Rapport Mini Projet Personnalisé (Monte-charge)

RAPPORT MINI PROJET PERSONNALISE

Groupe L3SEM

Travail réalisé par : - Besrour Mohamed Safouan - Yahyaoui Imed - Chérif Mouafek

Rapport Mini Projet Personnalisé

Table des matières

1. INTRO INTRODUCTION DUCTION GENERALE .................................................... .................................................... 3 1.1 Introduction .......................................................................................... 3 1.2 Les composants d’un monte-charge monte-charge .................. ............................ ................... ................... ............ 4 1.2.1 La gaine.......................................................................................... 4 1.2.2 La Cabine ou Benne ..................................................................... 4 1.2.3 Les éléments de manœuvre et de signalisation.............. signalisation ...................... ........ 4 1.2.4 Capteurs de position .................................................................... 4 2. CAHIER DE CHARGE............................... ................................................................ ................................. 5 3. SCHEMA FONCTIONNELLE ................................ ...................................................... ...................... 6 3.1 Grafcet Gr afcet ................................ ................ ................................ ................................. ................................. ................................ ................ 6 3.2 Les équations d’activation et de la désactivation ....................... ............... ........ 7 4. DESCRIPTION GENERALE ................................................... ........................................................ ..... 9 4.1 Schéma de la carte d’alimentatio d’alim entationn ................................ ................ ................................ ................ 9 4.1.1 Les composants de la carte d’alimentation ............................. ................ ............. 9 4.1.2 Le rôle de chaque ch aque composant................... ............................. ................... ................... .............. .... 9 4.1.3 Sc S c héma de d e montage mo ntage ................................. ................. ................................ ................................ ..................10 4.2 Schéma de la carte de commande du moteur .................. ........................... .........16 4.2.1 Les composants de la carte de commande du moteur........16 4.2.2 Le rôle de chaque ch aque composant................... ............................. ................... ................... ..............16 4.2.3 Sc S c héma de d e montage mo ntage ................................. ................. ................................ ................................ ..................18 4.3 Schéma de la carte de PIC16F877 ................... ............................ ................... ................. .......20 4.3.1 Les composants de la carte de commande du moteur........20 4.3.2 Rôle de l’optocoupleur ................................ ............... ................................. .............................. .............. 20 4.3.3 Sc S c héma de d e montage mo ntage ................................. ................. ................................ ................................ ..................21

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Table des illustrations

Figure 1: grafcet du monte-charge ....................... ................................ ................... ................... ................... ................... ............. .... 6 Figure 2 : Carte d'alimentation ................ ......................... ................... ................... .................. ................... .................... ............... ..... 11 Figure 3: élement principal de la carte d'alimentation ................... ............................ .................. ......... 11 Figure 4: Regulateur de tension (24v) avant la simulation ................... ............................ ............ ... 12 Figure 5: Regulateur de tension (24v) pres la simulation ................... ............................ ............... ...... 12 Figure 6: Regulateur de tension (5v) avant la simulation ................... ............................ ............... ...... 13 Figure 7: Regulateur de tension (5v) pres la simulation ................... ............................. ................. ....... 13 Figure 8: Regulateur de tension (12v) avant la simulation ................... ............................ ............ ... 14 Figure 9: Regulateur de tension (12v) apres la simulation ................... ............................ ............ ... 14 Figure 10:Schema 10:Sc hema de routage de la carte d'alimentation ................... ............................ ............ ... 15 Figure 11:visualisation 3d de la carte d'alimentation ................... ............................. ................... ........... 15 Figure 12: schéma de perçage ............ ...................... ................... ................... ................... ................... .................... .................. ........ 16 Figure 13: CARTE DE COMMABE DE MOTEUR AVANT SIMULATION ............ 18 Figure 14: CARTE DE COMMABE DE MOTEUR Apres SIMULATION SIMULATION .............. .............. 18 Figure 15:SCHEMA DE ROUTAGE DE LA CARTE COMMANDE Du MOTEUR 19 Figure 16:VISUALISATION 3D DE LA CARTE COMMANDE DU MOTEUR ...... 19 Figure 17:SCHEMA 1 7:SCHEMA DE PERÇAGE PERÇ AGE................................ ............... ................................. ................................ ........................... ........... 20 Figure 18:Schema de montage d'un optocoupleur ............... ........................ ................... ................... ........... 21 Figure 19:Schema de la carte de pic 16f877 .................. ........................... ................... .................... ............... ..... 21 Figure 20: Schema de reglage de Pic ................... ............................. ................... ................... ................... .................. ......... 22 Figure 21:Schema 21:Sc hema des sorties L0, L1, L2, CM et cd .................. ............................ .................... ............... ..... 22 Figure 22:Schema 22:Sc hema de l'animation (Afficheur (Affic heur 7 SEGMENTS) ................... ............................ ......... 23 Figure 23: Schema des entrees (AE0, AE1, AE2, C0, C1ET C2) .................. ...................... .... 23

