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I Prentation de l'entreprise

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					                       SOMMAIRE

          CHAPITRE 1 : Présentation générale

1 L’entreprise                                            p.3
2 la lunette Jean Rösch                                   p.4

  2.1 Historique                                          p.4

  2.2 Le mouvement du soleil                              P.6

  2.3 Le rôle de la table équatoriale                     p.7

  2.4 Les mouvements de la table équatoriale              P.9



            CHAPITRE 2 : Etude du système


 1 La présentation du projet                             P.11

     1.1 Le cahier des charges et contrat                P.12
     1.2 L’équipement existant         (E)               P.19
     1.3 Le nouveau fonctionnement (E)                   P.20
     1.4 Planning annuel de déroulement du projet (E)     P.24


  2 Choix de l’appareillage                              P.25
      2.1 Axes alpha                                     p.25
          2.1.1 L’embrayage (E)                          p.25
          2.1.2 Moteur asynchrone (E)                    p.28
          2.1.3 La commande (E V)                        p.30
          2.1.4 Choix du contacteur de ligne (E V)       p.33
          2.1.5 Moteur pas à pas et fonctionnement (E)   p.35


                              Page 1
         2.2 AXE delta                                           p.40

             2.2.1 Moteur à courant continu         (V)          p.40

         2.3 Pupitre          (EV)                               p.43

         2.4 Capteur de force                                    p.44

               2.4.1 Choix du capteur de force    (V)            p.44
               2.4.2 Choix de l’afficheur     (V)                p.45

         2.5 Devis globale de l’ensemble de l’appareillage (V)    p.46




     3 Configuration et réglage des cartes                       p.47

           3.1 Carte IMS (axe ALPHA)          (E)                 p.47

           3.2 Programmation de la
               carte MIP 50 (axe DELTA)              (V)          p.48


      4 Conclusion                                                p.60

Taches effectuées par :

   Execolatz          (E)
   Vanwymeersch        (V)




                                     Page 2
                      CHAPITRE 1 : Présentation générale

    1 L’entreprise

Date de création de la fiche : 06/ 06/ 2005



ENTREPRISE :                    Observatoire Midi–Pyrénées

Adresse :                       57, avenue d’Azereix
                                BP 826
                                65008 TARBES cedex
l : 05 62 56 60 00.
Fax :                           05 62 34 67 63

Directeur :                     Dominique Le Quéau

Responsable de stage :     Thierry Roudier

Fonction :                      Responsable de la Lunette Jean Rösch

Service :                       Solaire

Soutien technique :             Sylvain Rondi

Fonction :                      Doctorant responsable du projet CALAS

Service :                       Solaire

Téléphone :                05 62 56 60 32

E-mail :                        roudier@bagn.obs-mip.fr

Activité de l’entreprise : Recherche scientifique




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   2 la lunette Jean Rösch

La lunette Jean Rösch est utilisée pour mener des études sur la dynamique et le
champ magnétique dans les couches externe du soleil.




2.1 Historique
       La lunette Jean Rösch a été conçue à l’initiative de Bernard Lyot.
       Ce télescope devait être protéger par un tube avec une glace plane a
l’avant afin d’éviter toutes détérioration de la qualité des images rencontrées
avec les coupoles classiques.
       Pour cela, il fallait notamment éviter le mélange de masses d’air de
températures différentes au voisinage de l’instrument.
       L’atelier de Bagnères-de-Bigorre entreprend en 1954 la construction d’une
coupole de cinq mètres de base pour laquelle le cimier de fermeture se prolonge
par un tube enveloppe dans lequel se place le tube de l’instrument.
       Elle est utilisée la première fois lors d’une éclipse à 98% (15-02-61).
       Dès 1962, Jean Rösch et ses collaborateurs mettent au point une sélection
en temps réel des meilleures images. Au début, les observations sont réalisées
avec une caméra Gaumont à manivelle prêtée par un ami de Jean Rösch.



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       Arrivé en 1966, André Carlier donne à la lunette sa vitesse de croisière.
Richard Müller prend la relève de Carlier en 1969.
       A partir de 1972, Jean Rösch trouve les financements pour faire fabriquer
un objectif de 50cm en remplacement de celui de 38cm. L’étude du soleil est
alors possible.



      Dans les années 80 et 90, les recherches de Richard Müller et Thierry
Roudier portent sur les effets de l’interaction entre le champ magnétique et la
convection à la surface du soleil.
      Dans les années 90, les caméras à films sont remplacées par l’adaptation
des instrumentations en imagerie et spectroscopie aux caméras CCD.
  Une nouvelle instrumentation d’imagerie, la caméra grand champ CALAS est
  développée par Nadège Meunier, Michel Rieutord, Sylvain Rondi et Ruben
  Tkaczuk pour l’étude de la super granulation solaire.
  CALAS sera une caméra grand champ (10'x10'). Son objectif est d'étudier
  l'origine de la supergranulation (structures à l'échelle de 30000km à la
  surface solaire), toujours controversée, à l'aide d'observation à haute
  résolution spatiale permettant d'observer un grand nombre de supergranules
  simultanément tout en ayant accès au comportement des granules, qui
  pourraient être à l'origine de la supergranulation.




  photo 1 : boîtier de Calas                        photo 2 : la taille de Calas



      Depuis 2005, Thierry Roudier est le responsable de la lunette.




