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Intitulé :

Présenté par :

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard

Date de soutenance : 08 Décembre 2014

PROMOTION 2012

« Etudes et amélioration d’un ancien banc d’essai de starter-generator d’un TWIN OTTER pour pouvoir supporter une

génératrice d’un ATR, au sein de la société nationale malagasy de transports aériens Air Madagascar »

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Intitulé :

Présenté par : RAKOTONIAIANa Tojo Nandrianina

NAMBININTSOA Pierre Léonard

Président du Jury : Monsieur RAKOTOMANANA Charles Rodin

Enseignant à l’ESPA

Encadreur pédagogique : Monsieur ANDRIAMANOHISOA Hery Zo

Maître de conférences à l’ESPA

Encadreur professionnel : Monsieur ANDRIAMBOAVONJY Jaona

Chef de Service DIIE d’Air Madagascar

Examinateurs : Monsieur ANDRIAMANALINA William


Monsieur RAMELINA Lala Arimonjy


Monsieur RAKOTONIRIANA René


PROMOTION 2012

« Etudes et amélioration d’un ancien banc d’essai de starter-generator d’un TWIN OTTER pour pouvoir supporter une génératrice d’un ATR, au sein de la

société nationale malagasy de transports aériens Air Madagascar »

REMERCIEMENTS

Cet ouvrage est le fruit de nos cinq années d'études supérieures, mais il n'a pas pu être conçu sans l'aide de Dieu

tout puissant dont nous tenons énormément à exprimer en première ligne notre gratitude.

Nous témoignons aussi cette gratitude à tous ceux qui nous ont prodigué leur encouragement tout au long de nos

ces années d'études supérieures.

Pr ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l'Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui nous a

autorisé la soutenance de ce mémoire ;

Monsieur RAKOTOMANANA Charles Rodin, Chef du département Génie Mécanique et Productique, Monsieur

RAKOTONIAINA Solofo Hery, Chef du département Génie Electrique de l'Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo.

Nous remercions également Monsieur ANDRIAMANOHISOA Hery Zo, Enseignant à l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo, et Monsieur ANDRIAMBOAVONJY Jaona, Chef de service de la section DI-IE

de la société nationale des transports aériens Air Madagascar pour l’aide et les conseils concernant les missions

évoquées dans cet ouvrage, qu’ils nous ont apporté lors des différents suivis.

Nous tenons à remercier tout particulièrement et à témoigner toute notre reconnaissance aux personnes suivantes,

pour l’expérience enrichissante et pleine d’intérêt qu’elles nous ont fait vivre durant ces six mois de stage de

mémoire au sein de la société Air Madagascar :

Monsieur RAKOTOZAFY Roger Wilson, Directeur Industriel de la section DI-ID de la société Air Madagascar,

pour son accueil et la confiance qu’il nous a accordé dès notre arrivée dans la société ;

Monsieur RANAIVOSON Mamy, Chef de Département de la Direction Industrielle DI-ID de la société

nationale malagasy des transports aérien Air Madagascar ;

Nous tenons à remercier en particulier Monsieur RANDAZAVONY Mira, Personnel de la société Air

Madagascar, pour son aide ainsi pour le temps qu’il nous a consacré tout au long de cette période, sachant

répondre à toutes nos interrogations ; sans oublier l’ensemble du personnel de la société pour leur accueil

sympathique et leur coopération professionnelle tout au long de ces six mois de stage.

Nos parents qui nous ont toujours soutenu matériellement aussi bien que moralement durant ces longues années

d’études ;

Toutes nos familles, tous nos amis et tous ceux qui ont contribué à l’élaboration et à la mise en œuvre de ce

mémoire.

Nous remercions de même la société nationale malagasy de transports aériens «Air Madagascar » de nous avoir aidé

et nous octroyer les documents nécessaires afin de pouvoir mener à terme ce mémoire.

MERCI!!!

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page i

NOMENCLATURES

3P : triphasé ou tripolaire

3P+N : triphasé ou tripolaire avec neutre

AIx : Analogique Input #x

A.C.M.I. : Aircraft, Crew, Maintenance and Insurance

ADC : Analog to Digital Converter

API : Application Programming Interface

A.SEC.N.A : Agence pour la SECurité de la Navigation Aérienne en Afrique et à Madagascar

BAT : liaison (borne) à la batterie

BT : Basse Tension

BTA : Basse Tension de classe A

BTB : Basse Tension de classe B

CA : Courant Alternatif

CAN : Convertisseur Analogique-Numérique

CC : Courant Continu

CDD : Conjoncteur-Disjoncteur Différentiel

Cd/Ni : Cadmium-Nickel

CEI : Commission Internationale de l’Electrotechnique

ci : Capteur n°i

CNA : Convertisseur Numérique-Analogique

DAC : Digital to Analog Converter

DC : Direct Current

d.d.p : différence de potentiel

DDR : Disjoncteur Différentiel à courant Résiduel

D.E.A. : Diplôme d’Etude Approfondie

D.E.S.S. : Diplôme d’Etude Supérieure Spécialisée

DIx : Digital Input #x

DOx : Digital Output #x

DP-K5 : Signalisation Gauche

DP-K6 : Signalisation Droite

E/S : Entrée Sortie

E.A.S.A. : European Aviation Safety Agency

E.E.S.P. : Etablissement d’Enseignement Supérieur Polytechnique

E.E.S.T. : Etablissements d’Enseignement Supérieur Technique

E.N.T.P. : Ecole Nationale des Travaux Publics

E.P.I. : Equipements de Protection Individuel

E.S.P.A. : Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

F.c.é.m : Force contre électromotrice

F.é.m : Force électromotrice

GEN : liaison (borne) à la génératrice

GND : Ground (masse)

HT : Haute Tension

HTA : Haute Tension de classe A

HTB : Haute Tension de classe B

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page ii

I.A.T.A. : International Air Transport Association

I.N.T.P. : Institut National de Télécommunications et des Postes

I.O.S.A. : IATA Operational Safety Audit

IP : Indice de Protection

: Rapport de transmission du système de poulies, courroies

: Rapport minimum de transmission du système de poulies, courroies

: Rapport maximum de transmission du système de poulies, courroies

ISO : International Organisations for Standardizations

ISO/ICS : ISO triés par Classement International des Normes

ISO/TC : ISO triés par Comités Techniques

I.U.T.I. : Institut Universitaire de Technologie Industrielle

: Interrupteur

: Le plus petit rapport de vitesse de la gamme de vitesse de l’altivar

: Le plus grand rapport de vitesse de la gamme de vitesse de l’altivar

LED : Light-Emitting Diode (diode électroluminescente)

MALT : Mise A La Terre

MAS : Machine Asynchrone (féminin)

MAS : Moteur Asynchrone (masculin)

MAS 1 : Moteur Asynchrone d’entraînement

MAS 2 : Moteur Asynchrone de ventilation

MCC : Machine à Courant Continu (féminin)

MCC : Moteur à Courant Continu (masculin)

MOI : Multifunction Inputs Outputs (E/S Multifonctions)

MT : Moteur Thermique

MTBF : Temps Moyen de Bon Fonctionnement

N : pôle Nord d’un aimant

NI DAQ : National Instrument Data Acquisition

Ng : La vitesse en plein gaz ou la vitesse maximale en pleine puissance

NF : Contact Non Fermé au repos

NO : Contact Non Ouvert au repos

CEI : Commission d’Electrotechnique Internationale

PdC : Pouvoir de Coupure

: Coefficient de détermination ou coefficient d’appréciation

RGIE : Règlement Général des Industries Extractives

Ri : Relais numéro i

RT : Contact Repos-Travail

S : pôle Sud d’un aimant

SONAPAR : SOciété NAtionale de PARticipation

TAA : Théorème de l’Accélération Angulaire

TCE : Théorème de la Conservation d’Energie

TP : Travaux Pratiques

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page iii

Symbole Grandeur Unité (MKSA)

Largeur de la clavette

Induction magnétique

Facteur de puissance du MAS n°1

Facteur de puissance du MAS n°2

Couple utile

Couple maximal

Couple nominal de l’embrayage électromécanique

Couple résiduel

Couple résistant dû par le MAS

Diamètre de la poulie synchrone n°1 (coté MAS)

Diamètre de la poulie synchrone n°2 (coté dynastart)

Diamètre d’un boulon

Distance d’emplacement des boulons sur le flasque et l’adapteur

Champ électrique

F.é.m. de la dynamo tachymétrique

Fréquence du réseau électrique

Force d’accélération angulaire de la poulie n°2 pendant le

fonctionnement « Génération »

Flux d’induction du rotor de la dynamo tachymétrique, sa valeur

est constante.

Force périphérique spécifique maximale de courroie pendant le

fonctionnement « Démarrage »

Force périphérique spécifique maximale de courroie pendant le


F.c.é.m. du starter-generator d’ATR en régime maximal pendant le


Force résistante maximale pendant le démarrage

Force résistante maximale pendant la génération

Force de traction de chaque boulon

Force tangentielle maximale

Force tangentielle maximale pendant le fonctionnement

« Démarrage »

Force tangentielle maximale pendant le fonctionnement

« Génération »

Champ magnétique

Courant maximal qu’une dynastart d’ATR peut débiter

Courant absorbé par le circuit de commande aux contacteurs

(Commande 1)

Courant absorbé par le circuit de commande aux relais (Commande

2) avant alimentation AC/DC

Courant absorbé par le circuit de commande aux relais (Commande

2) après alimentation AC/DC

Intensité de courant absorbé par l’embrayage électromécanique

Courant nominal du MAS

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page iv

Moment quadratique polaire de l’axe

Intensité de courant assignée pour le disjoncteur du MAS n°1

Intensité de courant assignée pour le disjoncteur du MAS n°2

Intensité de courant assignée pour le disjoncteur du circuit de

freinage


commande aux contacteurs


commande aux relais (après alimentation)


commande aux relais (avant alimentation)

Intensité de courant parcourant le capteur de tension

Intensité de courant parcourant le diviseur de tension de la

tachymétrie

Moment d’inertie de la poulie n°1

Moment d’inertie de la poulie n°2

Moment d’inertie du rotor du MAS

Constante de performance

Constante de la dynamo tachymétrique

Longueur de la clavette

MTBF

Masse de la poulie n°2

Moment de flexion maximal

Couple maximal pendant le fonctionnement « Démarrage »

Couple maximal pendant le fonctionnement « Génération »

Vitesse de rotation du rotor de la dynamo tachymétrique

Vitesse de rotation de la courroie pendant le régime maximal du


Vitesse de rotation de la courroie pendant le régime maximal du


Vitesse de rotation minimale du starter-generator lors du


Vitesse de rotation maximale du starter-generator lors du


Vitesse maximale de l’embrayage électromécanique

Vitesse de rotation maximale du starter-generator lors du


Vitesse de rotation minimale du MAS

Vitesse de rotation maximale du MAS

Rendement du starter-generator

Rendement du MAS n°1

Rendement du MAS n°2

Rendement de la transmission

Nombre de paires des pôles

Puissance ou

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page v

Puissance active absorbée par le MAS

Perte de puissance au niveau MAS

Perte de puissance au niveau dynastart

Puissance électrique maximale que la dynastart (d’ATR) génère

Puissance mécanique qui entraine la dynastart

Puissance électrique absorbée de l’embrayage électromécanique

Puissance électrique absorbée par la dynastart lors du démarrage

Puissance mécanique générée par la dynastart lors du


Puissance mécanique générée par la dynastart lors du


Puissance mécanique transmise

Perte de puissance au niveau transmission

Puissance utile du MAS n°1

Puissance utile du MAS n°2

Quantité d’énergie de la batterie auxiliaire

Limite élastique au glissement (ou cisaillement)

Résistance interne de la MCC

Résistance interne de la dynamo tachymétrique

Résistance utilisée dans le capteur de tension

Fiabilité du système ou fiabilité totale

Fiabilité de l’élément n° d’un système

Résistance utilisée dans le diviseur de tension de tachymétrie

Résistance au glissement (ou cisaillement)

Coefficient de sécurité

Coefficient de sécurité de la courroie lié à la dynamique

Coefficient de sécurité de la courroie lié au rapport de transmission

Section active de la clavette

Limite élastique à la traction

Début de période d’utilisation optimale d’un élément d’un système

Fin de période d’utilisation optimale d’un élément d’un système

Durée de forte demande en courant pendant le fonctionnement

« Démarrage »

TRI Taux de Rentabilité Interne

Contrainte maximale de flexion

Contrainte maximale de cisaillement de la clavette

Contrainte maximale de torsion

Contrainte maximale de torsion des boulons

Contrainte maximale de cisaillement des goupilles

Contrainte maximale de traction des goupilles

Contrainte admissible de cisaillement des goupilles

Contrainte élastique de cisaillement de la clavette

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page vi

Contrainte pratique de cisaillement de la clavette

Section d’une goupille

Diamètre d’une goupille

Contrainte maximale de cisaillement des boulons

Contrainte admissible de cisaillement des boulons

Accélération angulaire maximale lors du fonctionnement

« Démarrage »

Accélération angulaire maximale lors du fonctionnement

« Génération »

Temps moyen de démarrage d’un avion

Temps moyen de passage de au

Tension d’alimentation de l’embrayage électromécanique

Tension nominale du MAS n°1

Tension nominale du MAS n°2

Tension maximale aux bornes d’une dynastart pendant le


Tension réduite pour l’acquisition de tension de la MCC

Tension réduite pour l’acquisition de tension de la MCC dans le

cas pratique

Tension réduite pour l’acquisition de tension de la MCC dans le

cas théorique

Tension réduite pour l’acquisition de vitesse de rotation de la MCC


dans le cas pratique


dans le cas théorique

Tension de sortie de la MCC

Tension de sortie de la MCC dans le cas pratique

Tension de sortie de la MCC dans le cas théorique

Tension de sortie de la dynamo tachymétrique

Tension de sortie de la dynamo tachymétrique dans le cas pratique

Tension de sortie de la dynamo tachymétrique dans le cas

théorique

Section d’un boulon

Tension aux bornes de la batterie auxiliaire

VAN Valeur Actuelle Nette

Pulsation angulaire

Energie électrique

Energie mécanique

Distance la plus éloignée suivant l’axe

Nombre de dents de la poulie n°1

Nombre de dents de la poulie n°2

Nombre de dents engagées de la poulie n°2

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page vii

LISTE DES FIGURES

Figure 1. Organigramme de la société nationale malagasy des transports aérien Air Madagascar ..... 7

Figure 2. Synoptique du banc actuel .................................................................................................... 9

Figure 3. Synoptique du banc à concevoir ........................................................................................... 9

Figure 4. Un starter-generator avec canalisation d'aération ............................................................... 11

Figure 5. Un starter-generator sans canalisation d'aération ............................................................... 11

Figure 6. Schéma détaillé d'un starter-generator ................................................................................ 11

Figure 7. Balais .................................................................................................................................. 12

Figure 8. Balais et collecteur .............................................................................................................. 12

Figure 9. Schéma détaillé d'un CDD .................................................................................................. 13

Figure 10. Aperçu d’un CDD ............................................................................................................. 13

Figure 11. Schéma détaillé d'un régulateur de tension ...................................................................... 15

Figure 12. Schéma bloc de la régulation de tension .......................................................................... 15

Figure 13. Schéma électrique du régulateur....................................................................................... 16

Figure 14. Organigramme du test d’un régulateur ............................................................................. 16

Figure 15. Schéma électrique du CDD .............................................................................................. 17

Figure 16. Organigramme du test d'un CDD ..................................................................................... 17

Figure 17. Schéma du circuit de puissance ........................................................................................ 19

Figure 18. Schéma du circuit de commande avec chaîne d'acquisition ............................................. 20