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1. INTRODUCTION GENERALE 1.1 Introduction Monte-charge: appareil élévateur installé à demeure, demeure, desservant des niveaux définis, comportant une une cabine inaccessible aux personnes par ses dimensions et sa constitution, se déplaçant au moins partiellement le long de guides verticaux ou dont l’inclinaison l’inclinai son sur la verticale est inférieure à 15 degrés. HISTORIQUE : Bien que l'architecte romain Vitruve attribue la découverte du treuil à Archimède en l'an 236 avant J.C. Il semble bien que la construction des pyramides d'Egypte (environ de 3000 avant J.C.), n'ait pu être réalisée sans treuil. Une belle invention, ce treuil, puisqu'il permet, grâce à la poulie, de déporter le sens de l'effort et, grâce à la corde, de multiplier à volonté le nombre d'ouvriers devant soulever un poids. Le recours à un grand nombre d'intervenants n'étant pas toujours pratique, il fallait trouver une solution pour diminuer l'effort de traction. Ce sont sans doute les Romains Romains qui ont résolu ce délicat problème. problème. Pour assouvir leur passion des jeux, les Romains ont construit des cirques dont la machinerie était très complexe, complexe, permettant des jeux de scènes à faire pâlir la la majorité de nos théâtres théâtres modernes. Les gladiateurs avaient les honneurs de cabines hissées par un système de cabestan, poulies et cordes. A Rome, des archéologues ont trouvé au Colisée et dans les Palais des Césars, des gaines verticales correspondant, vraisemblablement, à l'installation de monte-charge. Avec ou sans contrepoids, les systèmes de levage vont se multiplier au fil des siècles pour transporter toujours plus lourd, pour construire toujours plus haut. Mais son déplacement est assuré par la traction à bras, ce qui n'était pas vraiment pratique... ni très sûr. sûr. Il fallut attendre le XIXème siècle pour, pour, enfin, motoriser ce qui allait devenir devenir l'ascenseur ou le monte-charge moderne. Au XIXème, plusieurs types d'énergie ont été adaptés aux appareils de levage, dont, notamment, la force hydraulique et la vapeur. Une machine à vapeur actionnait le câble par l'intermédiaire de poulies. Enfin, l'homme n'avait plus qu'à actionner une manette pour soulever les plus lourdes charges. Ainsi, on a pu élever les usines et les bâtiments, bâtiments, ou... descendre plus profond sous terre pour extraire extraire les richesses du sous-sol.

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En 1853 l'américain Elisha Graves Otis, maître mécanicien, met au point le parachute, système de sécurité destiné à retenir les monte-charge en cas de rupture de câble. Il en démontre la pertinence lors d'une exposition dans le hall du Crystal Palace, hall d'exposition à New York. York. Révolutionnaire, le parachute rend possible le développement du transport vertical des personnes. En mars 1857, l'inventeur installe le premier appareil à usage public dans le magasin de porcelaine E. U. Haughtwout et Cie, haut de cinq étages. D'une capacité de quatre cent cinquante kg, et activé par une machine à vapeur, vapeur, il atteint la vitesse de d e 0,2 mètre/seconde. Aujourd’hui les monte-charges monte -charges meublent notre quotidien professionnel, de quelques kilos à plusieurs tonnes ils transportent en toute sécurité les charges les plus diverses. Soumis à une législation très stricte en matière de sécurité, ils nécessitent un entretien préventif au même titre que les ascenseurs et ce même s’ils ne transportent pas de personnes.

