UTBM chaines de mesures automatisees 2007 imap

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UV : MC57 Nom : Capteur de force Médian A07 Signature : Questionnaire 1 Soit une jauge de contrainte J montée sur une lame en traction (comme 1montré sur la figure 1). Cette jauge d’une valeur nominale (au repos) R =1200 Ω possède un facteur de jauge de K=179. Le métal constituant la c08 -2lame possède un module de Young E=15 x 10 N.m et un coefficient de Poisson dev =0.333 . J2J1 Figure 1 Rappel : les équations de déformation pour déformation longitudinale et transversale respectivement sont données par : 4F ε =⊥ 2 2πE(D -d ) 4F ε =- ν= 2 2πE(D -d )UV : MC57 Médian A07 Page : 1/4 1) En posant que le diamètre extérieur « D » est égal à 2 fois le diamètre intérieur « d », calculer la dimension de la lame pour qu’une force de -61500 N génère une déformation unitaire longitudinale de ε =10 . ⊥ 2) Si la jauge J1 est montée dans un pont de Wheatstone (Voir figure 2) avec 3 autres résistances de 1200 Ω, et que ce pont est alimenté par une tension d’excitation E =12 Volts, s R R1 2+ Es B V mR Rc 3A Figure 2 : Pont de Wheatstone UV : MC57 Médian A07 Page : 2/4 a) quelle sera la tension de sortie V générée par le pont dans ce mcas. ∇RJ1b) Calculer la variation relative de la résistance de la jauge RJ1dans la situation décrite en 1) UV : MC57 Médian A07 Page : 3/4 3) Si une autre ...
Publié le : jeudi 21 juillet 2011
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UV : MC57 Nom :  Capteur de force Médian A07 Signature : Questionnaire 1 Soit une jauge de contrainteJ1 montée sur une lame en traction (comme montré sur la figure 1). Cette jauge d’une valeur nominale (au repos) Rc0=1200possède un facteur de jauge deK=179.Le métal constituant la 8 2 lame possède un module de YoungE=15 x 10 N.met un coefficient de Poisson dev=0.333.
J2
J1
Figure 1 Rappel : les équations de déformation pour déformation longitudinale et transversale respectivement sont données par : 4F ε= 2 2 π)- d E( D 4F ε=-ν =2 2 πE( D - d )
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1)égal à 2 fois le diamètreEn posant que le diamètre extérieur « D » est intérieur « d », calculer la dimension de la lame pour qu’une force de -6 1500 Ngénère une déformation unitai deε=10. re longitudinale
2)Si la jaugeJ1est montée dans un pont de Wheatstone (Voir figure 2) avec 3 autres résistances de 1200, et que ce pont est alimenté par une tension d’excitation Es=12 Volts,
+ Es
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R1
Rc
R2
R3
Figure 2 : Pont de Wheatstone
B
Vm
A
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a)quelle sera la tension de sortieVmgénérée par le pont dans ce cas.
RJ 1 b)Calculer la variation relative de la résistance de la jauge R J 1 dans la situation décrite en 1)
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3)Si une autre jaugeJ2(identique àJ1) était ajoutée et orientée à 90° (pour mesurer la déformation transversale) par rapport à celle montrée sur la figure 2 et connectée à la place de la résistance R1, RRJ 1 J 2 a)calculer les variations relatives le cas d’une forceet dans R R J 1 J 2 F=300N ainsi que les nouvelles valeurs des résistancesR etR. J 1 J 2
b)quelle serait la tension en sortie du pont dans ce cas ?