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      Afin de rendre hommage à son concepteur, cette coupole porte le nom de
Lunette Jean Rösch.



   2.2 Le mouvement du soleil


Pour un observateur fixe le soleil décrit dans le ciel une trajectoire proche de
celle d’un arc de cercle.




La variation de la hauteur du soleil dans le ciel est appelée déclinaison. Elle varie
en fonction de la saison.




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2.3 Le rôle de la table équatoriale

       Le mouvement apparent du soleil pour une journée est dû à la rotation de
la terre sur elle-même, si on néglige sa rotation autour du soleil à l’origine de la
déclinaison.
       Ce mouvement se fait ainsi quasi-parallèlement au plan de l’équateur : on
considère le soleil fixe dans l’espace ; si la terre tourne autour de son axe
polaire, dans le référentiel local c’est le soleil qui a tourné autour de la terre
dans un plan parallèle à l’équateur.

       Ainsi, la monture équatoriale trouve tout son intérêt.
       Elle est tout d’abord constituée de la table équatoriale dont le plan est
parallèle à l’équateur ; son axe est parallèle à l’axe polaire. Le plan de la table est
donc parallèle à la trajectoire apparente du soleil, mouvement de déclinaison
négligé.
       Sur cette table, il y a aussi deux bras sur lesquels s’articule la lunette en
liaison pivot.
       De ce fait, la rotation de la table équatoriale permet à la lunette de suivre
l’angle horaire du soleil.




                   Figure 1 : mouvement de la table équatoriale



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Enfin, a cela s’ajoute un mécanisme permettant de régler la déclinaison ∆ (qui
d’ailleurs change légèrement au cours de la journée).
Dans le cas de la Lunette Jean Rösch, il s’agit d’une crémaillère en liaison pivot
avec la lunette.




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          Figure 2 : principe de la monture équatoriale la déclinaison




       Photo 3 : Aperçu de la table équatoriale de la Lunette Jean Rösch



2.4 Les mouvements de la table équatoriale

La table comporte 4 moteurs.

   2 Moteurs pas à pas
   2 Moteurs Asynchrone




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La table équatoriale a pour fonction de supporter le télescope d’observation de la
couronne solaire ainsi que de suivre la trajectoire du soleil grâce à deux axes
motorisés.
   Ces deux axes, appelés ascension alpha et déclinaison ∆, permettent le
positionnement de la lunette sur la couronne solaire :


          Une approche rapide de la lunette solaire
       L’approche rapide est réalisée par les chercheurs à chaque début de
journée d’observation par l’intermédiaire des boutons situés en face avant de
l’armoire de commande afin que les images de la couronne solaire soient
parfaitement centrées sur l’écran de contrôle de la station informatique. Deux
moteurs asynchrones triphasés réalisent cette fonction d’approche rapide.




           Le suivi de la trajectoire du soleil au cours de la journée est réalisé
            de façon automatique sur les axes  et ∆ par l’intermédiaire de
            deux moteurs pas à pas commandés par des oscillateurs basses
            fréquences.
       Une fonction supplémentaire appelée ‘ raquettage ‘ permet aux chercheurs
de corriger à chaque instant toute dérive entre la position souhaitée et la
position réelle de la couronne solaire. La correction à apporter est indiquée en
temps réel sur l’écran du poste de pilotage.




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                   CHAPITRE 2 : Etude du système


      1 La présentation du projet

L’appareillage électrique de l’armoire de commande la lunette Jean rosch est
archaïque. Le câblage de cette armoire est réalisé en partie avec des fils
volants. La carte électronique de commande des deux moteurs pas à pas est
obsolète et aucune carte similaire n’est disponible en cas de panne.




                                              Photo : Armoire électrique

   Notre tache a été de réaliser une étude de l’ancienne armoire électrique, et
   concevoir une nouvelle armoire électrique conforme au nouveau cahier des
   charges et de renouveler une partie des motorisations.




                                    Page 11
1.1 Le cahier des charges et contrat


L.T.R. Jean Dupuy                      BTS Electrotechnique
1 rue Aristide Bergès                         E.P.S.                   Année scolaire 2005/2006
65000 Tarbes


Armoire de commande de la table équatoriale
de la lunette Jean Rösch.


 Partenaire professionnel :         Etudiants chargés du projet       Professeurs responsables :
                                                  :
Observatoire du Pic du Midi              M. EXECOLATZ                         M. SIKULA
       M. ABADIE                      M. VANWYMEERSCH
  (directeur technique)

Auto équipement : non
                                              Reprise d'un projet : non

_________________________________________________________________________________
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• Présentation générale du système supportant le projet:


       Le projet consiste à remettre en état l’armoire électrique de
commande de la table équatoriale de la lunette Jean Rösch. Celle-ci est
installée au Pic du Midi de Bigorre à 2870 mètres d’altitude.
      Les études menées aujourd’hui avec la Lunette Jean Rösch
concernent la dynamique et le champ magnétique dans les couches
externes du soleil : photosphère, chromosphère et protubérances.