Figure 19. Schéma du circuit de commande au niveau optocoupleurs et relais ................................ 21

Figure 20. Schéma du circuit de commande au niveau contacteurs .................................................. 22

Figure 21. Organigramme du test d'un starter-generator ................................................................... 23

Figure 22. Un moteur asynchrone ...................................................................................................... 25

Figure 23. Symbole d’un MAS à rotor bobiné................................................................................... 25

Figure 24. Symbole d'un MAS à cage d'écureuil ............................................................................... 25

Figure 25. Schéma détaillé d'un MAS à rotor bobiné à bagues ......................................................... 25

Figure 26. Synoptique d’un altivar .................................................................................................... 27

Figure 27. Présentation du banc en fonction "démarreur" ................................................................. 29

Figure 28. Présentation du banc en fonction "générateur" ................................................................. 30

Figure 29. Représentation du système des forces au niveau de la poulie n°2 pendant la période de

Démarrage .......................................................................................................................................... 31

Figure 30. Synthèse des diagrammes [6] ........................................................................................... 36

Figure 31. Abaque de sélection de largeur pour les courroies dentées du type AT10 [6] ................. 36

Figure 32. Bilan des forces dans le cas réel ....................................................................................... 40

Figure 33. Bilan des forces modélisé en poutre ................................................................................. 40

Figure 34. Disposition de la clavette .................................................................................................. 42

Figure 35. Dessin de la clavette ......................................................................................................... 43

Figure 36. Montage proposé pour la fixation de l'adapteur ............................................................... 43

Figure 37. 3D de l'adapteur ................................................................................................................ 43

Figure 38. Dessin de l'adapteur (Annexe VIII) .................................................................................. 43

Figure 39. Disposition des emplacements des goupilles.................................................................... 44

Figure 40. Disposition des goupilles .................................................................................................. 44

Figure 41. Ecrou à tête centreuse ....................................................................................................... 45

Figure 42. Vis à tête centreuse ........................................................................................................... 45

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page viii

Figure 43. Modèle linéaire du montage du système boulons, flasque, adapteur ........................... 45

Figure 44. Collier spécial pour le starter-generator ........................................................................... 47

Figure 45. Un starter-generator avec son support sur avion .............................................................. 47

Figure 46. Symbole d'un contacteur dans un circuit de commande ................................................... 49

Figure 47. Structure d'un contacteur .................................................................................................. 49

Figure 48. Un contacteur .................................................................................................................... 49

Figure 49. Equipements supplémentaires d'un contacteur ................................................................. 49

Figure 50. Relais monostable ............................................................................................................. 51

Figure 51. Relais bistable ................................................................................................................... 51

Figure 52. Relais aux contacts retard au travail ................................................................................. 51

Figure 53. Relais aux contacts retard au repos ................................................................................... 51

Figure 54. Structure d'un relais .......................................................................................................... 51

Figure 55. Un relais ............................................................................................................................ 51

Figure 56. Relais à embase ................................................................................................................ 51

Figure 57. Symbole d'un relais bistable à deux bobines à quatre contacts RT .................................. 51

Figure 58. Un relais bistable à une bobine ......................................................................................... 51

Figure 59. Symbole d'un relais de commutation (relais spécial) ....................................................... 51

Figure 60. Un relais monostable (relais spécial) ................................................................................ 51

Figure 61. Symbole d'un disjoncteur magnétothermique 3P ............................................................. 52

Figure 62. Structure d'un disjoncteur [29] ......................................................................................... 52

Figure 63. Marquage d'un disjoncteur 1P [29] ................................................................................... 52

Figure 64. Disjoncteur différentiel 4P [29] ........................................................................................ 52

Figure 65. Bilan de puissance du banc d'essai dans pendant le fonctionnement « Génération » ...... 53

Figure 66. Symbole d'un relais thermique ......................................................................................... 55

Figure 67. Marquage d'un relais thermique ....................................................................................... 55

Figure 68. Du symbole à la réalité d'un relais thermique .................................................................. 55

Figure 69. Perspectives du futur banc d'essai et son pupitre de commande ...................................... 61

Figure 70. Conversions et traitement numérique des données........................................................... 63

Figure 71. Synoptique de commande ................................................................................................. 64

Figure 72. Principe d'un capteur industriel [14] ................................................................................. 66

Figure 73. Emplacement d’une carte d'acquisition [15] .................................................................... 67

Figure 74. Principe de fonctionnement d’une carte d'acquisition [15] .............................................. 67

Figure 75. Signal analogique [16] ...................................................................................................... 68

Figure 76. Multiplexeur [16] .............................................................................................................. 68

Figure 77 : (i) signal analogique (ii) signal échantillonné (iii) puis quantifié [16] ............................ 69

Figure 78: Symbole CNA [16] ........................................................................................................... 71

Figure 79 : Schéma fonctionnel [16].................................................................................................. 71

Figure 80. Optocoupleur [17]............................................................................................................. 74

Figure 81. Visualisation des câblages importants. ............................................................................. 75

Figure 82. Schéma de montage du prototype ..................................................................................... 79

Figure 83. Schéma de l'acquisition de tension ................................................................................... 80

Figure 84. Etalonnage du capteur de tension ..................................................................................... 81

Figure 85. Schéma de l'acquisition de vitesse .................................................................................... 82

Figure 86. Etalonnage du capteur de vitesse ...................................................................................... 84

Figure 87. Schéma de montage de l'acquisition de courant ............................................................... 84

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page ix

Figure 88. Structure interne du capteur LEM LSTR 6-NP ................................................................ 85

Figure 89. Etalonnage du capteur de courant ..................................................................................... 85

Figure 90 : Vue d'ensemble du système de mesure ........................................................................... 99

Figure 91. Type des signaux ............................................................................................................ 100

Figure 92. Schéma sur la présentation du contrôle .......................................................................... 101

Figure 93. Mesure de la tension ....................................................................................................... 102

Figure 94. Exemple de la vitesse du vent ......................................................................................... 103

Figure 95. Moyennage ..................................................................................................................... 103

Figure 96. Organigramme de programmation de mesure de tension ............................................... 104

Figure 97 : Organigramme de programmation d'une sortie analogique finie .................................. 106

Figure 98. Organigramme de programmation d'une sortie analogique continue ............................. 107

Figure 99. Organigramme de programmation d'une sortie analogique à un seul échantillon .......... 108

Figure 100. Présentation de Qt Creator ............................................................................................ 111

Figure 101. Structure du projet ........................................................................................................ 117

Figure 102. Interface Graphique Utilisateur « Bloc 2 » ................................................................... 118

Figure 103. Interface Graphique Utilisateur « Bloc 3 » ................................................................... 120

Figure 104. Organigramme de l’acquisition de données ................................................................. 121

Figure 105. Organigramme de programmation d'une sortie analogique .......................................... 122

Figure 106. Organigramme principal de l’acquisition de donnée .................................................... 125

Figure 107. Organigramme spécifique de l'acquisition de donnée .................................................. 126

Figure 108. Organigramme de fonctionnement de l’API du NIDAQmx (MotorIn.h) ................... 127

Figure 109. Organigramme du traitement de donnée pour l’acquisition de tension (Voltage

Acquisition) ...................................................................................................................................... 128

Figure 110. Organigramme de programmation du traitement de donnée pour l’acquisition de

courant (Current Acquisition) .......................................................................................................... 128

Figure 111. Organigramme de programmation du traitement de donnée pour l’acquisition de vitesse

.......................................................................................................................................................... 128

Figure 112. Organigramme de la génération de tension continue ................................................... 129

Figure 113. Organigramme de fonctionnement de l’API du NIDAQmx (MotorOut.h) ................. 130

Figure 114. La carte d'acquisition NI DAQ6009 ............................................................................ 131

Figure 115 : Vues du haut et de l’arrière des périphériques NI USB-6008/6009 ............................ 132

Figure 116 : Maintien des périphériques NI USB-6008/6009 ......................................................... 132

Figure 117 : LEM LTSR 6-NP ........................................................................................................ 133

Figure 118 : MCC Globe motors 28[V] CC .................................................................................. 133

Figure 119. Un capteur de son analogique [22] ............................................................................... 137

Figure 120. Echelle du bruit [21] ..................................................................................................... 137

Figure 121. Exemple d'un schéma de montage d'un capteur de bruit sonore [22]........................... 137

Figure 122. Capteur d'onde électromagnétique [23] ........................................................................ 137

Figure 123. Un exemple de montage d'un capteur d'onde électromagnétique [23] ......................... 137

Figure 124. Classification graphique des ondes électromagnétiques [24] ....................................... 138

Figure 125. Capteur de vibration DFR0052 [26] ............................................................................. 139

Figure 126. Exemple de montage d'un capteur de vibrations [26] .................................................. 139

Figure 127. Quelques panneaux de signalisations avec indication des dangers électriques ............ 140

Figure 128. Panneaux de signalisations de Dangers Electriques sans indication qui signifient

directement : « Attention, sous très haute tension » ........................................................................ 140

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page x

Figure 129. Panneau de signalisation sans indication qui signifie : "Danger Electriques" [28] ...... 140

Figure 130. Port de chaussures de sécurité obligatoire .................................................................... 141

Figure 131. Protection de la main .................................................................................................... 141

Figure 132. Port de tenue de travail obligatoire ............................................................................... 141

Figure 133. Port obligatoire de charlotte pour les femmes .............................................................. 141

Figure 134. Attention ! ..................................................................................................................... 141

Figure 135. Attention ! La surface est chauffante. ........................................................................... 141

Figure 136. Attention ! Risque d'incendie ! ..................................................................................... 141

Figure 137. Attention ! Système mécanique tournant ! ................................................................... 141

Figure 138. Interdiction pour les personnels non autorisés ............................................................. 141

Figure 139. Défense de fumer (et évidemment de boire dans l'enceinte du banc d'essai) ............... 141

Figure 140. Accès interdit ................................................................................................................ 141

Figure 141. Interdiction de toucher .................................................................................................. 141

Figure 142. "Direction à suivre" en cas de sauvetage ...................................................................... 142

Figure 143. Téléphone pour le sauvetage et premiers secours ....................................................... 142

Figure 144. "Sorite et issue de secours" ........................................................................................... 142

Figure 145. Premiers secours ........................................................................................................... 142

Figure 146. Rinçage des yeux .......................................................................................................... 142

Figure 147. Panneau d'alarme d'incendie ......................................................................................... 142

Figure 148. Panneau de bouche d'incendie ...................................................................................... 142

Figure 149. Panneaux d'extincteurs ................................................................................................. 142

Figure 150. Exemple de clôtures à proposer .................................................................................... 142

Figure 151. Hiérarchie de la maintenance ....................................................................................... 145

Figure 152. Maintenance de la partie mécanique ............................................................................ 146

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page xi

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1. Départements et filières d'études à l'E.S.P.A ..................................................................... 3

Tableau 2. Caractéristiques des starter-generator .............................................................................. 11

Tableau 3. Désignation des capteurs .................................................................................................. 20

Tableau 4. Caractéristiques du MAS sur le banc actuel .................................................................... 26

Tableau 5. Caractéristiques de l’ALTIVAR VP3 BM501 [3] ........................................................... 27

Tableau 6. Quelques caractéristiques utiles d'un starter-generator d'ATR [4] ................................... 28

Tableau 7. Quelques caractéristiques utiles d'une batterie auxiliaire [5] ........................................... 28

Tableau 8. Différents facteurs utilisés dans des dimensionnements de courroies ............................. 28

Tableau 9. Quelques caractéristiques utiles du MAS recommandé ................................................... 28

Tableau 10. Caractéristiques électriques recommandées de l'altivar ................................................. 29

Tableau 11. Quelques données expérimentales ................................................................................. 29

Tableau 12. Synthèse des calculs ....................................................................................................... 35

Tableau 13. Caractéristiques de la courroie ....................................................................................... 37

Tableau 14. Désignation de la courroie ............................................................................................. 37

Tableau 15. Désignation des poulies .................................................................................................. 37

Tableau 16. Caractéristiques des circlips extérieurs à utiliser [13] .................................................... 39

Tableau 17. Bilan des forces appliquées sur l'axe .............................................................................. 41

Tableau 18. Caractéristiques des roulements [7] ............................................................................... 41

Tableau 19. Vérification des contraintes ............................................................................................ 46

Tableau 20. Caractéristiques de l'embrayage électromécanique sélectionné ..................................... 48

Tableau 21. Caractéristiques principales des contacteurs de puissance ............................................. 50

Tableau 22. Caractéristiques du bloc d'alimentation ......................................................................... 56

Tableau 23. Caractéristiques des disjoncteurs à utiliser .................................................................... 56

Tableau 24. Caractéristiques des relais thermiques à utiliser ............................................................ 56

Tableau 25. Caractéristiques minimales exigées pour le MAS d'entraînement ................................. 57

Tableau 26. Les relais à utiliser ......................................................................................................... 57

Tableau 27. Liste des contacteurs recommandés ............................................................................... 57

Tableau 28. Liste des contacts auxiliaires .......................................................................................... 57

Tableau 29. Type de boîte de boutons poussoirs recommandé.......................................................... 57

Tableau 30. Poulies à utiliser ............................................................................................................. 57

Tableau 31. Caractéristiques recommandées pour l'altivar à utiliser [8] ........................................... 58

Tableau 32. Courroie recommandée .................................................................................................. 59

Tableau 33. Caractéristiques des roulements recommandés .............................................................. 59

Tableau 34. Circlips intérieurs à utiliser ............................................................................................ 59

Tableau 35. Circlips extérieurs à utiliser ........................................................................................... 60

Tableau 36. Listes des goupilles à utiliser ......................................................................................... 60

Tableau 37. Caractéristiques de la clavette à utiliser ......................................................................... 60

Tableau 38. Désignation des boulons recommandés ......................................................................... 60

Tableau 39. Exemples de capteurs classés selon la grandeur mesurée [14] ...................................... 65

Tableau 40. Tableau récapitulatif sur les capteurs [14] ..................................................................... 66

Tableau 41. Caractéristiques principales des CAN [16] .................................................................... 69

Tableau 42. Récapitulatif sur la conversion Analogique Numérique (CAN) [16] ............................ 70

Tableau 43. Caractéristiques principales des CNA [16] .................................................................... 72

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page xii

Tableau 44. Conversion numérique analogique CNA [16] ................................................................ 73

Tableau 45. Principales catégories d'optocoupleurs [17] ................................................................... 74

Tableau 46. Récapitulatif sur le rôle de chaque élément de la chaine d'acquisition .......................... 76

Tableau 47. Etalonnage du capteur de tension ................................................................................... 81

Tableau 48. Etalonnage du capteur de vitesse ................................................................................... 83

Tableau 49. Etalonnage du capteur de courant LEM LSTR 6-NP..................................................... 85

Tableau 50. Choix de voie ................................................................................................................. 91

Tableau 51. Liste des procédures d'évènement ................................................................................ 123

Tableau 52. Caractéristiques du MAS ............................................................................................. 134

Tableau 53. Caractéristiques du MCC (Annexe XV) ...................................................................... 134

Tableau 54. Caractéristiques des lampes pour charges .................................................................... 134

Tableau 55. Caractéristiques des relais ............................................................................................ 134

Tableau 56. Caractéristiques utiles des optocoupleurs .................................................................... 134

Tableau 57. Les sources d'alimentation disponibles ........................................................................ 134

Tableau 58. Caractéristiques générales du système de transmission ............................................... 134

Tableau 59. Seuils règlementaires définis pour les expositions professionnelles au bruit sonore [21]

.......................................................................................................................................................... 137

Tableau 60. Valeurs limites admises des ondes électromagnétiques [25] ....................................... 138

Tableau 61. Valeurs limites des vibrations selon les classements des machines industrielles [27] 139