1.2 Les composants d’un monte -charge 1.2.1 La gaine

Un monte-charge monte-charge est constitué d’une gaine recevant l’ensemble des éléments composant l’installation. La gaine est suivant la taille des monte-charges soit une trémie en béton pour les charges importantes soit une structure autoporteuse en acier pour les montes plats et monte documents. 1.2.2 La Cabine ou Benne

Fabriquée en tôle d’acier elle supportera les charges à transporter. Elle est constituée d’un corps qui supporte : Les "coulisseaux" de guidage de la benne sur les rails et La came de commande qui actionnera actionnera les contacts de sécurité et d’automatisme placés en gaine. 1.2.3 Les éléments de manœuvre et de signalisation

La manœuvre de ce monte-charge monte-charge est de type Appel / Renvoi. Le déplacement de la benne est commandé depuis les Boites à boutons intégrées aux portes. Une signalisation lumineuse et sonore permet d’informer de la position "benne au niveau". 1.2.4 Capteurs de position

Les capteurs de position sont des capteurs de contact. Ils peuvent être équipé d'un galet, d'une tige souple, d'une bille. L'information donnée par ce type de capteur est de type tout ou rien (0 ou 1) et peut être électrique ou pneumatique

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2. CAHIER DE CHARGE Le monte-charge se compose d'une plate-forme pouvant se déplacer verticalement grâce à un moteur entraînant une vis. Ce moteur peut être commandé dans un sens ou dans l'autre (montée ou descente). Il n'est pas possible d'en faire varier la vitesse. La commande de montée se note CM, la commande de descente se note CD. La plate-forme peut se déplacer entre trois étages (0,1 et 2). La position à chaque étage est détectée par un capteur de position. - C0 fournit un niveau logique "1" lorsque le capteur est actionné, C1 et C2 fournissant un niveau logique "0" au repos. Trois Trois diodes électroluminescentes éle ctroluminescentes sont situées sur le panneau de commande. Les commandes d'allumage de ces "leds" sont respectivement : "LO", "L1" et "L2". Quatre boutons poussoirs sont placés sur le panneau de commande. Les trois premiers, nommés "Ae0", "Ae1" et "Ae2" sont prévus pour l'appel de la cabine à chaque étage . Il est aussi prévu un interrupteur d'arrêt d'urgence, nommé "Au" Un commutateur Marche/Arrêt permet d'actionner l'alimentation de l'ensemble. Les tensions utilisées dans le monte-charge sont so nt : 24V, 24V, 12V ,5V. Fonctionnement Conditions de sécurité nécessaires au mouvement : -

Porte fermé (Contrôle par un capteur).

-

Charge inférieur à la charge maximale autorisée.

Signalisations et sécurité : -

Une action sur le bouton poussoir Au met hors service les mouvements du monte-charge.

Appel du monte-charge : -

Cet appel n’est pris en compte que lorsque la cabine est à l’arrêt, cet appel se fait par action sur Ae0, Ae1, Ae2.

-

La cabine va alors descendre ou monter si les conditions de sécurité nécessaires aux mouvements sont remplies.

-

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Eclairage -

L0 s’allume durant durant le mouvement de monte-charge monte-charge jusqu’à atteindre l’un des deux étages, c’est-à-dire c’est-à-dire si il y a un appel Ae2, L0 reste allumer jusqu’à le capteur C2 est actionné.

-

L1 s’allume durant le mouvement de montemonte -charge jusqu’à atteindre l’un des deux étages, c’est-àc’est-à-dire dire si il y a un appel Ae2, L1 reste allumer jusqu’à le capteur C2 est actionné.

-

L2 s’allume durant le mouvement de montemonte -charge jusqu’à atteindre l’un des deux étages, c’est-àc’est-à-dire dire si il y a un appel Ae0, L2 reste allumer jusqu’à le capteur C0 est es t actionné.

3. SCHEMA FONCTIONNELLE 3.1 Grafcet

FIGURE 1: GRAFCET DU MONTE-CHARGE

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3.2 Les équations d’activation et de la désactivation

Activation

X0

• X11. (A0+A1)+X21. (A1+A2)+X41. (A0+A2)

Désactivation

X0

• X10+X20+X30+X40

Activation

X10

• X0.C2.A2.(C0+C1)

Désactivation

X10

• X11

Activation

X11

• X10.C2

Désactivation

X11

• X0

Activation

X20

• X0.C0.A0.(C1+C2)

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Désactivation

X20

• X21

Activation

X21

• X20.C2

Désactivation

X21

• X0

Activation

X30

• X0.C0.C1.C2.A1

Désactivation

X30

• X41

Activation

X40

• X0.C0.C1.C2.A1

Désactivation

X40

• X41

Activation • (X30+X40).C2

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X41

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Désactivation

X41

• X0

4. DESCRIPTION GENERALE On veut diviser notre projet en 3 cartes : la carte d’alimentation, la carte de commande du moteur et la carte de PIC. Pour la carte d’alimentation à pour rôle de fournir l’énergie nécessaire à tous les composants de notre projet. On va produire produire tensions différents : 5V : pour alimenter le PIC, 12V : et 24V : pour alimenter le moteur à courant continu.