      La table équatoriale a pour fonction de supporter les différents
instruments d’observation ainsi que de suivre la trajectoire du soleil grâce
à deux axes motorisés.
        Ces deux axes, appelés ascension  et déclinaison , permettent :
    Une approche rapide de la lunette solaire munie de ses différents instruments :
   spectrographe, polarimètre, caméra grand champ CALAS ( résolution de 0.25 seconde
   d'arc ; les détails visibles à la surface du soleil sont ainsi de 200 km environ ) en vue de
   pointer le soleil.




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      L’approche rapide est réalisée par les scientifiques à chaque début
de journée de recherche par l’intermédiaire de boutons poussoirs afin que
les images obtenues correspondent à la zone d’ observation désirée.
      Deux moteurs           asynchrones triphasés réalisent cette                 fonction
d’approche rapide.
        Le suivi de la trajectoire du soleil au cours de la journée est
réalisé de façon automatique sur les axes  et  par l’intermédiaire de
deux moteurs pas à pas commandés par des oscillateurs basses
fréquences (type synthétiseur).
      Une fonction supplémentaire appelée ‘ raquettage ‘ permet aux
chercheurs de corriger à chaque instant toute dérive entre la position
d’observation souhaitée et la position réelle pointée.
     La correction à apporter               est     visualisée   directement      par    les
chercheurs sur la lunette.
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•Analyse de l’existant:
        L’appareillage électrique de l’armoire de commande est archaïque
  et non conforme. Le câblage de cette armoire est réalisé en fils volants.
  La carte électronique de commande des deux moteurs pas à pas est
  vétuste et aucune carte similaire n’est disponible en cas de panne.
        La partie opérative subira également des modifications durant
  cette même année scolaire : changement de motorisation sur l’axe de
  la déclinaison  ( Remplacement des deux moteurs par un seul moteur
  pas à pas permettant l’approche rapide ainsi que le suivi automatique).

_________________________________________________________________________________
__

• Expression du besoin :
   Il s’agit de refaire intégralement l’armoire de commande ainsi que de reprendre le câblage
   entre cette armoire et la partie opérative.
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• Enoncé des tâches à réaliser par les étudiants :
   _ Etude de l’installation existante à partir du fonctionnement et des schémas (Enumération
   des actionneurs à mettre en œuvre : rôle, caractéristiques, etc.). Repérage des différents
   câbles.
  _ Choix de l’ensemble du matériel.
  _ Réalisation des devis et des bons de commande
  _ Réalisation des schémas de l’ensemble sous SEE ELECTRICAL (Puissance, commande,
  borniers, implantation du matériel)



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_ Réalisation de la carte électronique de commande des deux moteurs pas à pas. Saisie du
schéma + réalisation du routage.
_ Réalisation de l’armoire électrique.

_ Essais de l’ensemble au lycée (l’intégration de l’ensemble sur site est prévue durant
l’année 2006/2007)

_Création du dossier technique et d’utilisation




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                   Organigramme de fonctionnement


             Approche rapide                               Suivi de la
                                                           trajectoire




                               Moteur
                               asynchrone
  AXE
  Alpha
                               Moteur pas        Carte Moteur
                               à pas             pas à pas



                               Moteur pas        Carte Moteur
                               à pas             pas à pas
  AXE
  Delta
                               Moteur
                               asynchrone




Les moteurs pas à pas sont mu par des cartes électronique, elle-même commandé
par un signal d’horloge.
Les moteurs asynchrones sont commandés directement sur le réseau.




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1.2 L’équipement existant




                    Caractéristique     Puissance     Refèrence    Quantité
Moteur Pas à Pas    200 pas/tours                     SLO-SYN      2
Superior-Electric   U=4.3V                            MO 93-FC07
4 phases            I=3.5A
unipolaires
Moteur Asynchrone   220/280V            P=180W        FL 5047686   2
Compax              ∆ 220V I=1.50A
                    Ỵ 380V I=0.86 A
                    N=1320 tr/min
Embrayage           24V continu         P=168 W                    1
                    I=8A




                         Figure 3 Moteur asynchrone




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                           Figure 4 Moteur pas à pas




      1.3 Le nouveau fonctionnement


       Un nouveau cahier des charges a été établi par l’observatoire du pic du
midi. Ce qui a fait l’objet d’une vidéo conférence en novembre 2005.


             La lunette va subir des modifications, car il existe des mouvements
              parasites sur l’axe delta qui rend inexploitable les relevés
              effectués par les chercheurs.
              La déclinaison est animée par une liaison pignon/crémaillère qui
              génère un jeu important. Le bureau d’étude mécaniques de
              l’observatoire du pic du midi a décidé de la remplacé par une liaison
              helicoidale de type vis à bille/écrou.




