Le circuit électrique Notion de génie électrique

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    03-Apr-2015

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<ul><li> Page 1 </li> <li> Le circuit lectrique Notion de gnie lectrique </li> <li> Page 2 </li> <li> Tension: Entre deux points A et B d'un circuit (aux bornes de la lampe, du gnrateur ou de linterrupteur) on peut dfinir une diffrence de potentiel (V A -V B ) ou tension lectrique (U AB ) L'unit de tension lectrique est le Volt (en hommage Alessandro Volta) Le symbole du volt est: V oltAlessandro VoltaoltAlessandro Volta Pour mesurer une tension lectrique on utilise un voltmtre branch en drivation. voltmtre branch en drivation.voltmtre branch en drivation. Courant Cest la quantit dlectricit circulant dans un circuit (intensit). Lunit du courant lectrique est lampre (hommage Andr-Marie Ampre). Le symbole de lampre est: A Pour mesurer un courant lectrique on utilise un ampremtre branch en srie.ampremtre branch en srie. Les tensions et courants peuvent tre continus (pile, accumulateur, cellules photovoltaques) ou priodiques (rseau EDF). Les grandeurs lectriques </li> <li> Page 3 </li> <li> Rsistance Dans le circuit reprsent par la lampe ( filament) La rsistance caractrise la "force" avec laquelle le conducteur s'oppose au passage du courant. Elle s'exprime en Ohms (symbole : ) En hommage Georg Simon Ohm. Capacit La capacit reprsente la quantit de charge lectrique stocke. Elle s'exprime en Farad (symbole : F) En hommage Michael Faraday Les grandeurs lectriques </li> <li> Page 4 </li> <li> Un signal est une grandeur mesurable variant dans le temps et permettant de transporter une information. Exemples : Signaux de fume, signaux lumineux (phare, lampe torche de scurit-dtresse), signaux sonores. Les signaux </li> <li> Page 5 </li> <li> Logiques Un signal est dit logique ou binaire si la grandeur de linformation ne peut prendre que deux valeurs. Exemples : - un contact lectrique peut tre ouvert ou ferm, - une diode lectroluminescente peut tre allume ou teinte, - un signal lectrique peut tre prsent ou absent Les signaux </li> <li> Page 6 </li> <li> Analogiques Un signal est dit analogique si linformation peut prendre une infinit de valeurs dans un intervalle de temps donn. Dans sa forme analogique un signal peut tre: continu, amplitude constante, variable, lamplitude varie en fonction du temps. La grandeur analogique est reprsentative dun courant ou dune tension. Les signaux </li> <li> Page 7 </li> <li> Numriques: On appelle signal numrique, un signal qui se reprsente au moyen dun nombre cod, notamment en binaire. Les diffrents signaux sont principalement issus de capteurs. Les signaux </li> <li> Page 8 </li> <li> Un capteur: Permet de transformer une grandeur physique (luminosit, temprature, position, pression, vitesse..) en une grandeur lectrique (tension, courant, rsistance,.) Le capteur est le composant qui permet dinformer la partie commande dun tat de la partie oprative ou du milieu extrieur. On peut classer les capteurs en deux catgories : - - Les capteurs contact qui ncessitent un contact direct avec l'objet dtecter. - - Les capteurs de proximit (sans contact). Exemples de capteurs: Les capteurs </li> <li> Page 9 </li> <li> Capteur de position Capteur de fin de course Les capteurs de position sont des capteurs de contact (capteur de fin de course). Ils peuvent tre quips d'un galet, d'une tige souple, d'une bille. L'information donne par ce type de capteur est de type tout ou rien (TOR). Les capteurs contact </li> <li> Page 10 </li> <li> Capteur ILS ( Interrupteur Lame Souple ) Cest un capteur compos d'une lame souple renferm dans une capsule sensible la prsence d'un champ magntique mobile aimant . Ce capteur permet de dtecter des positions (dtection de porte ferme dans un systme dalarme, dans un anmomtre). Les capteurs de proximit </li> <li> Page 11 </li> <li> Les sondes ou capteurs de temprature permettent de transformer l'effet du rchauffement ou du refroidissement en signal lectrique. L'invention du thermomtre est attribue Galile, encore que le thermomtre scell n'ait pas vu le jour avant 1650. Les thermomtres modernes mercure (1714) et alcool furent invents par le physicien allemand Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) ; celui-ci proposa la premire chelle de temprature. L'unit SI de temprature est le Kelvin (K). On peut classer ces capteurs en quatre catgories: - - Les capteurs de temprature analogiques: - Les thermistances - Les thermocouples - - Les capteurs de temprature numriques Les capteurs de temprature </li> <li> Page 12 </li> <li> - -Les capteurs de temprature analogiques. Ils dlivrent en sortie une tension proportionnelle la temprature mesure: Le capteur LM35 est calibr en degrs celcius. Avec une rsolution de 10 mV/C et en mesurant la tension de sortie on peut obtenir un thermomtre (0 C --&gt; 0 mV/50 C --&gt; 500 mV) Les thermistances: Ce sont des rsistances qui varient en fonction de la temprature: - RCTN: La rsistance diminue lorsque la temprature augmente.. - RCTP: La rsistance augmente