4.1 Schéma de la carte d’alimentation La carte d’alimentation permet de convertir une tension de secteur se cteur 220V en des tensions tensio ns continues 5V, 5V, 12V et 24V. 4.1.1 Les composants de la carte d’alimentation

- 3 condensateurs

- 1 fusible de 1A - 1 transformateur - 3 résistances (deux de 220 Ω, un de 680 Ω) - 1 pont de graetz - 3 régulateurs de tension 7805

4.1.2 Le rôle de chaque composant

- Lorsqu’on mesure le courant d’u moteur électrique à l’oscilloscope, nous obtenons un signal

bruité. Si on désire obtenir une valeur moyenne du courant il suffit de filtrer le signal pour cela on a utilisé un fusible (FUSE) et un condensateur C1 de 0.1 picofarad. - On utilise les deux autres condensateurs C2 et C3 pour éliminer les parasites. - Le pont de diodes ou pont de Graetz est un assemblage de quatre diodes montées en pont qui redresse le courant alternatif en courant continu, c’est - à- dire ne circulant que dans un seul sens. Le courant de sortie est toujours la valeur absolue du courant d'entrée. En revanche la forme de la tension de sortie dépend à la fois de la forme forme de la tension d'entrée et de la nature de la charge. Page 9

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- Le régulateur sert à réguler ou stabiliser un potentiel sur sa broche de sortie, il peut être fixe ou réglable (vis de réglage 25 tours) et être positif ou négatif. Le montage d'un régulateur est très simple, la patte1est l'entrée, la patte 2 se branche à la masse et la patte 3 est la sortie. Il faut éviter d'alimenter l'entrée avec une tension trop forte par rapport à la sortie pour éviter qu'il ne chauffe pour rien, de préférence 2 à 4. La valeur indique généralement la tension de sortie, 7805 pour 05 Volts ; 7812 pour 12 Volts. Volts. La série 78x x indique une sortie positive par rapport à la masse et la série 79x x indique une sortie négative. -

Un transformateur sert à modifier la valeur efficace d'une tension alternative. Il peut l'abaisser ou l'élever. Un transformateur est constitué de 2 bobines de fil de cuivre isolé montées sur une armature en fer doux. La bobine d'entrée est appelée primaire, celle de sortie, secondaire. Les 2 bobines sont indépendantes. Il n'existe aucune liaison électrique entre elles. L'armature en fer doux passe à l'intérieur des bobines et se referme à l’extérieur. l’extérieur. Elle est constituée de plaques superposées pour diminuer les pertes. Le fil de cuivre est isolé par un vernis transparent qui pourrait laisser croire quelle fil est nu.

-

En déplaçant un aimant près d'une bobine, on crée une tension variable dans la bobine (voir alternateurs). La tension induite dans la bobine est due à la variation du champ magnétique de l'aimant que l'on déplace.

-

Ici, c'est la variation du champ magnétique créé par le courant variable circulant dans la bobine primaire qui induit une tension variable dans la bobine secondaire. Si le primaire est soumis à une tension alternative, le secondaire sera soumis à une tension alternative de même fréquence.

-

La tension efficace obtenue au secondaire dépend du nombre de spires des bobines. Le rapport de transformation transformation k est le le quotient de la tension au secondaire Us et de la tension au primaire Up : k = Us/ Up.

4.1.3 Schéma de montage

Le schéma se compose de quatre éléments : -

Elément principale c’est ou le transformateur et le pont de Graetz convertir le courant alternatif en un courant continu.

-

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3 éléments secondaires, chaque élément est composé un régulateur de tension et une résistance a pour but de fournir une tension bien précis.

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FIGURE 2 : CARTE D'ALIMENTATION

FIGURE 3: ELEMENT PRINCIPAL DE LA CARTE D'ALIMENTATION

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FIGURE 4: REGULATEUR DE TENSION (24V) AVANT LA SIMULATION

FIGURE 5: REGULATEUR DE TENSION (24V) PRES LA SIMULATION

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FIGURE 6: REGULATEUR DE TENSION (5V) AVANT LA SIMULATION

FIGURE 7: REGULATEUR DE TENSION (5V) PRES LA SIMULATION

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FIGURE 8: REGULATEUR DE TENSION (12V) AVANT LA SIMULATION

FIGURE 9: REGULATEUR DE TENSION (12V) APRES LA SIMULATION

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FIGURE 10:SCHEMA DE ROUTAGE DE LA CARTE D'ALIMENTATION

FIGURE 11:VISUALISATION 3D DE LA CARTE D'ALIMENTATION

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FIGURE 12: SCHEMA DE PERÇAGE