                                     Page 20
    Figure 5 Liaison pignon/crémaillère (actuelle)




Figure 8 Liaison Hélicoïdale vis a bille/écrou (projet)




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        Le changement de liaison va entraîner la suppression sur l’axe delta du
        moteur pas à pas et asynchrone ainsi que le dispositif d’embrayage, qui
        sera remplacé par un seul moteur à courant continu commandé par
        carte variateur.
           Il a été décidé que le dispositif de commande pourra étre piloté
            par ordinateur (port RS 232) durant le mode suivi automatique.
            Jusqu’ a présent les cartes de moteur pas à pas était commandé par
            un signal d’horloge, qui envoyé une consigne de vitesse fixe.
            Prochainement un logiciel sera mis au point pour commander les
            nouvelles cartes pas à pas.


                la carte moteur pas à pas et la carte moteur courant continu
                 devront avoir un dispositif de commande par ordinateur.
      Le fonctionnement suivi/automatique se fera toujours par schéma à
contact.




                                  Page 22
             Organigramme du nouveau fonctionnement




        Approche rapide                             Suivi de la
                                                    trajectoire




                          Moteur
                          asynchrone
AXE
Alpha
                          Moteur pas       Carte Moteur
                          à pas            pas à pas




                              Moteur à courant
                              continu
AXE
Delta

                              Carte Variateur




                               Page 23
       1.4 Planning annuel de déroulement du projet

Novembre début

      Découverte de projet
      Elaboration du cahier des charges fonctionnel
      Etude de l’existant.
      Réalisation des nouveaux schémas de puissance et de commande sur
       papier.
      Début rédaction du rapport (diaporama, présentation du projet)
      Répartition des taches.



Décembre janvier février

      Découverte de l’installation réelle, de son utilité scientifique et de son
       fonctionnement.
      Repérages sur l’installation réelle
      Réalisation des nouveaux schémas de puissance et de commande sur SEE
       Electrical

      Choix du matériel
      Elaboration du devis
      Emission des bons de commande
      Rédaction du rapport (dossier technique et notice)

Mars

      Câblage de l’armoire
      Rédaction du rapport



Avril mai

      Essai et simulation au lycée
      Rédaction du rapport (dossier technique et notice)




                                     Page 24
      2 Choix de l’appareillage


      2.1 Axes alpha


      L’axe alfa comporte
           un moteur pas à pas (mode suivi automatique)


             un moteur asynchrone (positionnement rapide de la lunette)


             Un dispositif d’embrayage          permettant   le   changement   de
              motorisation sur la déclinaison.


      2.1.1 L’embrayage



    Caractéristiques embrayage :



         U= 24V (DC)
         I=7 A



    Choix de l’alimentation :



- P=24×7=168 W
-U alim 400V triphasé
-U sortie =24V (DC)

Caractéristique de l’alimentation stabilisée:
-Alimentation monophasé.
-P=240 W
-U sortie =24V (DC)




                                      Page 25
                           Figure 9 extrait télémécanique



REF : ABL 6 RF2410 (télémecanique) Repère :Alim 3




    Choix des Protection et contacteur de l’alimentation

            Protection Primaire :




                          Figure 10 extrait télémécanique


             -   Fusible AM, protection circuit primaire.
             -   I=3.15 AT

REF : GB2 DB 07      Repère : Q4




                                     Page 26
            Protection secondaire :

             -   U= 24 V (DC).
             -   I= 10 A
             -   Unipolaire

REF : C60N 24175 (Merlin Gerin)    Repère : Q5



            contacteur de puissance :

             -   U= 24 V (DC).
             -   I= 10 A




REF : LC1K 09 01 B7      quantité : 2      Repère : KAR, KAV




                                       Page 27
   2.1.2 Moteur asynchrone

Marque : COMPAX
Type FL 5047686
∆ U=220V I=1.50A Ύ U= 380V I=0.86 A
N=1320 tr/min P= 180W

Le moteur est alimenté sous 400V / 230V, il sera couplé en étoile donc
 I= 0 ,86 A.

    Choix contacteur inverseur moteur :

-U= 400V.
-P=1.5 KW
-U circuit commande = 24V (AC)




                REF : LC2K0601B7 Repère : R alpha 1, R alpha 2



                                    Page 28
    Choix disjoncteur moteur :

-U= 400V.
-P=1.5 KW
-U circuit commande = 24V (AC)




REF : GV2 ME 05   (Plage de réglage de 0,63 à 1) Réglage à I= 0,86

Repère : Q 11




                                  Page 29
   2.1.3      La commande

        Transformateur de commande



Détermination de la puissance du la puissance du transformateur.

 Les pointes de courant d'appel des contacteurs peuvent atteindre 10 à 20 fois la
puissance nécessaire au maintien.
Ceci conduit à surdimensionner le transformateur par rapport à la puissance
permanente qu'il doit délivrer. Le transformateur doit être dimensionné pour que
la chute de tension à ses bornes, occasionnée par l'appel reste dans des limites
admissibles pour une fermeture correcte du contacteur.




 Les deux valeurs de puissance qui doivent être prises en compte pour déterminer le
calibre du transformateur sont donc :



    La puissance permanente que le transformateur devra délivrer



    La puissance d'appel maximale qu'il sera amené à fournir



   Dans la pratique, il suffit de prendre en considération la somme des puissances de
   maintien (voyants plus contacteurs) et l'appel du contacteur le plus gros.

