux magnétique est diminué de moitié (on gagne en vitesse mais on perd en couple).

Induit : La modulation du courant dans l’induit permet une variation continue de la vitesse.

Les chronogrammes ci-dessous donnent un exemple de fonctionnement en basse et en haute vitesse :

Compléter les signaux Vds et Uex (les transistors MOSFET T1 et T2 fonctionnent en commutation, Vds =0 lorsqu’ils sont saturés)

On notera, loi des mailles : Ubat = Uex + Vds = 18V

Rappeler le schéma équivalent d’un moteur à courant continu . Donner la relation liant la fem, (noté E), la résistance d’induit (noté R) , le courant moteur (noté I) et la tension aux bornes du moteur (noté Um)

INCLUDEPICTURE "../../../../Mes%20sites%20Web/cours/moteur_c_continu4.gif" \* MERGEFORMATINET

De quoi est l’image de la fem ? La fem (E) est l’image de la vitesse de rotation n et le couple moteur est l’image du courant I ?

Quelques rappels :

Force électromotrice E = k.n.INCLUDEPICTURE "../../../Mes%20sites%20Web/cours/phi.gif" \* MERGEFORMATINET (E : en volt, n : vitesse de rotation en tour/s (hz), k : cste moteur, INCLUDEPICTURE "../../../Mes%20sites%20Web/cours/phi.gif" \* MERGEFORMATINET : flux magnétique )

Loi d'ohm : U = RI + E

Exprimer n en fonction U, Ri, k et INCLUDEPICTURE "../../../Mes%20sites%20Web/cours/phi.gif" \* MERGEFORMATINET