Tableau 62. Valeurs estimatives des fiabilités des éléments ou groupe d'éléments constitutifs du

banc d'essai pour un MTBF de cinq ans .......................................................................................... 144

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page xiii

TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION ............................................................................................................................... 1

PRESENTATION DE L’ESPA ........................................................................................................... 3

PRESENTATION DE L’AIR MADAGASCAR ................................................................................ 4 CHAPITRE I. ETUDES DE TOUS LES ELEMENTS CONSTITUANTS LE SYSTEME

FORME PAR LE BANC ET SES COMPOSANTS ........................................................................... 8

I.1 Introduction ........................................................................................................................... 8

I.2 Description technique et fonctionnelle des composants du système ................................... 10

I.2.1 Généralités sur les principaux matériels à tester sur le banc ........................................ 10

I.2.1.1 Starter-generator ................................................................................................... 10

I.2.1.1.1 Figures et schéma d’un starter-generator : .................................................................... 11

I.2.1.1.2 Caractéristiques des starter-generators ......................................................................... 11

I.2.1.1.3 Eléments constitutifs principaux .................................................................................... 11

I.2.1.1.4 Fonctionnements ............................................................................................................ 12

I.2.1.2 Conjoncteur-disjoncteur différentiel ..................................................................... 13

I.2.1.2.1 Principe ........................................................................................................................... 13

I.2.1.2.2 Essai différentiel ............................................................................................................. 14

I.2.1.3 Régulateur de tension ........................................................................................... 14

I.2.2 Différents tests sur le banc d’essai ............................................................................... 15

I.2.2.1 Test de régulateur ................................................................................................. 15

I.2.2.1.1 But .................................................................................................................................. 15

I.2.2.1.2 Schéma de montage et étapes de l’essai ....................................................................... 16

I.2.2.2 Test de CDD ......................................................................................................... 16

I.2.2.2.1 But .................................................................................................................................. 16

I.2.2.2.2 Schéma de montage et étapes de l’essai ....................................................................... 17

I.2.2.3 Test de starter-generator ....................................................................................... 18

I.2.2.3.1 But .................................................................................................................................. 18

I.2.2.3.2 Précautions ..................................................................................................................... 18

I.2.2.3.3 Principe ........................................................................................................................... 18

I.2.2.3.4 Schéma général du circuit de puissance ........................................................................ 19

I.2.2.3.5 Circuit de commande avec chaîne d’acquisition ............................................................ 20

I.2.2.3.6 Procédures des fonctionnements .................................................................................. 23

I.2.2.3.7 Fonction « Démarrage » - Acquisition des valeurs des grandeurs à mesurer ................ 24

I.2.2.3.8 Fonction « Génération » ................................................................................................. 24

I.2.3 Moteur asynchrone ....................................................................................................... 25

I.2.3.1 Présentation et symbole dans des schémas électriques [1] ................................... 25

I.2.3.2 Plaque signalétique [2] ......................................................................................... 26

I.2.3.3 Choix du moteur ................................................................................................... 26

I.2.4 Variateur de vitesse ...................................................................................................... 26

I.2.4.1 Principe d’un ALTIVAR ...................................................................................... 26

I.2.4.2 Caractéristiques électriques d’un ALTIVAR ....................................................... 27

I.2.4.3 Choix d’un Altivar ................................................................................................ 27

I.2.5 Dimensionnement du nouveau système de transmission mécanique........................... 28

I.2.5.1 Données et caractéristiques des éléments de transmission ................................... 28

I.2.5.2 Présentations schématiques du système................................................................ 29

I.2.5.3 Etapes de calcul .................................................................................................... 30

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page xiv

I.2.5.3.1 Diamètres primitifs des poulies ...................................................................................... 30

I.2.5.3.2 Paramètres spécifiques maximaux de courroie pendant le fonctionnement

« Démarrage » ................................................................................................................................. 31

I.2.5.3.3 Paramètres spécifiques maximaux de courroie pendant le fonctionnement «

Génération » .................................................................................................................................... 33

I.2.5.3.4 Synthèse des diagrammes et désignation de courroie .................................................. 35

I.2.5.3.5 Dimensionnement des axes ........................................................................................... 37

I.2.5.3.6 Désignation des circlips .................................................................................................. 39

I.2.5.3.7 Choix des roulements ..................................................................................................... 39

I.2.5.3.8 Dimensions de clavette .................................................................................................. 41

I.2.5.3.9 Adaptateur et flasque ..................................................................................................... 43

I.2.5.3.10 Dimensionnement des goupilles .................................................................................. 44

I.2.5.3.11 Dimensionnement des boulons .................................................................................... 45

I.2.5.3.12 Vérification des contraintes ......................................................................................... 46

I.2.6 Système de fixation du starter-generator ..................................................................... 47

I.2.7 Frein électromécanique ................................................................................................ 47

I.2.8 Appareillages électriques et sécurité ............................................................................ 48

I.2.8.1 Alimentation électrique ........................................................................................ 48

I.2.8.2 Contacteurs et relais .............................................................................................. 49

I.2.8.3 Sécurité et protection ............................................................................................ 52

I.2.8.3.1 Disjoncteurs .................................................................................................................... 52

I.2.8.3.2 Relais thermiques ........................................................................................................... 55

I.2.8.3.3 Contrôle des bruits ......................................................................................................... 55

I.3 Résultats .............................................................................................................................. 56

I.3.1 Matériels à fournir ........................................................................................................ 56

I.3.1.1 Bloc d’alimentation .............................................................................................. 56

I.3.1.2 Disjoncteurs .......................................................................................................... 56

I.3.1.3 Relais thermiques .................................................................................................. 56

I.3.1.4 Moteur d’entraînement MAS 1 ............................................................................. 56

I.3.1.5 Frein électromécanique ......................................................................................... 57

I.3.1.6 Relais .................................................................................................................... 57

I.3.1.7 Contacteurs et contacts auxiliaires ........................................................................ 57

I.3.1.8 Boutons poussoirs : alimentation et arrêt d’urgence des circuits de puissance .... 57

I.3.1.9 Poulies : P1 et P2 .................................................................................................. 57

I.3.1.10 Altivar ................................................................................................................... 58

I.3.1.11 Courroie ................................................................................................................ 59

I.3.1.12 Flasque porte-adapteur .......................................................................................... 59

I.3.1.13 Axe de la poulie n°2 ............................................................................................. 59

I.3.1.14 Roulements ........................................................................................................... 59

I.3.1.15 Circlips .................................................................................................................. 59

I.3.1.16 Goupilles ............................................................................................................... 60

I.3.1.17 Clavette ................................................................................................................. 60

I.3.1.18 Boulons ................................................................................................................. 60

I.3.1.19 Adapteurs : ATR et TWIN OTTER ...................................................................... 60

I.3.1.20 Support du starter-generator ................................................................................. 61

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page xv

I.3.2 Perspective du banc d’essai .......................................................................................... 61

I.4 Conclusion ........................................................................................................................... 62

CHAPITRE II. DESCRIPTION STRUCTURELLE ET FONCTIONNELLE DE LA CHAINE

D’ACQUISITION .............................................................................................................................. 63

II.1 Introduction ......................................................................................................................... 63

II.2 Méthodologie de travail....................................................................................................... 64

II.2.1 Initiation sur les éléments de la chaîne d’acquisition et celle de commande ............... 64

II.2.1.1 Les capteurs .......................................................................................................... 64

II.2.1.1.1 Les caractéristiques des capteurs .................................................................................. 64

II.2.1.1.2 Les différents types de capteurs ................................................................................... 65

II.2.1.1.1 Schéma de principe d’un capteur industriel ................................................................. 66

II.2.1.1.2 Types d’erreur d’un capteur .......................................................................................... 66

II.2.1.2 La carte d'acquisition ............................................................................................ 66

II.2.1.2.1 Lectures d'entrées analogiques ..................................................................................... 68

II.2.1.2.2 Commande de sorties logiques (D0= Digital Output. 0 ou 1; 0[V] ou 5[V]) .................. 71

II.2.1.3 L'optocoupleur ...................................................................................................... 73

II.2.1.3.1 Symbole ......................................................................................................................... 74

II.2.1.3.2 Fonctionnement ............................................................................................................ 74

II.2.1.3.3 Caractéristiques ............................................................................................................. 74

II.2.1.3.4 Principales catégories d'optocoupleurs ........................................................................ 74

II.2.1.4 Les différents paramétrages de câblage ................................................................ 75

II.3 Conclusion ........................................................................................................................... 77

CHAPITRE III. ELABORATION DU PROTOTYPE ................................................................... 78

III.1 Introduction ...................................................................................................................... 78

III.2 Méthodologie de travail (solutions techniques) ............................................................... 79

III.2.1 Elaboration d’un prototype du banc d’essai ................................................................. 79

III.2.1.1 Présentation du prototype ..................................................................................... 79

III.2.1.2 Principe d’acquisition de la tension aux bornes de la MCC ................................. 80

III.2.1.2.1 Schéma de principe ...................................................................................................... 80

III.2.1.2.2 Relation entre les tensions Ut’ et Ut ............................................................................. 80

III.2.1.2.3 Manière d’acquisition ................................................................................................... 82

III.2.1.3 Principe d’acquisition de la vitesse de rotation de la MCC .................................. 82


III.2.1.3.2 Relation entre les tensions n et Uv ............................................................................... 82


III.2.1.4 Principe d’acquisition de l’intensité de courant circulant dans la charge ............. 84


III.2.1.4.2 Relation entre Ip et Uc ................................................................................................... 84


III.2.2 Elaboration du programme pour le prototype .............................................................. 87

III.2.2.1 Initiation sur le principe de base de l’API NI-DAQmx [9] .................................. 87

III.2.2.1.1 Présentation de NI-DAQmx .......................................................................................... 87

III.2.2.1.2 Concepts clés de NI-DAQmx ......................................................................................... 87

III.2.2.1.3 Principes des mesures .................................................................................................. 99

III.2.2.1.4 Applications courantes ............................................................................................... 102

III.2.2.1.5 Création d'une application en ANSI C ......................................................................... 108

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page xvi

III.2.2.2 Présentation du langage de programmation [18] ................................................ 108

III.2.2.3 Présentation de Qt creator [19] ........................................................................... 110

III.2.2.3.1 Architecture ................................................................................................................ 111

III.2.2.3.2 Outils de développement ........................................................................................... 114

III.2.2.4 Méthodes de programmation avec Qt ou autres [19] .......................................... 115

III.2.2.5 Conception du programme pour piloter le prototype du banc d’essai ................ 117

III.2.2.5.1 Structure du projet ..................................................................................................... 117

III.2.2.5.2 Description des deux IGU (Interface Graphique Utilisateur) ..................................... 117

III.2.2.5.3 Les procédures principales ......................................................................................... 120

III.3 Résultats ......................................................................................................................... 131

III.3.1.1 Choix des matériels ............................................................................................. 131

III.3.1.1.1 Choix de la carte d’acquisition ................................................................................... 131

III.3.1.1.2 Choix des capteurs...................................................................................................... 133

III.3.1.1.3 Choix du MAS ............................................................................................................. 134

III.3.1.1.4 Choix du MCC ............................................................................................................. 134

III.3.1.1.5 Choix de la charge ...................................................................................................... 134

III.3.1.1.6 Les relais ..................................................................................................................... 134

III.3.1.1.7 Les optocoupleurs ...................................................................................................... 134

III.3.1.1.8 Alimentations disponibles .......................................................................................... 134

III.3.1.1.9 Transmission mécanique par courroie ....................................................................... 134

III.4 Conclusion ..................................................................................................................... 135

CHAPITRE IV. ETUDE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX, LA FIBILITE ET LA

MAINTENANCE 136

IV.1 Etude d’impacts environnementaux .............................................................................. 136

IV.1.1 Contrôle des bruits et climatisation ............................................................................ 136

IV.1.1.1 Système de détection du bruit sonore ................................................................. 136

IV.1.1.2 Système de détection du bruit électromagnétique .............................................. 137

IV.1.1.3 Système de détection de vibration mécanique .................................................... 139

IV.1.1.4 Climatisation ....................................................................................................... 140

IV.1.2 Alertes et avertissements ............................................................................................ 140

IV.1.3 Clôture [28] ................................................................................................................ 142

IV.2 Etude de fiabilité ............................................................................................................ 143

IV.2.1 Hypothèses ................................................................................................................. 143

IV.2.2 Notion de la fiabilité .................................................................................................. 143

IV.2.2.1 Fiabilités des éléments constituant le banc d’essai ............................................. 144

IV.2.2.2 Valeur indicative de la fiabilité du système ........................................................ 144

IV.2.3 Maintenance du banc d’essai ..................................................................................... 144

IV.2.3.1 Maintenance de la partie mécanique ................................................................... 145

IV.2.3.1 Maintenance de la partie électrique .................................................................... 147

IV.2.3.2 Maintenance de la climatisation ......................................................................... 148

IV.2.3.3 Maintenances strictement systématiques ............................................................ 148

IV.3 Conclusion ..................................................................................................................... 150

CONCLUSION GENERALE .......................................................................................................... 151 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................... a CD-ROM .............................................................................................................................................. a WEBOGRAPHIE................................................................................................................................. a

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page xvii

ANNEXES ............................................................................................................................................ I Annexe I. Facteur d’engrènement c1 ...................................................................................... I

Annexe II. Facteur de fonctionnement c2 ................................................................................ I

Annexe III. Facteur d’accélération c3 ....................................................................................... I

Annexe IV. Quelques poulies standard ................................................................................... I

Annexe V. Coefficients de sécurité liés au système de transmission ..................................... II

Annexe VI. Coefficient de sécurité d’une poutre sollicitée en contraintes composées ......... II

Annexe VII. Résistance élastique au cisaillement (ou glissement) ........................................ III

Annexe VIII. Dessin de définition : de l’axe de la poulie n°2, de l’adapteur et du flasque .... III

Annexe IX. Principales dimensions normalisées des clavettes ............................................... V

Annexe X. Catalogues des clavettes parallèles ...................................................................... VI

Annexe XI. Caractéristiques des quelques goupilles cylindriques ........................................ VII

Annexe XII. Critères de choix d’un relais thermique - Classe de déclenchement des relais

thermiques VII

Annexe XIII. Critères de choix des disjoncteurs ................................................................... VIII

Annexe XIV. Abaque de courroie AT et quelques catalogues de AT 10-100 ......................... IX

Annexe XV. Caractéristiques du MCC et du tachymètre ....................................................... IX

Annexe XVI. Représentation en perspective .......................................................................... X

Annexe XVII. Datasheet NI DAQ 6009 ................................................................................... XI

Annexe XVIII. Datasheet LEM LSTR 6-NP ............................................................................. XVI

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page 1

INTRODUCTION

Pour Air Madagascar, la sécurité et le bien-être de ses clients sont des priorités incontournables.

C’est pourquoi la compagnie nationale malgache applique des mesures très rigoureuses pour la

maintenance de ses avions. Fidèle à cette politique de fiabilité, Air Madagascar est titulaire de la

certification de maintenance aéronautique PART-145 délivrée par les autorités européennes de

l’aviation civile incluant la maintenance en ligne du type A340. Au vu de ses capacités et de ses

compétences en matière de maintenance, la Direction Industrielle d’Air Madagascar assure la «

maintenance en ligne » des compagnies Air France à Madagascar.

Pourtant la compagnie se trouve en ce moment dans une période de crise. Face à ce problème, la

société est en difficulté, son budget de fonctionnement étant réduit, entre autre elle ne peut plus

s’engager à financer l’achat des nouveaux équipements et matériels qui sont indispensables pour la

réparation et la maintenance des avions.