Somme des puissances de maintien :

                 • 9 bobines de puissance de maintien 4.5 VA
                 • 1 voyants de puissance de maintien 0.0432 VA

Pm somme puissance de maintien des contacteurs= 9 x 4 ,5= 40,5 VA

Pv somme puissance de maintien des voyants = 1 x 0,0432 V



Puissance d'appel du contacteur le plus gros : 70 VA



                                       Page 30
P appel =0,8 (Pm+Pv+Pa)=0,8(40,5+0,0432+70)= 88,4 VA
Le graphique suivant donne pour les transformateurs le calibre a utilise en
fonction de ces deux puissances. Ceci garantit une chute de tension maximale de
5% au moment de l'appel, compatible avec un bon fonctionnement de l'ensemble de
l'installation.




Pour une puissance de maintien de 40,5 VA environ et une puissance d'appel du plus gros
contacteur de 70 VA on obtient donc un transformateur d'une puissance de 88,4
VA. En raison de modifications pouvant subvenir dans l'armoire dans le futur, nous
avons surdimensionné le transformateur et avons choisi un transformateur de 160
VA




                                        Page 31
REF : ABL 6 TS 16B Repère T1

      Protection primaire et secondaire




Référence primaire : 24581 (Bipolaire)     Repère : Q 4
Référence secondaire : 24174               Repère : Q 5


                                    Page 32
2.1.4 Choix du contacteur de ligne RLP




    Bilan des courants

            Courant absorbé par l’asservissement

             Sur la phase 3 et le neutre on a 18 A avec un cos φ de 0.6
             Courant absorbé par le moteur asynchrone Alpha

               Sur les phases 1,2 et 3 on a 0,86 A avec un cos φ de 0.8

             Courant absorbé par les alimentations 2 et 3

                Sur la phase 1 et le neutre on a 1A sous 230 V .Pour calculer ce
courant on a utiliser le rendement des alimentations. On a prit un rendement de
75%

          ή= Vs x Is
             Ve x Ie

Vs : tension de sortie de l’alimentation = 24V
Is : courant de sortie de l’alimentation =7,5 A
Ve : tension d’entrée de l’alimentation = 230 V
Ie : courant d’entrée de l’alimentation

Donc Ie = Vs x Is                 Ie = 24 x 7,5 = 1A
          Ve x ή                     230 x 0,75




                                     Page 33
Nous pouvons voir que c’est la phase 3 qui est la plus chargée . Donc nous allons
dimensionner le contacteur sur cette phase.

             Courant absorbé par la phase 3

Nous allons utiliser les complexes pour calculer ce courant

Le courant absorbé par le moteur asynchrone Alpha peut s’écrire :[0,86 ;0,8] en
complexe et le courant absorbé par l’asservissement peut s’écrire :[18.0,6] en
complexe

Donc It phase 3= [18.0,6] +[0,86 ;0,8]
               = 15,45+j 10 ;78
               = [18,83 ;0,6]

Donc It phase 3= 18 A




Notre choix c’est porté sur le contacteur LC1DT20B7 Repère : RLP




                                     Page 34
2.1.5    Moteur pas à pas

 Principe de fonctionnement du moteur pas à pas

Les moteurs pas à pas sont des moteurs à courant continu à rotor magnétique
et alimentés par inversion de phases grâce à un système de commande
électronique. Le nombre de pas par tour et la fréquence d'inversion des
phases détermine la vitesse. Il est donc possible de régler très précisément
la vitesse de rotation de ces moteurs. Leur vitesse de rotation est de plus
très faible (ils se bloquent à trop haute vitesse) et leur couple en bout
d'arbre est très élevé.
Le nombre de pas par tour se détermine selon le nombre de pôles magnétiques
du rotor et le nombre de phases d'alimentation



Angle élémentaire du moteur :   α = 360/ M x N α exprimé en degrés

M : nombre de paires de poles
N : nombre de phases

Nombres de pas par tour : P= 360 / α

Synoptique de la chronologie de la rotation d’un moteur à 2 poles et phases

Vitesse de rotation :   N= F/P avec : N vitesse de rotation de l’arbre en
tours / sec




                                               Etape 1, position 1 :
                                           •   Premier bobinage (stator bleu) :
                                               - Phase 1 (inter gauche) non alimentée.
                                               - Phase 2 (inter droit) alimentée.
                                           •   Second bobinage (stator vert) :
                                               - Phase 1 (inter gauche) alimentée.
                                               - Phase 2 (inter droit) non alimentée.




                                 Page 35
           Etape 2. position 2 :
              • Premier bobinage :
                 - Phase 1 alimentée.
                 - Phase 2 non alimentée.
                 •    Second bobinage :
                      - Phase 1 alimentée.
                      - Phase 2 non alimentée.




          Etape 3. position 3 :
             • Premier bobinage :
                - Phase 1 alimentée.
                - Phase 2 non alimentée.
             •       Second bobinage :
                     - Phase 1 non alimentée.
                     - Phase 2 alimentée.