lorsque la temprature augmente. Les capteurs de temprature </li> <li> Page 13 </li> <li> - -Les capteurs de temprature analogiques. - -Les thermocouples: Les sondes thermocouples permettent des mesures de tempratures trs leves (jusqu' 1000C pour une sonde de type "K", par exemple). Elles sont constitues de deux matriaux qui, lorsqu'ils sont en contacts et ports une temprature donne, dlivrent une tension. Cette tension est faible et doit tre amplifie pour tre exploitable. Les capteurs de temprature </li> <li> Page 14 </li> <li> - -Les capteurs de temprature numriques: Grce leur sortie numrique, ces capteurs peuvent tre directement connects sur une entre dun systme numrique pour la gestion de la temprature. Ils permettent une lecture directe du signal, sans passer par un convertisseur analogique/numrique et sont calibrs par le constructeur. Les capteurs de temprature </li> <li> Page 15 </li> <li> On peut distinguer le solaire passif, le solaire photovoltaque et le solaire thermique : Solaire passif : Consiste bnficier de l'apport direct du rayonnement solaire, c'est--dire l'nergie solaire passive. Pour qu'un btiment bnficie au mieux des rayons du soleil, on doit tenir compte de l'nergie solaire lors de la conception architecturale (faades doubles, orientation, surfaces vitres, ). L'isolation thermique joue un rle important pour optimiser la proportion de l'apport solaire passif dans le chauffage. Dans les btiments dont la conception est dite bioclimatique, l'nergie solaire passive permet aussi de chauffer tout ou partie d'un btiment pour un cot quasi nul. Les capteurs solaires </li> <li> Page 16 </li> <li> Solaire photovoltaque: L'nergie solaire photovoltaque dsigne l'lectricit produite par transformation d'une partie du rayonnement solaire avec une cellule photovoltaque. Le terme photovoltaque peut dsigner soit le phnomne physique - l'effet photovoltaque - ou la technologie associe. Plusieurs cellules sont relies entre elles sur un module solaire photovoltaque eux mmes relis pour former une installation solaire. Chez un particulier ces cellules alimentent rseau EDF Les capteurs solaires </li> <li> Page 17 </li> <li> Un capteur photolectrique est un capteur optique de proximit. Il se compose d'un metteur de lumire associ un rcepteur. La dtection d'un objet se fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Systme barrageSystme reflex Les capteurs optiques </li> <li> Page 18 </li> <li> On retrouve ce type de capteur dans la dtection de passage ( ouvre portail, comptage de personnes) Ils fonctionnent selon le principe de linfra rouge : Le nom signifie en de du rouge (du latin infra : plus bas ), l'infrarouge est associ la chaleur car, temprature ambiante ordinaire, les objets mettent spontanment des radiations dans le domaine infrarouge. Les capteurs optiques </li> <li> Page 19 </li> <li> Les codeurs rotatifs: Ce type de capteurs permet de dlivrer un code (nombre) en fonction de la position mesure. Linformation de vitesse ou de rotation provient dun systme gnralement optique comportant une source de lumire, un disque stri et un photo-dtecteur. de rotation d'un axe. Le codeur optique est un dispositif dont la sortie lectrique reprsente sous forme numrique la position angulaire ou la vitesse de rotation d'un axe. Il existe deux types de codeurs rotatifs : - le codeur absolu, - le codeur incrmental Les capteurs optiques </li> <li> Page 20 </li> <li> Le codeur absolu: On utilise ce type d'encodeur pour pouvoir, tout instant savoir exactement dans quelle position se trouve le support sur lequel est fix le disque. Chaque position est caractrise par une valeur particulire du code. Avec 3 pistes (donc 3 capteurs):. On obtient 8 positions diffrentes possibles. Les capteurs optiques </li> <li> Page 21 </li> <li> Le codeur absolu: Utilisation pour la position dune girouette Codeur absolu Les capteurs optiques </li> <li> Page 22 </li> <li> Le codeur incrmental: Un codeur incrmental est un "gnrateur d'impulsions". La frquence des impulsions dpend de la vitesse de rotation. Le comptage des impulsions permet de connatre la position du disque par rapport une position de dpart. Pour connatre le sens du dplacement (vers la droite ou vers la gauche), on rajoute un deuxime disque dcale de 90. Les capteurs optiques </li> <li> Page 23 </li> <li> Le codeur incrmental: Ce type de codeur se rencontre dans les systmes ncessitant une rgulation de vitesse comme les moteurs, sur des robots dont le dplacement doit tre prcisment contrl : Les capteurs optiques </li> <li> Page 24 </li> <li> Un capteur (ou dtecteur) pyrolectrique est dot de deux cellules au moins, qui sont sensibles la chaleur (rayonnement infrarouge). Le capteur est labor de telle sorte qu'il permet la dtection de diffrences de chaleur entre les cellules qu'il comporte. Il est trs utilis dans les systmes de dtection de personne (carillon porte d'entre, dtecteurs IR pour alarmes, allumage automatique de lampes). Les capteurs pyrolectriques </li> <li> Page 25 </li> <li> Le dtecteur de fume optique ou Dtecteur Avertisseur Autonome de Fume (DAAF) : Le