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UV : MC57 Nom : Capteur de force intelligent Médian A07 Signature : Questionnaire 2 Introduction: On dit qu’un capteur est intelligent lorsqu’il est capable de convertir en numérique la grandeur à acquérir, éventuellement d’effectuer des traitements et de communiquer avec un calculateur (généralement un PC). On donne en annexe 1 le schéma de principe de la chaîne d’acquisition et de transmission d’un capteur de force à jauges de contraintes, la tension Vm provenant d'un pont de Wheatstone(voir Questionnaire 1). Hypothèses d’étude et données techniques: -On souhaite transférer les échantillons de mesure à l’aide d’une liaison série RS232 à une vitesse de 19200 Baud. La communication sera gérée en mode interrogatif (test de l’indicateur « RI » pour savoir si l’octet attendu vient d’être reçu et test de l’indicateur « TI » pour savoir si la transmission de l’octet envoyé est terminée) -La période d’échantillonnage sera réalisée grâce au « Timer 0 » du micro-contrôleur 8051 configuré en mode2, géré en mode interruptif (par programme d’interruption), avec une périodicité des interruptions le plus proche possible de 200µS. La valeur de la période d’échantillonnage notée Te sera un multiple de la période des interruptions. Question 1 :Sachant que la transmission d’un échantillon de mesure se fait sous la forme de 5 codes ASCII d 8bits (3 pour la valeur de l’échantillon en DCB codé ASCII suivi du code ASCII de « CR » puis du code ASCII de « LF »), déterminer la fréquence d’échantillonnage maximale si on souhaite que la vitesse de transmission choisie permette le transfert du flux de données.FeQuestion 2 :Définir les initialisations à faire (dans la partie « Initialisations » de la « Fonction principale ») qui permettront l’utilisation de la communication série suivant les hypothèses données. Explications et justifications:// Programme en C51 // Fonction principale main() {// Initialisations // Pour initialiser la liaison RS232
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Question 3 Définir les initialisations à faire (dans la partie « initialisations » de la « Fonction principale) qui permettront le fonctionnement du « Timer 0 » suivant les hypothèses données. On précisera l’erreur de quantification.
Explications :
// Dans programme en C51 // Dans la fonction principale main() {// Initialisations // Pour initialiser le Timer 0
Question 4 On souhaite gérer la conversion Analogique/Numérique dans la boucle principale en mode interrogatif et ce continuellement. Compléter le programme correspondant à cette partie en tenant compte des déclarations imposées et des explications données.
Explications : Dans la fonction principale Dans les initialisations Démarrer une conversion Dans la boucle principale SIConversion terminéeAlors- mettre en mémoire le résultat de conversion  (dans la variable « C_Valeur_Mesure ») - redémarrer une nouvelle conversion Sinoncontinuer)rien (donc
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// Programme en C51 // Dans les déclarations // des variables bit Dem_Conv,Fin_Conv ; char B_Result_Conv _at(0x80) ; //Adresse port P0 char C_Valeur_Mesure; // Dans la fonction principale main() {// Initialisations //Dans Boucle pricipale do {  // Pour la conversion analogique vers numérique  } while(1); // Fin de la boucle principale } // Fin de la fonction principale
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Question 5 Compléter le programme correspondant à la fonction d’interruption associée au « Timer 0 » en tenant compte des déclarations imposées sachant que l’on souhaite une période d’échantillonnage le plus proche possible de 2mS.