           Etape 4. position 4 :
              • Premier bobinage :
                 - Phase 1 non alimentée.
                 - Phase 2 alimentée.
                 •    Second bobinage :
                      - Phase 1 non alimentée.
                      - Phase 2 alimentée




Page 36
    Choix carte pas à pas

Caractéristique moteur :
                        Marque : SUPERIOR ELECTRIC
                         Type MO 93-FC 07 classe B
                        U= 4.3V I= 3.5V 200 pas/Tours
                              4 Phases unipolaires
La carte permettra :
    La commande du moteur pas à pas unipolaire (6 fils)
    La commande de la carte pourra se faire par port RS 232

Plusieurs alternatives se sont présentées pour le choix de la carte. Nous avions
la possibilité de la fabriquer mais la commande part port RS 232 était difficile a
mettre en oeuvre. C’est pourquoi nous avons préféré nous orienter sur une carte
déjà conçue.




              Carte moteur pas à pas IMS commercialisé par MDP




                           Figure 11 Carte électronique IMS




                                      Page 37
Version 75V / 5A
Référence carte : MX-CS100-700 Repère : Carte Microlinx

    Choix de l’alimentation de la carte IMS

Il nous faut une alimentation :
               capable de délivrer 3.5 A
               linéaire
               tension de sortie : 24 V DC
Notre choix c’est porté sur l’alimentation PS-24/7.5L




                                    Page 38
Figure 12 : Alimentation PS-24/7.5L




             Page 39
2.2 AXE delta

      2.2.1 Moteur à courant continu

   Caractéristiques du moteur

  Marque : MAXON
  Type : RE 40 E
  U=24 V ; I=6 A ; P=150 W




                         Figure 13 Moteur pas à pas




                                Page 40
Ce moteur est associé à un reducteur et un codeur .Pour commander ce moteur
on utilise une carte electronique.


    Caractéristiques du codeur

               Marque : MAXON
               Type : HEDL 55
               Nombre d’impulsions par tours : 500 imp/tours
               Nombre de canaux : 3 canaux
               Fréquence d’impulsion maximum : 100 k Hz

    Choix de la carte variateur associé au moteur Maxon

   La carte doit avoir la possibilité :
    d’être contrôlé par PC via liaison RS 232.
    Supporter 2 fins de courses et 4 boutons poussoirs pour la commande des
      mouvements.
    Permettre le branchement d’un codeur HEDL (Maxon).

   Le constructeur Maxon préconise la carte :

   MIP-50       4 quadrants    REF : 200629

   Caractéristiques :

   -U alimentation = 24 à 48 DC
   - Courant de sortie maximum de la carte = 5 A
    - Puissance= 250W
    - Courant de sortie max = 10 A (10s)
    - 6 entrées logiques (stop, reset, enable, init, fin de courses)
    - 8 entrées logiques configurables 24 V DC

    Le moteur :
    Courant maximum moteur = 6 A
     Puissance moteur = 150W

    La carte peut piloter le moteur Maxon. La puissance délivrée par la carte est
   supérieure à celle du moteur.
   La carte possède 8 entrées logiques qui permettront l’implantation des
   boutons poussoirs pour la commande de la montée et la descente de l’axe ∆.



                                      Page 41
Figure 14 carte électronique MIP 50




             Page 42
    Choix de l’alimentation de la carte MIP 50

Il nous faut une alimentation :
               capable de délivrer 5 A
               linéaire
               tension de sortie : 24 à 48 V DC
Notre choix c’est porté sur l’alimentation PS-24/7.5L




2.3 Pupitre
Nous on choisi un pupitre sur pied pour faciliter au mieux la commande de la
lunette




                                    Page 43
2.4 Capteur de force


   2.4.1 Choix du capteur de force



       Le capteur de force (Entran) est intégré entre le logement du
motoréducteur et la liaison à la lunette. Sa principale caractéristique est sa
raideur. Il est choisi dans les séries de mesures de fortes charges pour limiter
son déplacement axial par rapport au cas de charge du système (fixé à 3000 N),
relativement faible s’il est ramené à ses capacités (jusqu’à 10000N). Sa
géométrie est circulaire pour faciliter son intégration. La pièce de liaison avec le
logement du moteur est également centrée et se visse dans l’axe du capteur.

     On prendra un capteur de force de la gamme ENTRAN de référence EKM-
D2-10KN- /Z.




                                 Figure 15 Capteur Entran ELKM-D2



    Caractéristiques du capteur

             Tension d’alimentation : 10VDC
             Etendue de mesure : 10000 N
             Domaine d’utilisation : -50°C à +120°C

    Réglage du capteur

             Compensation du fait de l’altitude
             Compensation en température : -20°C à +40°C




                                      Page 44
   2.4.2 Choix de l’afficheur

      Il faut associer au capteur de force un afficheur qui permet de visualiser
le déséquilibre de la lunette .Cela permet a l’opérateur de voir si il est utile de
compenser se déséquilibre en utilisant un système de contre poids.

        On prendra un afficheur de la gamme ENTRAN de référence MM40-10N
car il est compatible avec le capteur EKM-D2-10KN- /Z.