4.2 Schéma de la car te de commande du moteur 4.2.1 Les composants de la carte de commande du moteur

- 8 résistances - 2 transistors - 2 cames - 2 relais - 2 diodes - une batterie de 24V - un moteur de 24V 4.2.2 Le rôle de chaque composant

- Un relais est un pré actionneur constitué au moins : • d'un électroaimant (bobine + circuit ferromagnétique) • d'une palette mobile supportant le contact mobile • ainsi qu'un contact fixe • d'un ressort de rappel du contact mobile En alimentant la bobine, le contact mobile est déplacé fermant ainsi le contact électrique. En l'absence de courant dans la bobine le ressort de rappel maintient le contact ouvert.

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Le relais est une solution à la commande en puissance. Il assure en outre une isolation galvanique en mettant en œuvre un mouvement Mécanique

Exemple d’étude d’étude des caractéristiques d'un relais •Courant de consommation: 58,3 mA (12 V), 29,2 mA (24 V) : Courant consommé par la bobine donc courant de commande •Tension min. de commutation: 3,75 V (5 Vcc.), 9 V (12 Vcc) : Tension à partir de laquelle le relais ferme ses contacts •Tension •Tension nominale: 12 V ou 24 V (suivant les modèles) •Courant de commutation des contacts: 6 A : Courant pouvant être interrompu •Tension •Tension de commutation/tension max.: 250 V c.a. c.a . /440 V c.c •Pouvoir •Pouvoir nominal de coupure: 1500 VA •Rigidité diélectrique diélectrique bobine-contacts: 4000 V eff : Tension que l'on peut appliquer entre les contacts et la bobine sans risque d'arc électrique

- Came : on utilise les cames pour assurer a ssurer le bon fonctionnement du système, on prend l’exemple d’un utilisateur même si il est en 2 étage il appui sur le bouton d’appel de même étage, dans cette cas même si il y a un appel mais le capteur est activé alors le moteur ne tourne pas. Donc la came assure le passage d’une seule information au moteur. moteur.

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4.2.3 Schéma de montage

FIGURE 13: CARTE DE COMMABE DE MOTEUR AVANT SIMULATION

FIGURE 14: CARTE DE COMMABE DE MOTEUR APRES SIMULATION

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FIGURE 15:SCHEMA DE ROUTAGE DE LA CARTE COMMANDE DU MOTEUR

FIGURE 16:VISUALISATION 3D DE LA CARTE COMMANDE DU MOTEUR

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FIGURE 17:SCHEMA DE PERÇAGE

4.3 Schéma de la carte de PIC16F877 4.3.1 Les composants de la carte de commande du moteur

- PIC 16F877 - 15 optocoupleurs - un quartz - 2 condensateurs - une résistance - un bouton poussoir - BCD 7 segments - un afficheur 7 segment 4.3.2 Rôle de l’optocoupleur

Un optocoupleur : est un composant électronique capable de transmettre un signal d'un circuit électrique à un autre, sans qu'il y ait de contact galvanique entre eux. Leurs applications sont innombrables. Celle qui vient immédiatement à l'esprit est le couplage de deux circuits qui ont des alimentations distinctes, sans aucun contact électrique entre eux, ce qui évite les boucles de masse, mais sert aussi de protection des circuits à basse tension, comme les microprocesseurs, ou les humains à l'égard de tensions dangereuses, comme celle du secteur de

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distribution électrique. Ils font alors office de relais entre le circuit de commande et les circuits de puissance, mais avec un gain considérable de place, d'énergie et de vitesse de transmission possible.

FIGURE 18:SCHEMA DE MONTAGE D'UN OPTOCOUPLEUR

4.3.3 Schéma de montage

FIGURE 19:SCHEMA DE LA CARTE DE PIC 16F877

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FIGURE 20: SCHEMA DE REGLAGE DE PIC

Pour régler la fréquence de pic 16f877, on utilise un quartz et deux condensateurs liés aux branches 13 et 14.

FIGURE 21:SCHEMA DES SORTIES L0, L1, L2, CM ET CD

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FIGURE 22:SCHEMA DE L'ANIMATION (AFFICHEUR 7 SEGMENTS)

FIGURE 23: SCHEMA DES ENTREES (AE0, AE1, AE2, C0, C1ET C2)

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