Reseau de distribution d’eau potable château d’eau a extraits du boen








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II)Mise en œuvre :


Le transmetteur ainsi réalisé doit fournir une tension au format 0-5 V sur l’étendue 0-50 cm H2O

Il doit être ajusté pour répondre au cahier des charges.

Pour cela, on vide entièrement le réservoir et on agit sur R6 (voir Annexe1) de manière à obtenir U Transmetteur = 0V (réglage du zéro)

On remplit ensuite le réservoir jusqu’à 50 cm et on agit sur R3 de manière à obtenir U Transmetteur = 5V (réglage de la pente)

On vérifie de nouveau le réglage à 0 cm puis 50 cm.

L’expérience montre qu’il faut deux à trois remplissages et vidages successifs pour ajuster correctement le transmetteur.
Cette activité peut être réalisée par les élèves, suivie d’un étalonnage (voir courbe montage complet ci-dessus). Sinon, l’ajustage est effectué à la réalisation, les élèves se limitent au tracé de la courbe d’étalonnage.

I)Le régulateur TOR


Quelque soit le type de régulateur choisi, les élèves doivent être amenés à choisir le sens du régulateur en fonction de l’étude précédente qu’ils auront faite.

I)Autour d’un montage comparateur


Les vannes utilisées lors du développement de la maquette sont des vannes d’irrigation agricole fonctionnant avec une tension maximale de 24V. Les essais ont montré qu’elles fonctionnent parfaitement à partir d’une tension de 15V. Il est donc théoriquement possible de les commander directement avec la sortie d’un AOP alimenté en +/- 15V. Mais l’intensité du courant nécessaire pour le fonctionnement des vannes impose d’utiliser en sortie de l’AOP, un montage à transistor à collecteur ouvert (voir annexe 2). Cela permet de s’affranchir des limites en courant de l’AOP et d’alimenter les vannes de 15 à 24 V par exemple.

Dans la suite, on ne présentera que les montages réalisés avec des AOP. Le montage de puissance en annexe 2 est attaqué par UVanne.

Remarque : Les courbes présentées ont été obtenues avec un montage contenant un AOP type TL 081 alimenté en +/-12V suivi d’un étage de puissance

Régulation à un seuil de basculement




Utransmetteur


Usortie comparateur


Uvanne

Uconsigne
Comparateur à un seuil avec mise au format 0/15V


Uvanne = +15V si Utransmetteur < Uconsigne

Vanne alimentée  Vanne ouverte

 Le réservoir se remplit



Uvanne = +0V si Utransmetteur > Uconsigne

Vanne non alimentée  Vanne fermée

 Le réservoir ne se remplit pas

Un simple ajustement de la tension Uconsigne permet le changement de la valeur de consigne. Cette tension, mesurée avec un voltmètre, est l’image directe de la consigne en cm. Par exemple Consigne = 35 cm  Uconsigne = 3,5V

La diode en sortie de l’AOP permet d’obtenir une tension égale à +15 V (environ) et 0 V (environ) pour la commande de la vanne.
Le suivi des tensions Uvanne et Utransmetteur peut être réalisé avec un oscilloscope numérique ou une interface d’acquisition de données.

Chronogrammes obtenus



Dans l’exemple ci-dessus, on constate que les variations de la tension Utransmetteur sont importantes. Il en découle des ouvertures et fermetures de la vanne très rapides pendant une certaine durée.

Amélioration du dispositif


Ces ondulations « parasites » peuvent être éliminées par filtrage de la tension Utransmetteur. Ce peut être l’occasion de mobiliser cette compétence présente dans le programme.


Traitement du signal

Notions et contenus

Capacités exigibles

Filtrage et amplification de tension.

Gabarit.

- Exploiter la courbe du coefficient d'amplification en fonction de la fréquence d'un amplificateur pour déterminer ses limites d'utilisation.

- Déduire les propriétés d'un filtre de la courbe représentant le coefficient d'amplification en fonction de la fréquence.

- Proposer un gabarit de filtre pour répondre à un cahier des charges.


Le filtrage est réalisé par un simple filtre passif RC associé à un montage suiveur (voir annexe 2).

Le résultat est évident (voir courbe suivante). Tout se passe comme si on avait introduit une temporisation dans le système. Cette « temporisation » dépend des valeurs du couple RC

Régulation à deux seuils de basculement


Dans cette approche, l’utilisation du filtre peut être évitée.


E




Uvanne

R1

R2

Uconsigne

Utransmetteur

Comparateur à deux seuils avec mise au format 0/15V

Uconsigne prend deux valeurs

Uconsigne haute et Uconsigne basse

par exemple Uconsigne haute = 3,8V et Uconsigne basse = 2,7V

soit 45 cm et 31 cm

(avec R1 = 500 kΩ variable, R2 = 5kΩ, E = 3V)

R1 permet de régler les valeurs des consignes haute et basse (qui ne sont pas indépendantes)




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