                         Figure 16 Afficheur MM40




                                      Page 45
2.5 Devis globale de l’ensemble de l’appareillage


Nous avons établis des devis chez 3 distributeurs

             -   MDP
             -   ENTRAN
             -   REXEL



                   Dépenses appareillage axe delta et alpha

Désignation                                      Référence       Montant TTC
Ensemble MDP :cartes électronique ,               Voir devis     3320 €
moteur MAXON Alim 24V / 7.5A                       annexe
Ensemble ENTRAN : capteur et son                  Voir devis     1800 €
afficheur                                          annexe
Ensemble REXEL : Appareillage                     Voir devis     2080€
(disjoncteurs, contacteurs, armoire,               annexe
pupitre )

                                                                TOTAL TTC   7200€



                  Dépenses asservissement cimier et coupole

Désignation                                               Montant TTC
Automate millénium 2 x ATV11                              450 €
Appareillage (disjoncteurs, contacteurs, bouton poussoir, 1653€
fils)


                                                                TOTAL TTC   2103€



                 Dépenses électriques total pour la lunette Jean Rösch


                                                                TOTAL TTC   9303€



                                       Page 46
3 Configuration et réglage des cartes

3.1 Programmation de carte Microlinx

La programmation étant relativement complexe du fait de son langage ASCII,
particulièrement pour la mise en place d’une commande par boutons poussoirs.
La configuration de la carte ainsi que les réglage seront remis lors de la
soutenance orale. (Une partie du schéma de commande sera probablement
modifié à cause de l’implantation de la carte)




                                  Page 47
3.2 Programmation de la carte MIP 50

   1) Sélection du mode

Il existe deux modes de programmations :


          Le mode MIPbus :
          Le MIPbus est un protocole de transmission qui a pour rôle d’établir la
         communication entre une unité maître par exemple un automate qui va
         permettre la commande de la carte variateur MIP

          Le mode I/O MIPbus :
         Il laisse commander un contrôleur de mouvement de la carte MIP par
         l'intermédiaire d'une combinaison des signaux appliqués aux entrées
         numériques. Les entrées peuvent être commandées par des
         commutateurs ou des boutons poussoirs.

Nous utiliserons le mode I/O MIPbus car nous avons besoin d’une commande par
boutons poussoirs et commutateurs.


   2) Présentation des entrées

Nous disposons de 8 entrées TOR nommées Input 1 à 8

    L entrée Input 1 agit comme un signal de déclenchement. A chaque front
     montant de l’entré (1) l’état des entrées (2) à (8) est lus et la commande
      correspondant à la valeur binaire constituée par toutes ces entrées est
      exécutée.

    Les entrées de (2) à (6) constituent un nombre binaire de position.

    Les entrées de (7) à (8) constituent un nombre binaire de vitesse.




                                    Page 48
   3) Présentation du programme

Nous utiliserons MIP studio. Voici un aperçu




   4) Programmation

Tous d’abord il faut générer deux nombres binaires un pour la position et un
pour la vitesse.

Voici un tableau explicatif



     Fonction        Déclenchement                        Position                          Vitesse

                              1            6         5          4         3        2        8         7
                                       4         3          2         1        0        1         0
     Entrée                           2 =16     2 =8       2 =4      2 =2     2 =1     2 =2      2 =1
   (Inuput1à8)

   Etat logique                   1        0         0          1         0        1        0         1


     Résultat        START                               00101bin =5                        01 bin =1


Dans cet exemple :
                  Pour la position ,on peut s’apercevoir que si on active l’entrées
(4) et (2) on obtient (5) en binaire, ce chiffre correspond au numéro près défini
d’une entrée qui va être activé dans le programme interne de la carte .Cette
entrée est programmable pour donner une consigne de position.


                                           Page 49
                  Pour la vitesse, si on active l’entrée (7) on obtient (1) en
binaire, ce chiffre correspond au numéro près défini d’une entrée qui va être
activé dans le programme interne de la carte .Cette entrée est programmable
pour donner une consigne de vitesse .
Voici le programme interne :




Dans ce cas le moteur ira à la position 12500 et il tournera à 500 rpm.



         5) Configuration de la carte pour notre application


Nous avons besoin de deux sens de marche (montée et descente) et de deux
vitesses de rotation (petite vitesse et grande vitesse).




                                     Page 50
a) Pour le sens de marche nous allons utiliser :
     Les entrées input(2) et input(4) pour la montée et on obtiendra le
        nombre (5) en binaire (voir tableau suivant dans la colonne position).



 Fonction        Déclenchement                       Position                          Vitesse

                       1              6         5          4         3        2        8         7
                                  4         3          2         1        0        1         0
  Entrée                         2 =16     2 =8       2 = 4     2 =2     2 =1     2 =2      2 =1
(Inuput1à8)

Etat logique               1          0         0          1         0        1        0         1


  Résultat       START                          00101bin =5                            01 bin =1


     Les entrées input (3) et input (4) pour la descente et on obtiendra le
      nombre (6) en binaire (voir tableau suivant dans la colonne position).



 Fonction        Déclenchement                       Position                          Vitesse

                       1              6         5          4         3        2        8         7
                                  4         3          2         1        0        1         0
  Entrée                         2 =16     2 =8       2 = 4     2 =2     2 =1     2 =2      2 =1
(Inuput1à8)

Etat logique               1          0         0          1         1        0        0         1


  Résultat       START                              00110bin =6                        01 bin =1




                                      Page 51
    Programmation du programme interne




Dans le programme interne sera programmé :
    A l’entrée (5) une valeur positive très grande cars le moteur ne dois jamais
      atteindre cette position.
    A l’entrée (6) une valeur négative très grande pour obtenir l’inversion du
      sens de rotation.