L’acquisition d’un nouveau banc d’essai pour le STARTER-GENERATOR d’un TWIN OTTER et

d’un ATR est un atout pour améliorer la précision et la performance de la qualité de service au

niveau des mécanos de l’atelier électromécanique. Pourtant, la situation de Air Madagascar ne

permet pas de faire cet investissement, d’où l’objet d’une étude qui consiste à réhabiliter l’ancien

banc d’essai selon les nouvelles données bien ajustées et à jour aux deux types de STARTER-

GENERATOR des deux avions cités auparavant afin de réduire le coût d’investissement.

C'est pourquoi le choix du thème : « Etudes et amélioration d’un ancien banc d’essai de starter-

generator d’un TWIN OTTER pour pouvoir supporter une génératrice d’un ATR, au sein de

la société nationale malagasy de transports aériens Air Madagascar ».

Ainsi, l'objectif global de ce travail est la réhabilitation du banc d’essai à l’aide des nouvelles

technologies de pointes comme l’utilisation des composants plus performants et plus fiables, ainsi

que l’élaboration d’un programme pour l’acquisition et traitement des données.

Pour atteindre cet objectif global, il est indispensable d'avoir des connaissances sur les éléments

constitutifs du banc d’essai afin de les piloter ensuite.

Ainsi, les objectifs spécifiques sont d'une part la connaissance des composants qui constitue le banc

d’essai et d'autre part l’élaboration d’un programme pour piloter le système.

Pour la réalisation de ce travail, un prototype pour simuler le banc d’essai est donc indispensable.


Nous avons divisé notre travail en quatre grandes parties bien distinctes :

- la première partie portera sur l’étude de tous les éléments constituants le système formé par

le banc et ses composants.

- dans la deuxième partie, nous porterons notre attention sur la description structurelle et

fonctionnelle de la chaine d’acquisition ;

- la troisième partie est focalisée sur l’élaboration du prototype ;

- et la dernière partie qui est la plus importante, l’étude de fiabilité du système ainsi que

l’étude des impacts environnementaux.


PRESENTATION DE L’ESPA

Historique et localisation géographique

L'ESPA est une institution qui a fonctionné depuis 1973 sur la base des infrastructures héritées de

différents EEST de cette époque, tels que l'IUTI, l'ENTP et l'INTP.

C'est est un établissement supérieur rattaché à l'université d'Antananarivo. Anciennement dénommé

Etablissement d’Enseignement Supérieur Polytechnique (EESP), elle a reçu sa nouvelle appellation

par le Décret n°91-148 du 26 mars 1991 portant création des Ecoles Supérieure Polytechnique.

L'ESPA est située géographiquement au Campus de Vontovorona, à 20 km de la capitale sur la

RN1. Par contre son Administration Centrale est implantée à Ambohitsaina. Des laboratoires des

Départements Electronique et Télécommunications et un bloc technique, centre de production et de

travaux pratiques (fabrication mécanique,...) se trouve également à Ambohitsaina.

Missions de l'ESPA

L'Ecole Supérieure Polytechnique est un Etablissement d'Enseignement Supérieur rattaché à

l'Université. Elle a pour missions principales d'assurer :

La formation initiale : De techniciens supérieurs

D'ingénieur

La formation de 3ème cycle : Formation Doctorale : D.E.A. et Doctorat

Formation Professionnelle : Diplôme d'Etude Supérieure

Spécialisée (D.E.S.S.)

L'habilitation à diriger des recherches notamment en

matière de Sciences de l'Ingénieur.

Départements et filières de l’E.S.P.A

Du point de vue pédagogique, E.S.P.A. comprend des départements et des filières d’études dont

leur disposition correspond le tableau suivant.

Tableau 1. Départements et filières d'études à l'E.S.P.A

Options Mentions

Génie Civil

- Bâtiment et Travaux Publics

- Information Géographique et aménagement de Territoire

- Hydraulique

- Météorologique

Sciences de la Terre et

Environnement Minier

- Ingénierie Pétrolière

- Génie Géologique

- Ingénierie Minière

Génie de Procédés

Chimique et Industriel

- Génie de Procédés Chimique et Industriel

- Génie Mécanique et Industriel

- Génie Electrique

- Sciences et Ingénierie des Matériaux

Télécommunications

Electronique

- Télécommunications

- Electronique


PRESENTATION DE L’AIR MADAGASCAR

Air Madagascar est la compagnie aérienne nationale malgache. Créée en 1961 sous le nom de

MADAIR, elle prendra son nom définitif l'année suivante.

Depuis 1961, la compagnie aérienne nationale malgache Air Madagascar relie la Grande Ile au

monde entier, alors que ses nombreuses destinations domestiques contribuent au désenclavement et

au développement des différentes régions.

Sa Vision : être la Compagnie préférée en Afrique et la première dans l’Océan Indien

Sa Mission : servir de levier de développement économique de Madagascar

Ses Valeurs : Honnêteté, Intégrité, Respect, Excellence

Historiques

En 2002, frappée par la crise socio-politique nationale, la compagnie connaît des difficultés

importantes. Elle doit se séparer de ses deux Boeing 767(200 et 300). Un Boeing 767-300 loué à la

compagnie Blue Panorama assure pendant près d'un an ses liaisons long-courrier vers Paris CDG.

Air Madagascar est également exclue de la Chambre de Compensation de l'IATA. La certification

européenne de maintenance aéronautique JAR-145 est suspendue. Un contrat est alors passé avec

Lufthansa Consulting pour restructurer et redresser la compagnie.

En 2003, le redressement commence à porter ses fruits. Un appareil aux couleurs d'Air Madagascar

fait de nouveau son apparition : il s'agit d'un Boeing 767-300. La compagnie est de nouveau

réintégrée dans la Chambre de Compensation de l'IATA. La certification JAR-145 est de nouveau

acquise après audit effectué par les autorités de l'aviation civile européenne.

Après plusieurs années de perte, la compagnie renoue en 2003 avec les bénéfices.

En Octobre 2004, Air Madagascar obtient l'agrément EASA-PART 145 (qui remplace la

certification JAR-145), agrément de maintenance aéronautique européenne délivré par l'EASA, qui

atteste qu'Air Madagascar est habilitée à effectuer l'entretien d'aéronefs et d'équipements d'aéronefs

dont notamment les avions immatriculés dans un pays de l'Union Européenne.

En 2006, l’Obtention de la certification IOSA, réaffirmant la conformité d'Air Madagascar aux

standards internationaux de sécurité et de sûretés opérationnelles.

C'est un programme d'évaluation et de certification standard internationalement reconnu et qui fait

l’objet d’un audit tous les deux ans. Depuis cette obtention en 2006, la certification IOSA d’Air

Madagascar a depuis été renouvelée après chaque audit.

L'arrivée d'un ATR 42-500 neuf clôture le renouvellement de la flotte des ATR.

En 2011, l'Union européenne publie sa nouvelle liste noire qui interdit de vol dans son espace aérien

les deux Boeing 767-300 de la compagnie Air Madagascar desservant les aéroports de Paris et


Marseille. La compagnie elle-même n'est pas placée sur une liste noire, seuls le sont ses deux

aéronefs sus-cités.

Afin de rester présente sur la destination Europe, Air Madagascar loue dès Avril 2011 les services

d’Air Italy qui met à sa disposition un B767-200 ou un B767-300.

En août 2011, l'un des Boeing 767-300 (5R-MFG) est rendu au propriétaire.

Durant la même période, un Boeing 737-300 (l'ancien avion présidentiel 5R-MRM) entre en service

pour les vols régionaux et nationaux.

En septembre 2011, un Boeing 777-200ER est loué auprès d'EuroAtlantic, en remplacement du

B767 d’Air Italy, pour assurer les vols vers l'Europe comme solution provisoire.

La compagnie a acquis, en avril puis en juin 2012, deux nouveaux Airbus A340, qui assurent

désormais les vols long courrier vers l’Asie et l’Europe. Ces nouveaux appareils ont été acquis sur

la base d'un contrat de location-vente auprès d'Air France.

En 2013, Air Madagascar s’associe avec la compagnie islandaise Air Atlanta Icelandic pour

exploiter l’un des deux Airbus A340-300 sur l’Europe.

Actionnariat

L'État malgache : 89,56 %

Assurances ARO : 5,53 %

SONAPAR : 2,53 %

Air France : 1,65 %

Assurances Ny Havana : 0,32 %

Personnel d'Air Madagascar et privés : 0,39

Flotte actuelle

Airbus

Airbus A340-313X TF-EAB Il s'agit d'une location pour une durée de six ans. Acquis en ACMI

en 2012 avec Air France sous immatriculation Française en tant que F-GLZL, pour pouvoir

desservir l'Europe car la compagnie est maintenu sur l'annexe b de la liste noire européenne. Un

contrat d'ACMI a été renouvelé en 2013 avec la compagnie Air Atlanta Icelandic pour que

l'appareil puisse continuer à desservir l'Europe sous immatriculation Islandaise en tant que TF-

EAB : cn210 (ex F-GLZL chez Air France), réseau international

Airbus A340-313X 5R-EAA acquis en leasing en 2012 : cn319 ( ex F-GLZT chez Air France),

réseau international

Boeing

Boeing 737-3Z9 5R-MFL acquis en 2011 : cn24081/1515, (ex 5R-MRM Avion présidentiel),

réseau régional et domestique

Boeing 737-3Q8 5R-MFI acquis en 2003 : cn26301/2623, (ex N319FL chez Frontier Airlines),

réseau régional et domestique (Photo sur Airliners.net)


Boeing 737-3Q8 5R-MFH acquis en 1994 : cn26305/2651, réseau régional et domestique

ATR

ATR 72-500 5R-MJF acquis en 2005 : cn698, réseau régional et domestique (Photo sur

Airliners.net)

ATR 72-500 5R-MJE acquis en 2005 : cn694, réseau régional et domestique

ATR 42-500 5R-MJG acquis en 2006 : cn649, présenté au Salon aéronautique de Farnborough

sous l'immatriculation F-WWLG, réseau régional et domestique

ATR 42-320 5R-MVT acquis en 1996

De Havilland

De Havilland Canada DHC-6-300 Twin Otter 5R-MGF : cn482, réseau domestique

De Havilland Canada DHC-6-300 Twin Otter 5R-MGD : cn329, réseau domestique

De Havilland Canada DHC-6-300 Twin Otter 5R-MGC : cn328, réseau domestique

Piper Aircraft

Piper PA31-350 Navajo Chieftain 5R-MLA "Ankilabo"


Organigramme Général

La structure globale d’AIR MADAGASCAR est représenté par l’organigramme suivant :

Figure 1. Organigramme de la société nationale malagasy des transports aérien Air Madagascar

Direction

Industrielle

DI-ID

Direction Commerciale

Passagers

DC-CD

Direction Commerciale

Fret

DZ-FD

Direction Stratégie

et Planification

DU-JD

Direction Opérations

au Sol

DT-TD

Direction

Exploitation

DE-ED

Direction des Ressources

Humaines

DP-GD

Direction Administrative

et Financière

DF-BD

Responsable Système de Gestion de

la Qualité Maintenance

DG-QI

Responsable Système de Gestion de

la Qualité Opérations

DG-QM

DIRECTEUR GENERAL

DG-DD

Monsieur Haja RAELISON

Audit Interne

DG-AI

Coordinatrice

DG-DO

Communication

DG-DX


CHAPITRE I. ETUDES DE TOUS LES ELEMENTS CONSTITUANTS LE

SYSTEME FORME PAR LE BANC ET SES COMPOSANTS

I.1 Introduction

Réellement, il y a deux (2) starter-generator sur un avion (TWIN OTTER et ATR) dont chacun est

relié mécaniquement sur MT. Comme son nom indique, un starter-generator est à la fois « une

dynamo ou un générateur de courant continu ou une génératrice » et « un starter ou un démarreur ou

un moteur », d’où les fonctionnements que nous verrons ci-après. Sur avion, au début, l’un des

starter-generator est alimenté premièrement par une batterie ou une prise de parc, pour entraîner son

MT correspondant. Après avoir eu sa vitesse de ralenti, ce MT entraîne à son tour son starter-

generator afin que ce dernier puisse générer de courant pour charger la batterie et alimenter l’autre

starter-generator. Il faut répéter le même processus pour le démarrage de l’autre MT, mais

l’alimentation électrique est assurée par le starter-generator du MT déjà en marche. Quand tous les

MT sont en marche, le pilote augmente leur vitesse à la vitesse nominale. Dans ce cas, quelle que

soit la plage de vitesse des moteurs, celle des starter-generator doit être comprise entre 5 800 et

12 000 [tr.min-1]. Et, les génératrices ne doivent en aucun cas alimenter toute l’installation dans

l’avion à moins que sa vitesse de rotation ne soit pas comprise entre cette plage de vitesse.

Ensuite, un banc d’essai désigne généralement la modélisation en vue d’un test de l’environnement

de la bonne marche d’un système. Il se présente souvent sous forme d’un appareillage ou d’une

procédure qui permet d’évaluer la capacité d’un système à étudier ou à diagnostiquer. Donc, il est

primordial de configurer tous les matériels du banc d’essai et les systèmes de mesures et de

commandes aux ceux de la zone d’utilisation de systèmes à tester. Ce banc permet aussi les tests

d’autres matériels fonctionnant avec un starter-generator, comme des régulateurs statiques de

tension et des conjoncteurs-disjoncteurs différentiels.

D’ailleurs, le système de transmission mécanique utilisé actuellement est à engrenages, et utilisant

un variateur de vitesse mécanique. Comme tout système, le banc est soumis à des diverses

contraintes qui peuvent lui nuire et diminuer ensuite sa performance, par exemple : les contraintes

mécaniques, les contraintes chimiques et thermochimiques, etc. La contrainte thermochimique qui

provoque la corrosion. Et cette dernière amplifie la destruction dimensionnelle de composants

mécaniques des parties en contact mobile, d’où les bruits ou parasites constitués par des jeux

indésirables, des frottements, des vibrations, etc. En plus, le variateur de vitesse mécanique est

défaillant puisque la vitesse maximale voulue qui est de 12 000 [tr.min-1] n’est pas atteinte. Et, la

figure suivante montre le synoptique du banc actuel.


Figure 2. Synoptique du banc actuel

Mais, d’après la solution proposée, bon nombre de parasites sont parvenus à être éliminés, et

certaines puissances et performance pourront être récupérées, telles que :

la puissance engendrée par le variateur de vitesse mécanique ;

la puissance absorbée par la plupart de frottement éliminé ;

la puissance de déséquilibrage : puissance perdue par le balourd ;

l’augmentation du rendement ; et

l’augmentation de puissance et de performance du banc.

Alors, au lieu d’utiliser le variateur de vitesse mécanique, un altivar est utilisé, un variateur de

vitesse électrique. Et, pour qu’il y ait conservation de l’énergie cinétique dans les parties

mécaniques, il faut employer un système de transmission synchrone à l’aide de courroies crantées.

De plus, le moteur asynchrone existant doit être entretenu pour augmenter au maximum possible

son rendement (ou même le remplacer). On utilise des accoupleurs fixes pour éviter les bruits et les

chocs entre l’axe menant (axe qu’on va utiliser ultérieurement) et l’axe mené (axe du starter-

generator) pendant les divers fonctionnements. La figure suivante montre la synoptique du futur

banc d’essai.

