Cours Electrique 4ST

  • Published on
    31-Oct-2015

  • View
    372

  • Download
    10

Embed Size (px)

Transcript

  • GNIE ELECTRIQUE4me anne de lenseignement secondaire

    Sciences Techniques

    Manuel de cours

    Les auteurs

    Rpublique TunisienneMinistre de l'Education

    Les valuateurs

    Centre National Pdagogique

    Ammar MZOUGHIInspecteur Principal

    des lyces et collges

    Ali ZITOUNIInspecteur

    des lyces et collges

    Mounir BEN HENDAProfesseur Principal

    hors classe

    Fethi AYARIProfesseur Principal

    Fredj JAZIInspecteur Gnral

    de l'ducation

    Mohamed BEN HMIDAInspecteur Gnral

    de l'ducation

    Fateh BJAOUITechnologue

    Hatem LABIDITechnologue

  • Tous droits rservs au Centre National Pdagogique

  • 3Avant-propos

    La Technologie, comme discipline denseignement, vise lacquisition de capacitsgnrales permettant llve dapprendre apprendre. La didactique de cettediscipline ne vise pas lembauche ni la formation des savoirs strictement profes-sionnels, mais des mthodes et des raisonnements transfrables.

    Les savoirs constitutifs de la sphre technologique comprennent des connaissan-ces scientifiques, techniques, mthodologiques et des savoir-faire. Leur structurationet la construction de comptences requises par ltat actuel du systme productif nerelve pas dun processus daccumulation de solutions techniques mais du dvelop-pement par llve doutils conceptuels gnratifs, cest dire de connaissances etdinstruments intellectuels de reprsentation et de traitement des donnes lui per-mettant dengendrer lui-mme, face des problmes nouveaux, des solutionsadquates.

    Cet ouvrage est destin des lves qui prparent le baccalaurat Sciences etTechniques. Ses auteurs ont tent de crer des points de branchement avec le mondede lindustrie. Ils ont prsent au dbut de chaque thme trait, une situation problmeconstruite autour dun systme rel choisi de lenvironnement pour crer chez llvelenvie dapprendre. Un problme pos autour du systme dtude constitue la fois :

    un critre dapprentissage, puisquil permet de vrifier, au terme dunesquence denseignement, quune notion a t bien assimile par les lves. Ilsanalyse, dans ce cas, en termes dvaluation.

    un mobile dapprentissage, dans la mesure o il suscite lintrt de la classepour le sujet du jour. Il relve dans ce cas de la motivation.

    Le problme fonctionne comme le gnrateur mme de lapprentissage, puisquecest autour de lui que va se nouer tout le dispositif didactique. A chaque problmecorrespond une activit lve monte autour dun matriel de laboratoire qui peuttre un systme didactis, un sous-systme ou dfaut une maquette ou un logicielde simulation. Llve est alors renvoy vers un manuel daccompagnement appelManuel dactivits qui lui servira de guide de recherche et de dcouverte desnouveaux concepts et des nouvelles mthodes de rsolution.

    Une page de rsum la fin de chaque squence recense lessentiel. La situationde dpart est reprise comme support de validation des apprentissages, suivie dunensemble de situations similaires intgratives sur lesquelles llve applique sesnouveaux acquis et vrifie son niveau dassimilation.

    Les auteurs esprent que ce manuel contribue aider lenseignant prparer sessquences denseignement et llve mieux assimiler les concepts et les mthodes.

    Les auteurs

  • Pages

    Sommaire

    4

    Avant-propos 3

    Sommaire 4

    PARTIE AUTOMATIQUE

    Chapitre A1 : Oprations arithmtiques binaires

    Leon A1-1 : Addition et Multiplication en binaire 6

    Leon A1-2 : Soustraction et Division en binaire 31

    Chapitre A2 : Logique combinatoire

    Leon A2-1 : Les comparateurs logiques 40

    Leon A2-2 : Unit arithmtique et logique 46

    Chapitre A3 - Logique squentielle

    Leon A3 : Les compteurs 57

    Chapitre A4 - Logique programme

    Leon A4-1 : Automate Programmable Industriel (API) 66

    Leon A4-2 : Microcontrleurs 97

    Chapitre A5 Notions dasservissement linaire

    Leon A5 : Asservissement linaire 132

    PARTIE ELECTROTECHNIQUE

    Chapitre B1 : Circuit lectrique en monophas

    Leon B1-1 : Circuits lectriques en monophas 148

    Leon B1-2 : Systme triphas 171

    Chapitre B2 : Transformateur monophas

    Leon B2 : Les transformateurs monophass 183

    Chapitre B3 : Moteur asynchrone

    Leon B3 : Les moteurs asynchrones triphass 191

    Chapitre B4 : Moteur courant continu

    Leon B4 : Les moteurs courant continu 207

    PARTIE ELECTRONIQUE

    Chapitre C1 : Les amplificateurs linaires intgrs

    Leon C1 : Les amplificateurs linaires intgrs 225

    Bibliographie 240

  • Automatique

    A1 Oprations arithmtiques binaires

    A2 Logique combinatoire

    A3 Logique squentielle

    A4 Logique programme

    A5 Notions d'asservissement linairePa

    rtie A

    utom

    atiq

    ue

  • Chapitre A1 Oprations darithmtique binaire

    Manuel de cours 6

    Leon A 1-1

    LADDITION ET LA MULTIPLICATION EN BINAIRE

    A- MISE EN SITUATION

    1- Fonctionnement du systme : gestion d'un parking

    Un parking public payant double issues, dbouche sur 2 rues opposes, et est accessibleaux usagers suivant deux modes :

    1- Mode abonn : dans ce cas l'usager doitintroduire sa carte d'abonnement dans un lecteurde cartes install l'entre du parking. L'accsn'est autoris que si la carte est valide.