dtecteur de fume cellule photolectrique (ou optique) est le seul type de dtecteur autoris en France (tous les DAAF de la norme NF sont des dtecteurs optiques). Systme de dtection de la fume par le DAAF : Un faisceau lumineux cr par une LED mettrice claire une chambre de dtection obscure. Cette chambre contient aussi un rcepteur photolectrique (cellule) qui transforme la lumire en un faible courant lectrique. Lorsque les particules de fume pntrent lintrieur du dtecteur de fume, la lumire est rflchie sur la surface des particules de fume et entre en contact avec la cellule, ce qui dclenche aussitt lalarme. Les capteurs de fume </li> <li> Page 26 </li> <li> Les actionneurs excutent les actions (dplacement, mission de chaleur, de lumire, de son etc.) lorsque lordre leur en est donn par la partie commande. Moto rducteur Ventilateur Afficheurs LED et LCD Voyants Buzzers Vrins lectriques Les actionneurs </li> <li> Page 27 </li> <li> Transmission de linformation Les systmes de transmission numrique vhiculent de linformation entre une source et un destinataire en utilisant un support physique comme le cble, la fibre optique ou sans support laide des ondes radio ou lumineuses. Les signaux transports peuvent tre soit directement dorigine numrique (information issue des capteurs absolus ou incrmentaux par exemple), soit dorigine analogique (parole, image...). La tche du systme de transmission est dacheminer le signal de la source vers le destinataire avec le plus de fiabilit possible (codage des informations). </li> <li> Page 28 </li> <li> Transmission de linformation La transmission des informations par un signal lumineux seffectue principalement par une diode infrarouge, ou une diode laser. - Une diode infrarouge met un signal non visible sous forme dimpulsions permettant de transmettre une information. On les trouve le plus souvent dans les tlcommandes. - Une diode laser met de la lumire monochromatique destine, entre autres, transporter un signal contenant des informations. Le faisceau gnr est trs lumineux et trs troit, permettant une utilisation dans les lecteurs de CD et DVD. </li> <li> Page 29 </li> <li> Autres principes de transmission Bluetooth est une technologie de rseau personnel sans fil (not WPAN pour Wireless Personal Area Network), c'est--dire une technologie de rseaux sans fils d'une faible porte permettant de relier des appareils entre eux sans liaison filaire. Les appareils Bluetooth ne ncessitent pas d'une ligne de vue directe pour communiquer, ce qui permet une communication d'une pice une autre. L'objectif de Bluetooth est de permettre de transmettre des donnes ou de la voix entre des quipements sur un rayon de l'ordre d'une dizaine de mtres un peu moins d'une centaine de mtres et avec une faible consommation lectrique. Ainsi, la technologie Bluetooth est principalement prvue pour relier entre-eux des priphriques (imprimantes, tlphones portables, appareils domestiques, oreillettes sans fils, souris, clavier, etc.). </li> <li> Page 30 </li> <li> Autres principes de transmission Le Wi-Fi est une technologie qui permet de relier sans fil plusieurs appareils informatiques (ordinateur, routeur, dcodeur Internet, etc.) au sein d'un rseau informatique. Grce au Wi-Fi, il est possible de crer des rseaux locaux sans fil haut dbit. Dans la pratique, le Wi-Fi permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des objets communicants ou mme des priphriques une liaison haut dbit sur un rayon de plusieurs dizaines de mtres en intrieur (gnralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mtres). Dans un environnement ouvert, la porte peut atteindre plusieurs centaines de mtres voire dans des conditions optimales plusieurs dizaines de kilomtres (pour la variante WiMAX ou avec des antennes directionnelles). </li> <li> Page 31 </li> <li> Organisation des rseaux </li> <li> Page 32 </li> <li> Autres principes de transmission Transmission des informations par voie filaire: Le transfert d'informations numriques peut seffectuer en passant par les lignes lectriques. Dans ce cas on utilise le terme Courants Porteurs en Ligne (CPL). De ce fait, il s'agit d'une alternative aux traditionnels cbles et la technique Wi-Fi (Wireless Fidelity) </li> <li> Page 33 </li> <li> Traitement de linformation Le traitement de linformation est lensemble des techniques permettant de crer, d'analyser, de transformer les signaux en vue de leur exploitation. </li> <li> Page 34 </li> <li> Systmes automatiss L'automatique traite de la modlisation, de l'analyse, de la commande et de la rgulation des systmes dynamiques. L'automatique permet l'automatisation de tches par des machines fonctionnant sans intervention humaine. On parle alors de systme asservi ou rgul: Exemple: rgulateur de vitesse d'une automobile Il permet de maintenir le vhicule une vitesse constante, partir dune vitesse-consigne prdtermine par le conducteur, indpendamment de la pente de la route. Les systmes automatiss ont pour lment central un automate. Un automate est un dispositif se com...</li></ul>

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