Figure 3. Synoptique du banc à concevoir

Enfin, afin de bien mener l’étude de la conception du banc, quelques hypothèses de départ sont

exigées, telles que :

La puissance du banc doit être capable de supporter un starter-generator d’ATR en surcharge ;

La vitesse de transmission mécanique est variable ;


Les commandes et les acquisitions de données sont numériques et/ou analogiques sauf la

commande de variation de vitesse qui doit être manuelle ;

Le banc d’essai : non déplaçable, climatisé à l’ambiance des installations industrielles, est situé

dans un endroit isolé du bruit électromagnétique et des champs électriques ;

en sécurité, surtout, pendant les périodes d’essais ;

Le système d’unités utilisé dans le calcul est MKSA s’il ne s’agit pas de précision. Sinon, les

éléments de calculs seront détaillés avant les applications numériques ; et

La conception du banc d’essai est conformément aux normes en vigueur surtout sur l’affinité de

mesures, la gestion de sécurité des biens matériels et du personnel, le bon fonctionnement et la

gestion de la maintenance.

I.2 Description technique et fonctionnelle des composants du système

I.2.1 Généralités sur les principaux matériels à tester sur le banc

Le banc d’essai à étudier permet de faire de tests et essais des éléments suivants : starter-generator

de TWIN OTTER et d’ATR, conjoncteur-disjoncteur différentiel et régulateur de tension statique.

I.2.1.1 Starter-generator

D’abord, un starter-generator est une MCC. Elle est réversible. En effet, au démarrage, le starter-

generator fonctionne en moteur électrique (starter) ; puis entraînée par le MT, elle fonctionne en

génératrice (dynamo), d’où l’appellation : « starter-generator » ou « dynamo-starter » qui signifie

aussi « démarreur-générateur ». Au premier temps, elle marche en moteur (fonctionnement

démarreur) en étant alimentée par une tension de 28[V]. Après avoir eu la vitesse de ralenti

considérée, elle est basculée en génératrice. La tension du courant de sortie d’un starter-generator en

fonctionnement générateur est régulée de 30 [V]. Les starters-generators sont conçus pour un débit

maximum de courant de 400 [A] pour un TWIN OTTER et de 800[A] pour un ATR, à des vitesses

de rotation comprises entre 5 800 et 12 000[tr.min-1].

Comme toute MCC, un starter-generator est constituée par un stator (ou inducteur) et un rotor (ou

induit) et une liaison électrique en rotation avec le rotor qui est assurée par le système balais-

collecteur. Il est un équipement auto-excité qui comporte 4 pôles principaux et 4 interpoles ; et, il

est refroidi par l’air provenant de la conduite d’entrée d’air et par un ventilateur à 4 pôles incorporé.

L’air se dégage à travers un tamis situé à l’arrière du starter-generator. Le starter-generator est

monté sur le banc d’essai à l’aide d’un collier spécial pour faciliter son ablocage.


Dernièrement, si on observe bien le schéma détaillé d’un starter-generator ci-après, il n’y a aucun

contact à réaliser dedans en cours de fonctionnement. Mais ce sont seulement les circuits de

commande qui gèrent les jeux de contacts nécessaires pour obtenir le type de fonctionnement.

I.2.1.1.1 Figures et schéma d’un starter-generator :

Figure 4. Un starter-generator avec canalisation d'aération

Figure 5. Un starter-generator sans canalisation d'aération

Figure 6. Schéma détaillé d'un starter-generator

I.2.1.1.2 Caractéristiques des starter-generators

Tableau 2. Caractéristiques des starter-generator

Starter-generator Unité Pour TWIN OTTER Pour ATR

Puissance nominale kW 6 12

Débit nominal A 200 400

Débit maximal (pour une durée très brève) A 400 800

Vitesse de rotation tr.min-1 5 800 à 12 000 5 800 à 12 00

Tension à la génération V 30 30

Tension au démarrage V 24 24

Poids kg 14,5 29

Source : Plaques signalétiques des starter-generators

I.2.1.1.3 Eléments constitutifs principaux

Stator ou inducteur

Le stator est muni dans sa carcasse des bobines d’excitation (bobine parallèle et bobine série), d’une

bobine de commutation et d’une bobine de compensation. Il constitue l’inducteur parce qu’il


produit le champ magnétique continu en fonction démarreur et en fonction générateur. Il est

quadripôle pour un starter-generator d’un TWIN OTTER.

Rotor ou induit

Le rotor est constitué d’une carcasse magnétique, d’un collecteur et des enroulements qui sont

capable de supporter des intensités des courants admissibles de démarrage et de génération (par

exemple 400[A] en fonction démarreur et 200[A] en fonction générateur pour un starter-generator

de TWIN OTTER). En fonction moteur, le courant passant dans les enroulements du rotor provoque

un champ magnétique qui réagit avec celui permanent du stator pour faire tourner l'axe central

(Force de Laplace). Et, en fonction générateur, dans le bain du champ d’induction magnétique

continu et tourné par le MT, le rotor génère à ses bornes une tension continue. Pour un starter-

generator, cette dernière est de 30[V].

Balais et collecteur

L’ensemble balais et collecteur, assure la liaison électrique en rotation entre l’alimentation et

l’induit.

Figure 7. Balais

Figure 8. Balais et collecteur

Le collecteur est un ensemble des lamelles, qui sont les bornes des enroulements du rotor. En

fonction générateur, il devient un redresseur mécanique de tension induite dans les enroulements du

rotor en tension continue aux bornes de l’induit.

I.2.1.1.4 Fonctionnements

Moteur ou Démarreur

En fonction démarreur, le starter-generator peut être alimenté soit par les batteries soit par le groupe

de parc. Mais sur le banc, il est alimenté par une source de tension continue de 24[V]. L’élément

étant équipé d’un enroulement de démarrage en série, le démarrage s’effectue avec l’enroulement

shunt isolé ou encore avec une résistance de 50[Ω] branchée entre la borne positive (B+) et la borne

d’excitation génératrice (A+). Le but de cette résistance est de limiter la vitesse à vide du starter-

generator en cas d’une rupture de l’arbre d’entraînement. Donc, pour mieux entraîner les charges

mécaniques (constituées par le moteur asynchrone et le frein électromagnétique), la procédure du

démarrage se fait en deux temps, qui sont :


premier temps : le starter-generator démarre à excitation composée (compound), c’est-à-dire,

l’excitation est en même temps série et parallèle (shunt) ; alors, le moteur tourne à petite vitesse

jusqu’à ce que la vitesse du moteur à ce temps de démarrage soit stable (premier point de

fonctionnement atteint).

deuxième temps : le starter-generator fonctionne à excitation série seulement ; le couple

augmente, et avec la même charge mécanique, la vitesse du moteur augmente aussi. Enfin, ce

dernier tourne jusqu’à ce qu’on obtient la vitesse de ralenti du MT qui est environ 15% de la

vitesse de rotation maximale (second point de fonctionnement atteint).

Générateur

En fonction générateur, l’excitation est parallèle et le starter-generator fournit un débit en courant

continu lorsqu’il tourne à des vitesses comprises entre 5 800 et 12 000[tr.min-1]. La génératrice peut

fonctionner normalement à l’aide d’un régulateur au carbone ou d’un régulateur statique.

I.2.1.2 Conjoncteur-disjoncteur différentiel

I.2.1.2.1 Principe

Figure 9. Schéma détaillé d'un CDD

Figure 10. Aperçu d’un CDD

D’abord, les conjoncteurs-disjoncteurs, connectent les starters-generators aux sources

d’alimentation, batterie principale ou groupe de parc (cas sur avion), lorsqu’elles fonctionnent en

démarreurs, et aux bus principaux (sur avion) ou aux liaisons aux charges (sur banc d’essai)

lorsqu’elles fonctionnent en génératrices. Chaque conjoncteur-disjoncteur comprend trois relais.

Ensuite, le relais n°1 se ferme à une tension minimum de 22[V] et s’ouvre à une tension de 18[V].

Il est alimenté à partir de la borne SW, ainsi que la bobine d’appoint du R2. Et en même temps, la

bobine de détection différentielle est connectée entre les bornes GEN et BAT du CDD. Lorsque la

tension de la génératrice devient supérieure de 0,35 à 0,65[V] à la tension batterie, R2 colle et excite

R3, qui se ferme à son tour. R2 est sensible aux courants inverses. Lorsque ces derniers atteignent

une valeur de 9 à 25 [A], sens borne BAT vers borne GEN, R2 est déclenché et déclenche aussi R3.

Lors d’une commande de démarrage, une tension de 28[V] est directement appliquée à la borne


APP, ce qui a pour effet d’exciter R3 et de relier la borne BAT à la borne GEN, pour l’alimentation

du starter-generator en fonction démarreur.

De plus, lorsque le circuit démarrage n’est plus alimenté R3 s’ouvre. R3 étant collé, la borne IND

du CDD est alimentée en 28[V]. Cette borne est utilisée pour l’alimentation de signalisation (sur

avion : DP-K5 ou DP-K6). Ceci explique l’extinction de la fonction « générateur » au cours de la

séquence de démarrage.

Enfin, l’essai des contacts pour « démarreur » et « générateur » et l’essai différentiel sont pourvus

pour un CDD.

I.2.1.2.2 Essai différentiel

L’essai permet de vérifier si le circuit de charge, constitué par les relais R2 et R3, est en bonne

marche. Il consiste à activer le relais R3 s’il y a une ddp entre les bornes GEN et BAT. La tolérance

maximale de ce ddp est de 0,5[V] (|UGEN-UBAT| ≤ 0,5[V]). Tant que cette dernière est respectée, le

relais R3 n’est pas activé par le système. La procédure de l’essai est comme la suivante :

Premièrement, la borne GEN est reliée à une source de tension continue de UGEN = 28[V] et la borne

BAT à une autre source de tension continue variable UBAT inférieure à UGEN, de l’ordre de 22 à 28 [V].

Deuxièmement, la tension UBAT est variée progressivement dans la plage de 22 à 28[V].

Troisièmement, à une tension UBAT = 22[V] ou à 20% de décharge d’une batterie, le relais R3 est

activé en reliant les bornes BAT et GEN ; sur avion, cela signifie chargement de la batterie. Et, à

partir de 27,5[V] (c’est-à-dire, sur avion, la batterie est chargée), le relais R3 est désactivé.

I.2.1.3 Régulateur de tension

Un régulateur de tension régule la tension de sortie d’un starter-generator de 28,5[V] quelle que soit

la vitesse de rotation, la température et la charge. Ce régulateur de tension est statique.

Chaque régulateur comporte un circuit d’équilibrage qui assure une répartition correcte des charges

entre les deux génératrices (sur avion) ; en fonctionnement en parallèle de ces dernières, leurs

charges ne doivent pas différée plus de 20[A].


Figure 11. Schéma détaillé d'un régulateur de tension

Enfin, l’essai de régulation consiste à vérifier le bon fonctionnement des éléments internes du

régulateur.

I.2.2 Différents tests sur le banc d’essai

I.2.2.1 Test de régulateur

I.2.2.1.1 But

Le but de ce test est d’assurer le bon fonctionnement d’un régulateur quelles que soient la variation

de charge et la variation de la tension de sortie du starter-generator (qui représente la variation de la

vitesse d’entraînement). Et ce bon fonctionnement s’agit sur les principaux critères suivants :

l’asservissement en tension d’excitation shunt (UAD) de manière à toujours garder la tension de

sortie du starter-generator ; et

le respect de la qualité du temps de réponse de la tension de sortie.

Figure 12. Schéma bloc de la régulation de tension


I.2.2.1.2 Schéma de montage et étapes de l’essai

Figure 13. Schéma électrique du régulateur

Un régulateur de tension peut être testé seul sur le banc d’essai. En tenant compte la figure 13 ci-

dessus, les étapes à suivre pendant ce test sont dans l’organigramme ci-après.

Figure 14. Organigramme du test d’un régulateur

On note que les régulateurs ne fonctionnent pas au moment de démarrage. Ils ne s’interviennent

qu’au fonctionnement « générateur » des starters-generators.

I.2.2.2 Test de CDD

I.2.2.2.1 But

C’est de connaitre l’état de fonctionnement des trois relais principaux CDD lors des fonctions «

démarreur » et « générateur » d’un starter-generator.


I.2.2.2.2 Schéma de montage et étapes de l’essai

Figure 15. Schéma électrique du CDD

Un CDD marche toujours aussi en fonction « démarreur » qu’en fonction « générateur » d’un

starter-generator. Il peut être testé seul sur le banc tel qu’un régulateur de tension. Alors le test se

procède en deux essais dont les étapes correspondantes sont les suivantes :

Figure 16. Organigramme du test d'un CDD


I.2.2.3 Test de starter-generator

I.2.2.3.1 But

C’est pour vérifier la performance et la fiabilité d’un starter-generator, qui sont déterminées par les

éléments suivants :

le couple de démarrage lors de la fonction « Démarrage » ;

les temps des réponses pour atteindre les points de fonctionnement lors de la fonction

« Démarrage » ;

la tenue de la tension de sortie ; et

l’aptitude de générer un débit maximum de courant pendant une durée bien déterminée.

I.2.2.3.2 Précautions

En premier lieu, avant tout essai, il est primordial de vérifier bien l’état du banc. C’est pour éviter

l’arrêt de l’essai en cours de fonctionnement.

En deuxième lieu, avant de monter un starter-generator sur le banc d’essai, il faut qu’elle passe

d’abord des vérifications préliminaires telles que :

la mesure de la résistance d’isolement entre masse (circuit magnétique) et enroulement

(circuit électrique) pour le rotor et pour le stator ;

l’état de la machine et son isolation électrique ;

la propreté ;

la vérification des portées des balais ; et

le contrôle des caractéristiques électriques des enroulements (pour vérifier leur degré de

dégradation sur la conduction électrique) ainsi que leur esthétique (état de vernissage).

I.2.2.3.3 Principe

Premièrement, le starter-generator alimenté par une source de tension continue de 28[V], entraîne

une charge mécanique (composée de l’inertie du moteur asynchrone et du frein mécanique)

correspondant au couple résistant de MT au démarrage.

Deuxièmement, on laisse tourner le mécanisme jusqu’à ce que la vitesse du starter-generator

atteigne la vitesse de rotation correspondant à celle de ralenti du MT, qui est environ de 15% de Ng.

La procédure du démarrage se fait en deux temps pour mieux entraîner la dite charge mécanique

sans avoir un pic de courant important. Au premier temps, le starter-generator démarre à petite

vitesse et à excitation composée (compound), c’est-à-dire, l’excitation est en même temps série et

parallèle (shunt). Au deuxième temps, l’excitation parallèle est non alimentée et le moteur tourne à

excitation série, ce qui implique une augmentation de vitesse.

Dernièrement, le but de ce test est de connaître la performance d’un starter-generator en

fonctionnement moteur à courant continu. Et, on recueille les valeurs en temps réel : du couple, de

la vitesse, du courant, de la vibration et de la température.


I.2.2.3.4 Schéma général du circuit de puissance

Figure 17. Schéma du circuit de puissance


I.2.2.3.5 Circuit de commande avec chaîne d’acquisition

Figure 18. Schéma du circuit de commande avec chaîne d'acquisition

Tableau 3. Désignation des capteurs

Capteur Utilisation

c1 Capteur de la tension régulée

c2 Capteur de la tension variable

c3 Capteur de tension de la charge

c4 Capteur de tension de démarrage du starter-generator

c5 Capteur de vitesse du starter-generator

c6 Capteur de température du starter-generator

c7 Capteur de courant de la charge

c8 Capteur de couple de freinage

c9 Capteur de température de la charge

Kp Capteur de mise sous tension du banc d’essai


Figure 19. Schéma du circuit de commande au niveau optocoupleurs et relais


Figure 20. Schéma du circuit de commande au niveau contacteurs


I.2.2.3.6 Procédures des fonctionnements

Un starter-generator doit être monté sur le banc avec un régulateur et un CDD. Le test d’un starter-

generator est composé par les fonctions « Démarrage » et « Génération » dont la seconde fonction

passe immédiatement après la première. Et, les étapes de la procédure suivent les unes après les

autres selon l’organigramme suivant :

Figure 21. Organigramme du test d'un starter-generator


I.2.2.3.7 Fonction « Démarrage » - Acquisition des valeurs des grandeurs à mesurer

La performance d’un MCC est définie sur :

la courbe de couple en fonction de la vitesse de rotation ;

les courbes des courants absorbés (induit et inducteur) en fonction de la vitesse de rotation ;

la tension d’alimentation et le rendement ; et

le temps de réponse en couple et en vitesse de rotation.