    2- Mode passager : dans ce cas pour pouvoir yaccder, l'usager est appel s'acquitter d'unesomme forfaitaire qu'il doit jeter dans un panier(somme fixe d'avance un dinar cinq centsmillimes en pices de 500mil et / ou de 1 dinaruniquement).Une signalisation lumineuse installe chacune des entres, affiche complet lorsque lesplaces disponibles sont puises.Dans les deux cas cits prcdemment, si l'usager insiste alors qu'il est dans une situationillgale, une signalisation sonore et une autre lumineuse se mettent en marche.Recensons quelques-unes des fonctions que doit remplir ce systme :

    Carte

    Propritaire

    Somme perueEnergie

    Vhicule

    Usager

    Parking automatique

  • Chapitre A1 Oprations darithmtique binaire

    Manuel de cours 7

    Leon A 1-1

    Les expressions des fonctions de service inventories prcdemment : FP1 : Permettre l'usager de garer son vhicule sans risque de contravention. FP2 : Permettre au propritaire de grer les sommes payes par les usagers. FC1 : Evaluer la somme paye par l'usager. FC2 : Valider le code client. FC3 : Signaler l'usager l'puisement des places. FC4 : Le systme doit fonctionner lnergie lectrique.

    Problmatique : Comment peut-on grer ce parking ?

    Pour satisfaire chacune des fonctions de service cites prcdemment, il faut la traduireen solution technique.A titre d'exemple, prenons le cas de FC3 et FP2.Pour FC3 le systme doit tre capable de totaliser le nombre des vhicules entrants,retrancher le nombre de vhicules sortants et avertir les usagers lorsque les places disponi-bles sont puises. D'o deux oprations raliser : une addition et une soustraction.Pour FP2 par exemple il s'agit de faire le total des sommes payes par les usagers durantune journe d'ouverture du parking, cette fonction ncessite une opration d'addition ou / etune opration de multiplication, etc..

    Aprs analyse de ces fonctions, on peut dduire que la gestion de ce parking ncessitedes structures lectroniques pouvant raliser : des additions, des soustractions, des multipli-cations, des comparaisons, etc... en plus des oprations d'affichage et de signalisation.

    Sortie

    Sortie

    Entre

    Entre

  • Chapitre A1 Oprations darithmtique binaire

    Manuel de cours 8

    Leon A 1-1

    B- LES OPERATIONS BINAIRES DE BASE

    Gnralement les oprations de base que l'on est amen mettre en oeuvre dans dessystmes numriques de ce type, sont souvent : La somme, ou addition et l'opration inverse qui est la diffrence ou soustraction. Le produit, ou multiplication et l'opration inverse qui est le quotient ou division. L'lvation une puissance nime et son opration inverse, l'extraction de la racine nime. Le contenu propos, traitera uniquement des quatre premires oprations, savoir l'addition,la soustraction, la multiplication et la division.Pour distinguer ces oprations, on utilise comme convenu les symboles classiques relatifs l'algbre classique, savoir (le + pour l'addition, le - pour la soustraction, le X pour lamultiplication et le / pour la division).La mise en uvre des diffrentes oprations est rgie par des rgles strictes, qui font lobjetde larithmtique binaire.

    NB : Ces diffrentes oprations sont susceptibles d'tre appliques des nombres positifs et ngatifs;

    d'o la ncessit d'une convention pour la reprsentation de ces nombres.

    Ecriture des nombres signs :- Notation signe-grandeur : dans ce cas le nombre est reprsent par un groupe de bitsappel bits de grandeur ou norme, reprsentant l'quivalent binaire exact de la valeur dcimaledevanc par un bit de signe. Ce bit de signe prend la valeur zro pour dire que le nombre estpositif et 1 pour dire que le nombre est ngatif.Exemple : (+10) ==> 0 1010 donc (-10) ==> 1 1010- Notation en complment 2 : s'obtient en inversant les bits formant l'quivalent binaire dunombre et en ajoutant 1 au terme du poids le plus faible.L'criture des nombres signs dans ce cas de figure est comme suit :- Si le nombre est positif : la grandeur est la grandeur binaire exacte et le bit de signe est un 0.- Si le nombre est ngatif : la grandeur est le complment 2 de la grandeur exacte et le bitde signe est un 1.Remarque :Cette partie sera explique plus en dtail lors de l'tude de l'opration de soustraction.

    1- Laddition binaire :

    Reprenons la fonction FC1 qui consiste valuer la somme d'argent paye par l'usager. Cettefonction est accomplie en deux tapes, une premire tape consiste totaliser la somme despices jetes par l'usager d'o une opration d'addition, et la deuxime tape, consiste vali-der