                                    Page 52
   b) Pour les deux vitesses de rotations nous utiliserons :

    L’entrée input (7) pour la vitesse rapide et on obtiendra le nombre (1) en
     binaire (voir tableau suivant dans la colonne vitesse).



     Fonction        Déclenchement                       Position                          Vitesse


                           1              6         5          4         3        2        8         7
                                      4         3          2         1        0        1         0
Entrée (Inuput1à8)                   2 =16     2 =8       2 =4      2 =2     2 =1     2 =2      2 =1




    Etat logique               1          0         0          1         1        0        0         1


      Résultat       START                              00110bin =6                        01 bin =1


    L’entrée input (8) pour la grande vitesse et on obtiendra le nombre (2) en
     binaire (voir tableau suivant dans la colonne vitesse).



     Fonction        Déclenchement                       Position                          Vitesse


                           1              6         5          4         3        2        8         7
                                      4         3          2         1        0        1         0
Entrée (Inuput1à8)                   2 =16     2 =8       2 =4      2 =2     2 =1     2 =2      2 =1




    Etat logique               1          0         0          1         1        0        1         0


      Résultat       START                              00110bin =6                        10 bin =2


Dans le programme interne sera programmé :
    A l’entrée (1) une consigne de vitesse de 1000 rpm
    A l’entrée (2) une consigne de vitesse de 100 rpm
(Ces vitesses ne sont pas définitive elles sont seulement utilisées pour les essais.
Les vitesses définitives seront calculées par un ingénieur).



                                          Page 53
Page 54
             6) Mode de marche



BP RUN            Montée          Descente         Rapide        Lent       BP STOP
( input 1)        (input 2)       (input 3)       (input 7)   (input 8)   (input stop)




   A                          B                          C                        D

A : Bouton poussoir à impulsion : RUN
B : Commutateur 2 positions : montée et descente
C : Commutateur 2 positions : rapide et lent
D : Bouton poussoir à impulsion : STOP

L’opérateur positionne les commutateurs B et C et valide par le bouton poussoir C

Exemple :

Si l’opérateur souhaite faire montée la lunette en vitesse rapide :
    1. il positionne le commutateur B sur montée
    2. puis, il positionne le commutateur C sur rapide
    3. et pour finir, il appuie sur le bouton poussoir A
    4. et pour arrêter le mouvement, il appuie sur le bouton poussoir D




                                        Page 55
          7) Les essais

Voici les relevés que l’on a effectués à l’aide du logiciel MIP studio lors de la
programmation de la carte.

   a) Montée en vitesse lente




On peut voir en violet la vitesse de consigne et en vert la vitesse réelle du
moteur pas à pas .La vitesse réelle oscille de 95 rpm à 105 rpm . De plus l’échelle
de la vitesse se situe a droite de la courbe
Dans ce qui est encadré en rouge en haut à gauche on peut voir les entrées
activées
Donc comme on l’a vu dans le paragraphe 4 :
     pour le sens de marche les entrées 2 et 4
     pour la vitesse de rotation l’entrée 8




                                       Page 56
   b) Montée en vitesse rapide




On peut voir en violet la vitesse de consigne et en vert la vitesse réelle du
moteur pas à pas.
Dans ce qui est encadré en rouge en haut à gauche on peut voir les entrées
activées
Donc comme on l’a vu dans le paragraphe 4 :
     pour le sens de marche les entrées 2 et 4
     pour la vitesse de rotation l’entrée 7




                                     Page 57
         c) Descente vitesse lente




On peut voir en violet la vitesse de consigne et en vert la vitesse réelle du
moteur pas à pas.
Dans ce qui est encadré en rouge en haut à gauche on peut voir les entrées
activées
Donc comme on l’a vu dans le paragraphe 4 :
     pour le sens de marche les entrées 3 et 4
     pour la vitesse de rotation l’entrée 8




                                     Page 58
         d) Descente vitesse rapide




On peut voir en violet la vitesse de consigne et en vert la vitesse réelle du
moteur pas à pas.
Dans ce qui est encadré en rouge en haut à gauche on peut voir les entrées
activées
Donc comme on l’a vu dans le paragraphe 4 :
     pour le sens de marche les entrées 3 et 4
     pour la vitesse de rotation l’entrée 7




                                     Page 59
                              4 CONCLUSION




La réalisation de ce thème nous a permis d’aborder les différentes tâches
auxquelles sont confrontées les électrotechniciens.
Notre thème nous a fait découvrir de nouvelle technologie tout particulièrement
dans le domaine des variateurs de vitesse pour les moteurs pas à pas et à courant
continu.

Les taches que nous avons réalisées ont était varié : étude, conception, réalisation
et essais.
Nous avons eu la chance de travailler avec des personnes compétentes de
l’observatoire du Pic du Midi dans divers secteurs, cela va de l’ingénieur en
mécanique aux chercheurs scientifiques.
Tout au long de l’année nous avons assisté à des vidéos conférence afin de mettre
aux points tous les détails de la conception et nous avons eu l’occasion de nous
déplacer sur le site du pic pour découvrir la lunette et son fonctionnement.




                                      Page 60

				
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posted:9/16/2010
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