Il est de tout intérêt d’acquérir des valeurs en temps réel du couple, de la vitesse de rotation, du

courant et de la tension.

I.2.2.3.8 Fonction « Génération »

Principe

La fonction « Génération » suit immédiatement la fonction « Démarrage ». Tout en gardant la

vitesse de ralenti, on augmente manuellement la vitesse de rotation du MAS (à l’aide d’un altivar)

pour obtenir une vitesse de rotation du starter-generator inclue dans la plage de vitesse.

Puis, on augmente la charge du starter-generator en augmentant la valeur de la résistance du groupe

de résistances. Et, on recueille les valeurs des grandeurs physiques telles que : la température du

starter-generator, la température ambiante de la salle, la température du groupe de résistances, la

tension de sortie et le courant débité par le starter-generator, la vitesse de rotation, le couple moteur,

etc.

Et, les buts de la fonction « Génération » sont de :

faire tourner le starter-generator à une certaine vitesse pendant une durée donnée ;

varier la vitesse de rotation dans la plage de vitesse ;

recueillir les valeurs en temps réel des grandeurs physiques du starter-generator et ses environs ; et

donner des représentations numériques (chiffres) et/ou graphiques (courbes) comme outils d’aide

à la prise de décision sur la gestion de la maintenance, par exemple, les rendements du starter-

generator et du banc, courbes des paramètres pour le starter-generator.

Acquisition des données

La performance d’un starter-generator en fonction « Génération » est définie par :

la tension de sortie ;

l’intensité de courant à cette tension ;

l’intensité de courant maximale ; et

les pertes de puissance à vide et en charges.


D’où, pour le starter-generator, il faut capter les valeurs de la tension de sortie et du courant. A

noter que la fonction « Génération » doit suivre immédiatement la fonction « Démarrage » et

l’essai doit atteindre les valeurs maximales des grandeurs physiques, comme, la vitesse maximale et

l’intensité de courant maximale pendant la période maximale donnée pour un essai, etc.

I.2.3 Moteur asynchrone

Un moteur asynchrone ou MAS est un convertisseur électromécanique classifié parmi les

actionneurs électriques ; alimenté par l’énergie électrique, il génère de l’énergie mécanique sous

forme de couple sur l’arbre du rotor. Sur le banc d’essai, le MAS est utilisé comme source d’énergie

mécanique, il remplace le MT.

I.2.3.1 Présentation et symbole dans des schémas électriques [1]

Figure 22. Un moteur asynchrone

Figure 23. Symbole d’un MAS à rotor

bobiné

Figure 24. Symbole d'un MAS à cage

d'écureuil

Figure 25. Schéma détaillé d'un MAS à rotor bobiné à bagues


I.2.3.2 Plaque signalétique [2]

Tableau 4. Caractéristiques du MAS sur le banc actuel

Constructeur MOTEURS CH. ROULAND Puissance utile 25[HP] ou

18,4[kW]

Classification Moteur Asynchrone Triphasé Fréquence 50[Hz]

Type LC 160 OTO Vitesse de rotation 1 400[tr.min-1]

Numéro de série 571380 Facteur de

puissance Cos φ = 0,87

Classe

d’isolation thermique F Rendement ηM = 0,87

Norme NF C 51 – 111

Couplage étoile Tension : 220 [V] Courant 64[A]

Couplage triangle Tension : 380[V] Courant 37[A]

I.2.3.3 Choix du moteur

La puissance active de notre MAS sur le banc actuel est de 25[HP] ou 18,4[kW]. Or, la puissance

maximale voulue pour le banc doit être légèrement supérieure à la puissance maximale d’un starter-

generator d’ATR qui a pour valeur de 24[kW]. Si on garde ce MAS, l’essai d’un starter-generator

de TWIN OTTER est possible jusqu’à son débit maximal de courant ; mais pour l’essai d’un starter-

generator d’ATR, le courant est limité à environ 600[A] (qui est très inférieur à 800[A]). Donc,

pour atteindre le débit maximal de courant des starters-generators d’ATR, il faudrait changer de

moteur de puissance standard environ à 30[kW].

I.2.4 Variateur de vitesse

Un ALTIVAR est un matériel électronique de puissance servant à varier la vitesse de rotation d’un

MAS grâce à la variation de la fréquence de la tension d’alimentation. Il est très pratique pour le

démarrage progressif d’un MAS et pour l’entraînement à plusieurs gammes de vitesse de rotation.

I.2.4.1 Principe d’un ALTIVAR

Son but principal dans une installation est de varier la fréquence de tension en aval de lui, d’où, la

rotation du moteur varie aussi à son tour.


Figure 26. Synoptique d’un altivar

I.2.4.2 Caractéristiques électriques d’un ALTIVAR

Un altivar est caractérisé principalement par les grandeurs électriques suivantes :

tension d’entrée et tension de sortie U : c’est la tension efficace de l’alimentation du circuit ;

fréquence d’entrée fe : c’est la fréquence normalisée de l’installation en amont de l’altivar ;

fréquence de sortie fs ou f : c’est la fréquence de la tension de sortie de l’altivar ;

puissance P : c’est la puissance électrique de l’altivar. Ce puissance ne doit pas être inférieure

à celle de l’installation en aval de l’altivar ; et

plage de fréquence : c’est l’ensemble des fréquences de sortie disponible. Elle peut être

désignée aussi par gamme de vitesse, qui est un coefficient multiplicateur de vitesse.

De plus, il y a aussi d’autres caractéristiques comme la température ambiante, nature de commande,

humidité relative de fonctionnement, indice de protection, etc.

I.2.4.3 Choix d’un Altivar

Le variateur de vitesse sur le banc actuel est un variateur de vitesse mécanique, et il est déjà

défectueux. Actuellement, la société Air Madagascar dispose d’un variateur ALTIVAR VP3

BM501 dont les caractéristiques électriques sont mentionnées dans le tableau suivant :

Tableau 5. Caractéristiques de l’ALTIVAR VP3 BM501 [3]

Moteur Variateur de vitesse Ligne

Puissance

380[V],

50[Hz]

Reference Puissance

Courant

nominal

Inv

Courant

transitoire

maximal

60[s]

Puissance totale

dissipée à la

charge nominale

Courant

kW Altivar kVA A A W A

18,8 VP3 BM501 28 37 40,7 620 57

La puissance de l’altivar est 18,5[kW]. Il peut être utilisé pour le MAS sur le banc actuel, mais, son

utilisation limite l’essai des starters-generators d’ATR au débit de courant environ 600[A]. Donc,


cet altivar n’est pas utilisable car il est peu puissant pour les starters-generators d’ATR et en plus il

se pourrait qu’il soit engagé au laboratoire hydraulique.

I.2.5 Dimensionnement du nouveau système de transmission mécanique

Le nouveau système de transmission mécanique sera constitué par courroie et poulies synchrones. Il

a un rapport de vitesse constant ; mais pour obtenir la plage de vitesse qu’on doit tourner le starter-

generator, on utilise l’altivar.

I.2.5.1 Données et caractéristiques des éléments de transmission

a. Starter-generator

Tableau 6. Quelques caractéristiques utiles d'un starter-generator d'ATR [4]

Diamètre du rotor dR = 80[mm]

Masse du rotor mRDYN = 6,5[kg]

Tension maximale de sortie du starter-generator U = Umax = 30[V]

Courant maximal de sortie du starter-generator (cas d’un ATR) I = Imax = 800[A]

Vitesse minimale en fonction « générateur » nDmin = 5 800[tr.min-1]

Vitesse maximale en fonction « générateur » nDmax = 12 000[tr.min-1]

Rendement ηD = 0,98

b. Batterie auxiliaire Tableau 7. Quelques caractéristiques utiles d'une batterie auxiliaire [5]

Tension Ubat = 24[V]

Quantité d’électricité Qbat = 3,6[Ah]

c. Courroie [6]

Tableau 8. Différents facteurs utilisés dans des dimensionnements de courroies

Facteur d’engrènement (Annexe I) c1 = 6

Facteur de fonctionnement (Annexe II) c2 = 1,7

Facteur d’accélération (Annexe III) c3 = 0,1

d. Moteur asynchrone

Les caractéristiques mentionnées dans le tableau suivant sont proposées après études préliminaires

du système entier effectuées.

Tableau 9. Quelques caractéristiques utiles du MAS recommandé

Puissance nominale à 50[Hz]

PN [kW]

Vitesse nominale

nM [tr.min-1]

Tension nominale

UN [V]

Facteur de puissance

cosφ

30 1 400 380 0,85

Rendement

ηD [%]

Vitesse maximale

nMmax [tr.min-1]

Diamètre du rotor

dRM [mm]

Masse du rotor

mRMAS [kg]

90 2 000 200 65


e. Altivar Tableau 10. Caractéristiques électriques recommandées de l'altivar

Puissance minimale de l’altivar

PAltivar = PN [kW]

Tension de service

Ue, Us [V] Plage (ou gamme) de vitesse

30 380 0,5 à 1,5

Il se peut que cette gamme de vitesse ne soit pas trouvée. Donc, dans ce cas ne pas utiliser tout

simplement les gammes supérieures à 1,5.

f. Autres données utiles Tableau 11. Quelques données expérimentales

Premier temps de démarrage en fonction « démarreur » tDEM = 14[s]

Deuxième temps de démarrage en fonction « démarreur » tDEM = 3[s]

Vitesse de rotation du starter-generator correspond à celle de ralenti

du MT nmin=nralenti=5600[tr.min-1]

Entraxe e = 500[mm] Source : Données expérimentales obtenues pendant le stage pratique au sein de l’Air Madagascar

I.2.5.2 Présentations schématiques du système

Présentation au repos

Présentation en fonction « démarreur »

Figure 27. Présentation du banc en fonction "démarreur"

En fonction « Démarrage » du banc d’essai,

réaliser la liaison pour que le couple

résistant additif du frein mecanique soit

entrainé par le starter-generator. En ce

moment, la liaison est ouverte.


Présentation en fonction « générateur »

Figure 28. Présentation du banc en fonction "générateur"

Mais dans la deuxième fonction,

brancher la charge résistive électrique

pour tester le starter-generator, d’où la

fermeture de la liaison . Et la

liaison est désactivée car l’unique

charge du MAS est le f.c.é.m du starter-

generator.

I.2.5.3 Etapes de calcul

I.2.5.3.1 Diamètres primitifs des poulies

Rapport de transmission du système courroie + poulies

Les conditions suivantes doivent être respectées :

1ère condition : la vitesse de rotation maximale du starter-generator doit être supérieure ou

égale à celle limite du MAS ; c’est-à-dire :

Et, que le coefficient maximal de la gamme de vitesse est de :

2ème condition : la vitesse de rotation minimale du starter-generator doit être disponible.

Donc, le coefficient minimal de la gamme de vitesse est de :

Diamètres des poulies

Prendre pour d02 = 49,110[mm], une valeur normalisée qui est proche de ceux des starters-

generators. La poulie comporte 16 dents.

Donc, le diamètre de l’autre poulie est donné à partir de son nombre de dents qui est obtenu par la

formule :


Ce qui implique une valeur de diamètre d01 = 303,760[mm] .

Maintenant, déterminons la courroie à utiliser. La nature et les dimensions de cette courroie sont

définies par les paramètres spécifiques suivants :

l’état du mouvement pendant le fonctionnement : mouvement avec choc ou pas ;

la vitesse de rotation de courroie : qui est la vitesse de rotation maximale de la courroie

ncourroieDEM (ncourroieGEN) pendant le fonctionnement « Démarrage »

(« Génération ») du banc d’essai ; et

l’intensité de la force spécifique tangentielle par dent engagée : qui est la force périphérique

spécifique maximale FpsDEM (FpsGEN).

Pour connaître la nature ainsi que les dimensions de courroie à utiliser, procéder aux étapes des

calculs suivantes.

I.2.5.3.2 Paramètres spécifiques maximaux de courroie pendant le fonctionnement

« Démarrage »

Calculer la et la ncourroieDEM pendant le fonctionnement « Démarrage » du banc d’essai.

Figure 29. Représentation du système des forces au niveau de la poulie n°2 pendant la période de Démarrage

Puissance maximale à transmettre

Au démarrage, la batterie auxiliaire démarre un MT de l’avion. Donc, d’après la TCE, on peut

écrire :

Applications numériques :


Couple maximal au fonctionnement « Démarrage »

Le couple s’exprime par la formule suivante :


Force tangentielle maximale du fonctionnement « Démarrage »

Son expression est :

Les valeurs des coefficients de sécurité et sont données par le tableau dans l’Annexe V.


Force périphérique spécifique maximale de courroie pendant le fonctionnement

« Démarrage »


Longueur de courroie et rapport de rotation

Ces grandeurs sont nécessaires pour déterminer la vitesse de rotation de courroie.


La longueur de courroie est donnée par la formule :


La longueur normalisée est de Lcourroie = 1 600[mm].

Ainsi, le rapport de rotation entre la vitesse de rotation de la poulie n°2 (la plus petite poulie) et

celle de la courroie, s’exprime :


Vitesse de rotation de la courroie :

La vitesse de rotation de courroie aide à la sélection de la nature et la largeur de la courroie, dont sa

formule est :


I.2.5.3.3 Paramètres spécifiques maximaux de courroie pendant le fonctionnement «

Génération »

Calculer ici la FpsGEN et la ncourroieGEN pendant le fonctionnement « Génération » du banc d’essai.


Puissance maximale à transmettre

Pendant le régime maximal d’un starter-generator d’ATR est obtenue la puissance maximale durant

ce fonctionnement. D’ailleurs, la transmission qui est synchrone, donne un rendement égal à

1.Donc, l’expression de cette puissance est la suivante :


Couple maximal au fonctionnement « Génération »

Son expression est identique à celle du fonctionnement « Démarrage ».


Force tangentielle maximale du fonctionnement « Génération »


Force périphérique spécifique maximale de courroie pendant le fonctionnement

« Génération »



Vitesse de rotation de la courroie :

L’expression de la vitesse de rotation de la courroie en fonctionnement « Génération » est identique

à celle du fonctionnement « Démarrage ».


Le rapport de rotation est invariable, donc Npoulie/courroie = 10,369, et nDmax = 12 000[tr.min-1].

I.2.5.3.4 Synthèse des diagrammes et désignation de courroie

On a obtenu, d’après les calculs précédents, la synthèse suivante :

Tableau 12. Synthèse des calculs

Fonctionnement Force périphérique spécifique Vitesse de rotation de la courroie

Démarrage

Génération


Figure 30. Synthèse des diagrammes [6]

Cette synthèse des diagrammes nous permet de choisir le type de denture AT.

Figure 31. Abaque de sélection de largeur pour les courroies dentées du type AT10 [6]


Cet abaque renforce la détermination des caractéristiques de la courroie à utiliser, qui

sont mentionnées dans le tableau suivant.

Tableau 13. Caractéristiques de la courroie

Type de denture Pas métrique de denture Largeur de la courroie

Courroie dentée AT 10[mm] 100[mm]

La désignation de la courroie utile est :

Tableau 14. Désignation de la courroie

Type de denture Pas de denture Largeur de la courroie Longueur

Courroie dentée

Désignation

Ainsi, les désignations des poulies sont :

Tableau 15. Désignation des poulies

Diamètre primitif

[mm]

Largeur

[mm]

Nombre de dents

[dents]

Représentation

graphique

Poulie n°1 ou P1

Poulie n°2 ou P2

I.2.5.3.5 Dimensionnement des axes

Des axes à clavettes sont proposés pour les deux poulies.