// Programme en C51 Explications : // Dans les déclarations // des constantes Dans les déclarations # define Valeur_Te // des variables Pour obtenir Te = 2mS bit F_Echant_Acquis, F_Autorise_Acquisition ; char C_Valeur_Echant_Acquis,C_Valeur_Mesure; unsigned char Cptr_Passage ; // Fonction d’interruption void interrupt 1 Base_de_Temps() Dans la fonction d’interruption { Siacquisition autoriséeAlors Incrémenter le compteur passage en interruption  Sicompteur passage en interruption est égal à la valeur souhaitée Alors- Réinitialiser le compteur passage à 0- Transférer la valeur de mesure dans la valeur échantillon- Mettre à 1 l’indicateur de prise d’échantillon  Sinonrien Sinonrien} // Fin fonction d’interruption Question 6 Compléter la partie de programme correspondant à la traduction, quand il le faut, de l'échantillon acquis en ASCII // Programme en C51 Explications : // Dans les déclarations // des variables Dans les déclarations bit Dem_Conv,Fin_Conv ; bit F_Autorise_Acquisition ,F_Echant_Acquis ; bit F_Emission_en_cours ; char B_Result_Conv _at(0x80) ; //Adresse port P0 char C_Valeur_Echant_Acquis,C_Valeur_Mesure; unsigned char B_Rang_Carac_Emis,Cptr_Passage ; char TC_Caract_A_Transmettre[ ] ; // Dans la fonction principale main() {// Initialisations Dans la fonction principale Dans les Initialisations //Dans Boucle pricipale do { Dans la boucle principale SiEchantillon acquisAlors  Siaucune transmission en coursAlors  -traduire l’échantillon en ASII et initialiser le tableau  - Autoriser la transmission de l’échantillon  - Initialiser rang caractère en émission à 0 Sinon rien Sinonrien.  } while(1); // Fin de la boucle principale } // Fin de la fonction principale
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Question 6 Compléter la partie de programme correspondant à la gestion de la liaison série sachant que :  - la réception de code ASCII du caractère «?» entraîne le démarrage de l’acquisition / transmission  - la réception de code ASCII du caractère «!» entraîne l’arrêt de l’acquisition / transmission  - les codes ASCII des caractères correspondant à l’échantillon à transmettre ont été rangés dans un tableau de caractères
Explications : Dans les déclarations Dans la fonction principale Dans les Initialisations Dans la boucle principale Siun caractère a été reçu AlorsRemettre à 0 l'indicateur de réception Si?le code ASCII du caractère reçu est celui du caractère AlorsAutoriser les acquisitions / transfert Sinon rien  Si!le code ASCII du caractère reçu est celui du caractère Alors Inhiberles acquisitions/ transfert Sinon rien Sinonrien Siune transmission d'échantillon est en coursAlors  Sila transmission du caractère en cours est terminée  Alors- Activer la transmission du code ASCII du caractère suivant  - Incrémenter le rang  -Sile rang est supérieur à la valeur maxi  Alors inhiber l'autorisation de transmission  Sinonrien.  Sinonrien. Sinonrien.
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// Programme en C51 // Dans les déclarations // des variables bit Dem_Conv,Fin_Conv ; bit F_Autorise_Acquisition ,F_Echant_Acquis ; bit F_Emission_en_cours ; char B_Result_Conv _at(0x80) ; //Adresse port P0 char C_Valeur_Echant_Acquis,C_Valeur_Mesure; unsigned char B_Rang_Carac_Emis,Cptr_Passage ; char TC_Caract_A_Transmettre[ ] ; // Dans la fonction principale main() {// Initialisations //Dans Boucle pricipale do {  } while(1); // Fin de la boucle principale } // Fin de la fonction principale
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ANNEXES Annexe 1 :de principe de la chaîne d’acquisition et de transmission Schéma D[0..7] 8 Bits P0Amplificateur Reciever P3.0  d’adaptation RXD Convertisseur Va Numérique Analogique P3.1 TXD Driver P1.0 Dem_Conv P1.1 Fin_Conv Quartz 11,059 Mhz Micro_Contrôleur 8051 Annexe 2 : Chronogramme de principe de fonctionnement du Convertisseur  Analogique/Numérique
Dem_Conv
Fin_Conv
Début de la conversion
Fin de la conversion
A
Vm B
Remarques : - La conversion débute après détection d’un front descendant sur l’entrée « Dem_Conv ». La durée pendant laquelle le signal « Dem_Conv » reste à 0 n’a donc pas d’influence. - Le résultat de la conversion n’est disponible sur les sorties D[0..7] qu’après le retour à 1 de la sortie « Fin_Conv ». - La tension Va étant située dans la plage -10V à +10V , le résultat numérique de conversion sera un entier relatif sur 8 bits
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