Condition de rupture

Il faut que la contrainte de cisaillement des dents en contact avec la poulie soit inférieure à celle de

torsion de l’axe d’entrainement de la poulie n°2 (coté Starter-generator).

Diamètre de l’axe de la poulie nº1

La poulie n°1 est fixée directement sur l’axe du moteur asynchrone. Ce dernier est donc déjà

dimensionné pour supporter la force maximale développée par le MAS. En faisant le calcul de

contrainte admissible de l’axe du rotor du MAS, il peut supporter Rt, sous puissance nominale et

avec son diamètre de 25[mm].


Diamètre minimal de l’axe de la poulie nº2

Condition de résistance

Contrainte maximale de torsion

Contrainte maximale de flexion

Limite élastique de cisaillement

Les expressions (17), (18), (19) et (20) donnent la nouvelle formule suivante :

Puis, l’expression de daxe est obtenue :

Applications numériques

(Annexe VIII)

(Annexe VI) (Annexe VII)

Le diamètre de la plus petite section le long de l’axe est donc de daxe = 30[mm].


Des circlips et des épaulements sur l’axe sont utilisés afin de bloquer le glissement longitudinal des

roulements et la poulie n°2. (Voir figure de l’axe dans l’Annexe VIII)

I.2.5.3.6 Désignation des circlips

On a daxe = 30[mm], ce qui nous conduit à choisir les circlips extérieurs dont les caractéristiques

sont données par le tableau suivant :

Tableau 16. Caractéristiques des circlips extérieurs à utiliser [13]

Présentations Désignation

Diamètre de l’axe

Diamètre intérieur

Diamètre extérieur

Largeur

Epaisseur

32 29,6 43 3,6 1,5

I.2.5.3.7 Choix des roulements

Parce qu’il n’y a aucune force axiale, alors employer deux roulements de type BC ; c’est-à-dire,

des roulements à une rangée de billes à contact radial.

Le choix d’un roulement est défini souvent par les éléments suivants :

le diamètre de l’alésage ;

la vitesse de rotation nominale ;

la charge statique de base C0 en N (charge admissible) ; et

la charge dynamique de base C en N (charge admissible).

En observant la figure de l’axe dans l’Annexe VIII, les parties pour les roulements sont usinées

au diamètre de 35[mm], puisque les roulements d’alésage de 32[mm] ne sont pas disponibles.

Etude des forces de l’axe dans le plan xOy

L’axe est en équilibre dans ce plan car aucune force ne lui est soumise.

Etude des forces de l’axe dans le plan xOz

L’axe est en rotation suivant l’axe (Ox). Mais il est en équilibre dans le plan xOz. Soit la figure

suivante :


Figure 32. Bilan des forces dans le cas réel

Pour mieux faire le calcul, modéliser la figure ci-dessus par une poutre horizontale, sollicitée par

trois forces parallèles.

Figure 33. Bilan des forces modélisé en poutre

Equilibre des forces

Suivant l’axe (Oz) :

Equilibre des moments

Comme l’axe est en équilibre dans le plan xOz, alors la somme des moments des forces appliquées

par rapport à un point de l’axe, est nulle.

Prendre le point (B) comme centre des moments, donc :

Les expressions (23) et (24) donne les deux équations à deux inconnues (F2 et F3) suivantes :

En résolvant le système d’équations ci-dessus, est obtenu ce qui suit :



En régime dynamique maximale, le roulement n°1 (coté poulie n°2) est soumis à une force radiale

de F2 = 5 153,260[N], tandis que le roulement n°2 (coté starter-generator) est soumis à une force

radiale de F3 = 1 811,449[N].

Tableau 17. Bilan des forces appliquées sur l'axe

Forces Point d’application Direction Sens Intensité

(A) | ↓

(B) | ↑

(C) | ↓

Avec les forces dynamiques F2 et F3 mentionnées dans le tableau ci-dessus, et pour une vitesse de

rotation de 12 000[tr.min-1] et un diamètre d’alésage de 35[mm], utiliser deux roulements comme

celui désigné par le tableau suivant :

Tableau 18. Caractéristiques des roulements [7]

Roulements ouverts

: Charge statique de base

: Charge dynamique de base

[mm]

[mm]

[mm]

[mm]

[mm]

[mm]

35 55 10 38,6 51,4 0,60 5 900 9 600 12 500 14 000

I.2.5.3.8 Dimensions de clavette

Dû au couple moteur et au couple résistant, la clavette est sollicitée par la contrainte de cisaillement.

La force de cisaillement est la force et la section sous contrainte est


Considérer une clavette. Puis, après le calcul, la section obtenue désignera la clavette ou les

nombres de rainures à utiliser selon leur propriété mécanique.

Figure 34. Disposition de la clavette


Détails de calcul

D’après le tableau des clavettes normalisées dans l’Annexe X, la largeur de la clavette est imposée à

10[mm]. Donc, il reste à trouver la valeur de la longueur active dont l’expression est la suivante :


Alors, la longueur active de la clavette est de .

Désignation de la clavette


Donc, il faut utiliser une clavette de (Annexe X).

Figure 35. Dessin de la clavette

I.2.5.3.9 Adaptateur et flasque

L’adapter est l’élément qui permet la liaison solidaire en rotation de l’axe et la tête du starter-

generator. La figure proposée suivante montre son montage sur l’axe.

Figure 36. Montage proposé pour la fixation de l'adapteur

Figure 37. 3D de l'adapteur

Figure 38. Dessin de l'adapteur (Annexe VIII)

Ensuite, la figure 32 montre que l’adapteur est fixé sur un flasque montée sur l’axe. Leur mode de

fixation se fera alors par boulons avec tête à centrage.

Enfin, pour éviter l’excentricité du flasque et l’axe, il faut faire un montage de deux goupilles

perpendiculaires comme dans la figure suivante.


Figure 39. Disposition des emplacements des goupilles

I.2.5.3.10 Dimensionnement des goupilles

Figure 40. Disposition des goupilles

Tout d’abord, utiliser deux goupilles montées sur l’axe dont leurs directions sont

perpendiculaires. Choisir ce type de montage afin d’éviter l’excentricité entre l’axe et le flasque.


Noter que la résistance au non-matage du flasque porte-adapteur est supérieure à celle admissible

des goupilles et des boulons.

Détails des formules

Utilisant les expressions ci-dessus, on peut écrire :



Désignation des goupilles (Annexe XI)

En cas de régime maximal, avec dg = 5[mm] la contrainte de cisaillement des

goupilles est supérieure à celle de l’axe ; ce qui veut dire que, les goupilles sont les éléments

fusibles en cas d’éventuelles surcharges.

Alors, les goupilles sont du type : .

I.2.5.3.11 Dimensionnement des boulons

La figure suivante montre plus en détail le système de l’adapteur. Utiliser, pour les boulons, des vis

et écrous à tête centreuse. Ainsi, pour le flasque et l’adapteur proprement dit, mettre des bossages à

centrer sur l’emplacement correspondant aux boulons. Ce principe de montage assure plus

d’isostatisme et évite l’excentricité entre le flasque et l’adapteur.

Figure 41. Ecrou à tête

centreuse

Figure 42. Vis à tête centreuse

Figure 43. Modèle linéaire du montage du système boulons,

flasque, adapteur

o Condition de résistance


o Détails des formules

L’expression (34) donne la formule suivante :

o Applications numériques

o Désignation des boulons

D’après le calcul et la vérification des contraintes par rapport aux goupilles, des boulons standards

de diamètre de 8 [mm] peuvent être utilisés.

I.2.5.3.12 Vérification des contraintes

Le calcul préliminairement de la contrainte mécanique maximale de chaque élément du montage

(pendant la fonction « Démarrage ») est nécessaire pour vérifier les éléments fusibles, d’où le

tableau suivant :

Tableau 19. Vérification des contraintes

Eléments Axe Clavette Boulons Goupilles

Contraintes maximale [N.mm-2] 4,727 11,935 66,475 170,175

Par constatation, la contrainte maximale des goupilles est la plus élevée ; ceci ne signifie ni plus ni

moins que les éléments fusibles du système de transmission sont les goupilles.


I.2.6 Système de fixation du starter-generator

Figure 44. Collier spécial pour le starter-generator

Figure 45. Un starter-generator avec son support sur avion

Pour faciliter l’ablocage du starter-generator, elle est fixée sur son support à l’aide d’un collier

spécial comme celui montré par la figure ci-dessus.

En sus, on rappelle qu’il y a deux types de starter-generator : starter-generator d’ATR et starter-

generator de TWIN OTTER. Alors, il y aura sur le banc d’essai, pour chacun d’eux : un adapteur

spécial, un support spécial et un collier spécial. Les adapteurs sont semblables, de même pour les

supports et les colliers.

Enfin, ces matériels sont déjà disponibles pour le starter-generator de TWIN OTTER, mais ils

restent à trouver et/ou à concevoir pour celles d’ATR.

I.2.7 Frein électromécanique

Tout d’abord, la résultante de couples sur le banc d’essai (dus aux moments d’inertie de la poulie

n°1 et du rotor de MAS d’entrainement) est inférieure à celle du couple réel sur avion.

Alors, il faut compenser le résidu de ces couples en utilisant un embrayage électromécanique

réglable. La valeur de ce résidu est donnée par l’expression suivante :


Accélération angulaire pendant la forte demande en courant pendant le démarrage.


Choisir d’après la valeur précédente, l’embrayage électromécanique dont les caractéristiques sont

mentionnées dans le tableau suivant :

Tableau 20. Caractéristiques de l'embrayage électromécanique sélectionné

Couple nominal

Vitesse maximale

Puissance électrique absorbée

Tension d’alimentation

60 4 000 31 24

I.2.8 Appareillages électriques et sécurité

Tout d’abord, le terme « appareillage électrique » désigne l'ensemble du matériel permettant la mise

sous ou hors tension des portions d'un réseau électrique. Selon la CEI, l'appareillage électrique est

un terme général applicable aux appareils de connexion et à leur combinaison avec des appareils de

commande, de mesure, de protection et de réglage qui leur sont associés, ainsi qu’aux ensembles de

tels appareils avec les connexions, les accessoires, les enveloppes et les charpentes correspondantes.

La CEI distingue l'appareillage de connexion qui est destiné à être utilisé dans le domaine de la

production, du transport, de la distribution et de la transformation de l’énergie électrique. Les

contacteurs, les sectionneurs, les interrupteurs et les disjoncteurs sont regroupés particulièrement en

ce terme. Les assemblages qui comprennent ce type d'appareils font aussi partie de l'appareillage

électrique.

Ensuite, il y a deux catégories d’appareillages électriques, qui sont :

Appareillage à basse tension : s’il s'agit des appareils pour lesquels la tension d'emploi est

inférieure à 1 000 [V] ; et

Appareillage à haute tension : la haute tension regroupe l'ancienne moyenne tension (HTA) et

l'ancienne haute tension (HTB), elle concerne donc les appareils de tension assignée supérieure

à 1 000[V], en courant alternatif, et supérieure à 1 500[V] dans le cas de courants continus.

D’ailleurs, physiquement, la sécurité est l'état d'une situation présentant le minimum de risque. Et,

psychiquement, c’est l'état d'esprit d'une personne qui se sent tranquille et confiante ; pour l'individu

ou un groupe, c'est le sentiment (bien ou mal fondé) d'être à l'abri de tout danger et risque. Mais,

matériellement, elle assure l’aptitude d’un système de s’interrompre face aux risques ou bien plus

les éviter (cas de systèmes à logique flou).

I.2.8.1 Alimentation électrique

L’alimentation en électricité est assurée par des sources 3x380[V]+N et 220/230[V], 50[Hz]. Et, la

source des tensions 24[V] et 28[V], est assurée par un bloc d’alimentation dont la tension d’entrée

est de 220/230[V].


I.2.8.2 Contacteurs et relais

Contacteurs

Un contacteur est un appareil électromécanique qui permet de commander, avec un petit courant, à

distance, manuellement ou automatiquement, un récepteur qui absorbe un grand courant (Exemples

: moteurs, résistances, etc.). Il est capable d'établir ou d'interrompre le passage de l'énergie

électrique. Il assure la fonction COMMUTATION. En Technologie des Systèmes Automatisées ce

composant est appelé « préactionneur » puisqu'il se trouve avant l'actionneur dans la chaîne des

énergies.

Figure 46. Symbole d'un contacteur dans un

circuit de commande

Figure 47. Structure d'un contacteur

Figure 48. Un contacteur

Figure 49. Equipements supplémentaires d'un contacteur


On va utiliser dans le banc d’essai les contacteurs de puissance listés dans le tableau suivant :

Tableau 21. Caractéristiques principales des contacteurs de puissance

Utilisation

Nom du

contacteur

dans la figure

17

Tension

de la

bobine

[V]

Courant

maximal

parcourant

les contacts

[A]

Contacts

voulus Désignation

Alimentation principale KP

220/230

55 7 NO LC1 D65

Action du MAS n°1 KM1 55 4 NO

Action du MAS n°2 KM2 5 3 NO

LC1 D09 Action de l’embrayage

électromécanique KFEM 2 3 NO

Première phase

d’excitation du starter-

generator (série)

KES1 880 3 NO

LC1 D900

Deuxième phase

d’excitation du starter-

generator (composée)

KES2 880 3 NO

Test du régulateur KREG 880 3 NO

Liaison du starter-

generator au CDD KGEN1 880 2 NO

Action du starter-generator

(fonction « Démarrage ») KGEN2 880 2 NO

Connexion de la charge

résistive variable KC 880 3 NO

Liaison au CDD

KCDD1 880 5 NO

KCDD2 880 2NO/1NC

KCDD3 880 1 NC

Relais

Un relais électromagnétique est un organe électrique permettant de dissocier la partie puissance de

la partie commande : il permet l'ouverture ou la fermeture d'un circuit électrique par un second

circuit complètement isolé (isolation galvanique) et pouvant avoir des propriétés différentes. Il est

composé principalement d'un électroaimant, qui lorsqu'il est alimenté, transmet une force à un

système de commutation électrique : les contacts. L'électroaimant peut être, suivant les

spécifications et besoins, alimenté en TBT (12[V], 24[V], 48[V]) continu ou alternatif ou en

BT (230[V], 230[V]). Le système de commutation peut être composé d'un ou plusieurs interrupteurs

simples effets appelés contacts NO ou NF, d'un ou plusieurs inverseurs RT. Ces commutateurs sont

adaptés aux courants et à la gamme de tensions à transmettre à la partie puissance. Dans les

systèmes mettant en œuvre une certaine grande puissance, les relais sont appelés des contacteurs.


Divers systèmes mécaniques ou pneumatiques peuvent créer un retard à l'enclenchement ou au

relâchement.

Un relais peut être monostable ou bistable :

Fonctionnement monostable : les contacts commutent quand la bobine est alimentée et le

retour à l'état initial se fait quand la bobine n'est plus alimentée.

Figure 50. Relais monostable

Figure 51. Relais bistable

Figure 52. Relais aux contacts

retard au travail

Figure 53. Relais aux contacts

retard au repos

Figure 54. Structure d'un relais

Figure 55. Un relais

Figure 56. Relais à embase

Fonctionnement bistable à une bobine : la bobine est alimentée pour que les contacts

commutent : l'état ne change pas quand la bobine n'est plus alimentée, un système

mécanique bloque le retour. Pour revenir à l'état initial, la bobine est alimentée à nouveau

pour débloquer le mécanisme, dans certains cas en inversant la polarité de l'alimentation.

Fonctionnement bistable à deux bobines : la première bobine est alimentée pour que les

contacts commutent : l'état ne change pas quand la bobine n'est plus excitée. Pour revenir à

l'état initial, on alimente la deuxième bobine.

Figure 57. Symbole d'un relais bistable à

deux bobines à quatre contacts RT

Figure 58. Un relais bistable à

une bobine

Figure 59. Symbole

d'un relais de

commutation (relais

spécial)

Figure 60. Un

relais monostable

(relais spécial)

Comme dans la figure 18, il nous faut vint-et quatre (24) relais sur le banc d’essai. Ils servent à

actionner les contacteurs de puissance. Ainsi, ils jouent aussi le rôle d’isolation galvanique entre le

NI DAQ et les circuits de puissances.


I.2.8.3 Sécurité et protection

Il s’agit de la sécurité des personnels et les matériels ainsi que leur protection.

I.2.8.3.1 Disjoncteurs

Tout d’abord, un disjoncteur est un dispositif électromécanique, voire électronique, de protection

dont la fonction est d'interrompre le courant électrique en cas d'incident sur un circuit électrique. Il

est capable d'interrompre un courant de surcharge ou un courant de court-circuit ou des défauts

d'isolement dans une installation. Suivant sa conception, il peut surveiller un ou plusieurs

paramètres d'une ligne électrique. Sa principale caractéristique par rapport au fusible est qu'il est

réarmable (il est prévu pour ne subir aucune avarie lors de son fonctionnement). Certains appareils

permettent une télécommande à distance.

Figure 61. Symbole d'un disjoncteur magnétothermique 3P

Figure 62. Structure d'un disjoncteur [29]

Figure 63. Marquage d'un disjoncteur 1P [29]

Figure 64. Disjoncteur différentiel 4P [29]

Ensuite, on a trois (5) circuits : un circuit de puissance de 3x380[V]+N, un circuit de commande de

220/230[V] et un circuit de forte puissance, celui qui muni le starter-generator.


Donc, ces six disjoncteurs sont nécessaires pour ces circuits, à savoir :

un disjoncteur différentiel triphasé pour le circuit de puissance MAS;

un disjoncteur monophasé pour le circuit de ventilation mécanique ;

un disjoncteur monophasé pour le circuit de commande aux contacteurs ;

un disjoncteur monophasé aussi pour le circuit de freinage électromécanique ;

un disjoncteur monophasé de pour le circuit de commande aux relais (avant alimentation

24[V]) ; et

un disjoncteur courant continu pour le circuit de commande aux relais (après alimentation

24[V]).

Enfin, les courants assignés de ces disjoncteurs sont déterminés des façons suivantes :

pour le disjoncteur différentiel triphasé Q1

D’après les documents des matériels à utiliser en aval de ce disjoncteur (selon la figure 17, le bilan

de puissance suivant peut être dressé :

Figure 65. Bilan de puissance du banc d'essai dans pendant le fonctionnement « Génération »

L’intensité de courant assignée a donc pour expression :


(Valeur estimative de rendement pour les transmissions synchrones)


pour le disjoncteur monophasé de ventilation mécanique

L’intensité du courant nominal du MAS n°2 est donnée par la formule :


pour le disjoncteur du circuit de freinage

L’intensité du courant absorbé par ce dispositif de freinage est donnée par la formule suivante :


Donc, la valeur de l’intensité de courant assigné pour le disjoncteur Q3 doit être immédiatement

supérieure à celle d’IE. Et, la valeur normalisée est de InQ3 = 2[A].

pour le disjoncteur monophasé du circuit de commande première partie (Commande

1 : munie des contacteurs)

L’intensité du courant absorbée par chaque bobine des contacteurs est de IContacteur = 100[mA]. Or,

treize (13) contacteurs seront utilisés. Ce qui donne pour la Commande 1 l’intensité du courant de

ICommande1 = 1,3[A]. Donc, l’intensité du courant assignée pour le disjoncteur Q4 est de InQ4 = 2[A].

pour le disjoncteur courant continu du circuit de commande deuxième partie

(Commande 2: munie des relais)

De même pour la commande 2, l’intensité du courant absorbée par chaque bobine des relais est de

IRelais = 50[mA]. Or, vint-et-quatre (24) relais seront utilisés. Ce qui donne pour la Commande 2

l’intensité du courant de ICommande2 = 1,2[A]. Donc, l’intensité du courant assignée pour le

disjoncteur Q5 est de InQ5 = 2[A].

pour le disjoncteur monophasé avant alimentation en courant continu de la commande

2

D’après la conservation d’énergie, on obtient l’expression du courant ICommande21 suivante :



; ; ;

Donc, l’intensité du courant assignée pour le disjoncteur avant alimentation CA/CC est de InQ6 =

1[A].

I.2.8.3.2 Relais thermiques

Par définition, le relais thermique est un appareil électrique qui protège le MAS contre les

surcharges (blocage mécanique, marche sur 2 phases, démarrage trop long) et surveille en

permanence l’intensité absorbée par le récepteur ; ce dispositif ne possède pas de contacts de

puissance, il ne coupe donc pas le circuit de puissance. En cas de surcharge, il détecte ce défaut et

ses contacts auxiliaires doivent commander un autre composant (Par exemple, un contacteur), qui

lui, coupe la puissance.

Ensuite, choisir un relais thermique, c’est définir : son calibre en fonction du courant nominal du

MAS et sa classe de déclenchement en fonction du temps de démarrage (Annexe XII).

Figure 66. Symbole d'un relais thermique

Figure 67. Marquage d'un relais thermique

Figure 68. Du symbole à la réalité d'un relais thermique

Dernièrement, deux (2) relais thermiques sont nécessaires pour notre banc d’essai, l’un pour le

MAS d’entraînement (MAS 1) et l’autre pour le MAS de ventilation (MAS 2).

I.2.8.3.3 Contrôle des bruits

Cette notion fait partie des impacts environnementaux. Elle est plus détaillée dans le paragraphe

IV.1.1 concernant l’étude d’impacts environnementaux et étude de la fiabilité.


I.3 Résultats

I.3.1 Matériels à fournir

I.3.1.1 Bloc d’alimentation

Dans l’enceinte de la zone industrielle de la société, des sources triphasées et monophasées sont

déjà présentes. Mais, la source en tension continue n’est pas encore disponible, d’où le choix du

bloc d’alimentation dont la tension d’entrée est de 220/230 [V] et celle de sortie est variable de 0 à

30[V].

Alors, un bloc d’alimentation dont les caractéristiques électriques sont meilleures que celles

mentionnées dans le tableau suivant, est recommandé.

Tableau 22. Caractéristiques du bloc d'alimentation

Tension d’entrée Tension de sortie Puissance IP

220/230[V] Variable jusqu’à 30[V] 60[W] 55

I.3.1.2 Disjoncteurs

D’après les critères de choix des disjoncteurs (Annexe XIII) et les détails des calculs dans le

paragraphe I.2.8.3.1, le tableau suivant montre les détails des disjoncteurs à utiliser :

Tableau 23. Caractéristiques des disjoncteurs à utiliser

Disjoncteur Protection Polarité Tension assignée Courant assigné

Q1 MAS 1 (Entraînement) Tetrapolaire 3x380[V]+N 63[A]

Q2 MAS 2 (Ventilation) Bipolaire 230[V] CA 5[A]

Q3 FEM Bipolaire 24[V] CC 2 [A]

Q4 Commande 1 Bipolaire 230[V] CA 2 [A]

Q5 Commande 2 Bipolaire 24[V] CC 2 [A]

Q6 Alimentation 24[V] CC Bipolaire 230[V] CA 1 [A]

I.3.1.3 Relais thermiques

Tableau 24. Caractéristiques des relais thermiques à utiliser

Relais thermique Protection Polarité Plage de courant

F1 MAS 1 (Entraînement) Tripolaire Jusqu’à 60 [A]

F2 MAS 2 (Ventilation) Bipolaire Jusqu’à 5 [A]

I.3.1.4 Moteur d’entraînement MAS 1

Il est rappelé que le MAS1 est la source de puissance mécanique pendant le fonctionnement

« Génération » du starter-generator. Il a été déjà vu que la puissance de notre MAS actuel n’arrivera


pas à fournir la puissance maximale demandée pendant ce fonctionnement, et il doit être changé ou

modifié pour avoir au minimum la puissance active standard de 30[kW] (§ I.2.4.3).

Tableau 25. Caractéristiques minimales exigées pour le MAS d'entraînement

Puissance [kW] 30 Fréquence [Hz] 50

Tension [V] 3x380+N Vitesse de rotation nominale [tr.min-1] 1 500

Rendement 0,95 Vitesse de rotation maximale [tr.min-1] 2 700

Classe d’isolement F Courant nominal [A] 60

IP 55 Hauteur de l’axe [mm] 132 à 160

I.3.1.5 Frein électromécanique

(Veuillez voir le tableau 20 page xxx)

I.3.1.6 Relais

Tableau 26. Les relais à utiliser

Désignation des relais Quantité

Relais 24[V] 24

I.3.1.7 Contacteurs et contacts auxiliaires

Tableau 27. Liste des contacteurs recommandés

Désignation standard des contacteurs LC1 D65 LC1 D09 LC1 D900

Quanti té 2 2 9

Tableau 28. Liste des contacts auxiliaires

Désignation des contacts auxiliaires Quantité

Bloc de contacts auxiliaires MCA 4NO 1

Bloc de contacts auxiliaires MCA 2NO/2NC 1

I.3.1.8 Boutons poussoirs : alimentation et arrêt d’urgence des circuits de puissance

Tableau 29. Type de boîte de boutons poussoirs recommandé

Désignation Représentation graphique Quantité

Bloc de boutons poussoirs

1 NO / 1 NC

1

I.3.1.9 Poulies : P1 et P2

Tableau 30. Poulies à utiliser

Matériau des poulies Largeur

Diamètre

Type de denture

Nombre de dents

Quantité

Acier


I.3.1.10 Altivar

D’après les études qu’on a faite, on doit utiliser un altivar ATV71 (ou autre, mais celui-ci devra

avoir les caractéristiques identiques aux celles d’ATV71). Ces caractéristiques électriques sont les

suivantes :

Tableau 31. Caractéristiques recommandées pour l'altivar à utiliser [8]

Puissance du MAS1 [kW] 30

Présentation sans et avec cellule

Tension d’entrée [V] 3x380

Tension de sortie [V] 3x380

Fréquence d’entrée [Hz] 50

Fréquences de sortie [Hz] 0,1 à 599

IP 55

Type de contrôle de MAS

Contrôle vectoriel de flux avec ou sans capteur

Loi tension/fréquence (deux (2) ou cinq (5) points) - ENA

System

Sur couple transitoire 2,2 Cn pendant deux (2) secondes

1,7 Cn pendant une (1) minute

Nombre de vitesses présélectionnées 16

Nombre d’entrées analogiques 10

Nombre d’entrées logiques 10

Nombre de sorties analogiques 2

Nombre de sorties logiques 4

Nombre de sorties à relais 4

Communication (en option)

Modbus TCP Daisy Chain,

Modbus/Uni Telway, EtherNet/IP, DeviceNet, PROFIBUS

DPV0 et V1, InterBus, CC-Link

Cartes (en option)

Cartes interface pour codeur de type incrémental,

Résolveur, SinCos, SinCos Hiperface®, EnDat®

ou SSI, cartes extension entrées/sorties, carte

programmable “Controller Inside”

Outil de dialogue Terminal déportable IP 54 ou IP 65

Outil de configuration Logiciel de mise en service SoMove

Outils de configuration “Simple Loader” et “Multi-Loader”

Normes et certifications

IEC/EN 61800-5-1, IEC/EN 61800-3 (environnements 1 et

2, C1 à C3), IEC/EN 61000-4-2/4-3/4-4/4-5/4-6/4-11 CE,

UL, CSA, DNV, C-Tick, NOM, GOST


I.3.1.11 Courroie

Tableau 32. Courroie recommandée

Type de denture Pas de denture Largeur de la courroie Longueur

Courroie dentée AT 10[mm] 100[mm] 1 600[mm]

Désignation

Représentation

graphique

I.3.1.12 Flasque porte-adapteur

Cet élément est à concevoir avec l’acier E360 (ou A70).

I.3.1.13 Axe de la poulie n°2

Cet axe en acier C35 (ou XC38) sera conçu.

I.3.1.14 Roulements

Tableau 33. Caractéristiques des roulements recommandés

Roulements ouverts

: Charge statique de base

: Charge dynamique de base

Quantité

2 35 55 10 38,6 51,4 0,60 5 900 9 600 12 500 14 000

I.3.1.15 Circlips

Tableau 34. Circlips intérieurs à utiliser

Quantité


Diamètre de

l’axe

Diamètre

intérieur

Diamètre

extérieur

Largeur

Epaisseur

2 25 23,2 34,2 3 1,2

4 32 29,6 43 3,6 1,5


Tableau 35. Circlips extérieurs à utiliser

Quantité


Diamètre de l’alésage

Diamètre extérieur

Largeur

Epaisseur

1 55 59,2 5 2

I.3.1.16 Goupilles

Tableau 36. Listes des goupilles à utiliser

Quantité Désignation Représentation graphique

I.3.1.17 Clavette

Tableau 37. Caractéristiques de la clavette à utiliser

Quantité Désignation Représentation graphique

I.3.1.18 Boulons

Tableau 38. Désignation des boulons recommandés

Désignation Quantité Représentation graphique

I.3.1.19 Adapteurs : ATR et TWIN OTTER

Deux (2) adapteurs semblables seront nécessaires : l’un pour le TWIN OTTER et l’autre pour

l’ATR. Ces adapteurs sont également à concevoir.


I.3.1.20 Support du starter-generator

Le starter-generator est monté sur une couronne (démontable sur le banc et remplaçable selon le

starter-generator à essayer) et est fixé par un collier. Ce type de montage est très pratique pour

faciliter l’ablocage rapide du starter-generator.

La couronne est à concevoir pour le starter-generator d’ATR, mais il y en a déjà pour celle de

TWIN OTTER. Elle est fixée sur le support de l’axe de manière à ce que le nombre de répétitions

de montage/démontage soit le minimum possible.

I.3.2 Perspective du banc d’essai

La figure suivante montre le banc futur fini. Les figures de ses détails sont mentionnées dans

l’annexe XVI.

Figure 69. Perspectives du futur banc d'essai et son pupitre de commande


I.4 Conclusion

Tout d’abord, les paramètres électriques et mécaniques destinés pour le banc d’essai correspondent

aux ceux que les starter-generators d’ATR et de TWIN OTTER en fonctionnement nominal ou en

fonctionnement de surcharge.

Ensuite, l’étude et la conception du nouveau banc se basent sur des données de départ, qui sont

celles des starter-generators en fonctionnement de surcharge : le courant maximal que le starter-

generator d’ATR peut débiter (800 [A]), sous une tension nominale de 30 [V], dans un intervalle de

vitesse de 5 800 à 12 000 [tr.min-1].

De plus, le banc d’essai permet aussi les tests des autres matériels travaillant avec les starter-

generators, comme les CDD et les régulateurs.

Enfin, le but d’une étude et d’une conception d’une machine est de déterminer les composants à

utiliser, leurs technologies, leurs installations. D’où les choix des matériels à fournir ainsi que la

perspective du banc d’essai vu auparavant.


CHAPITRE II. DESCRIPTION STRUCTURELLE ET FONCTIONNELLE

DE LA CHAINE D’ACQUISITION

II.1 Introduction

Le monde physique est par nature analogique (sons, vidéo et informations de détecteurs). Le

traitement numérique du signal permet de convertir des signaux captés sous leur forme analogique

en données numériques et incorpore des techniques de correction et de modification des données de

signaux analogiques pour différentes applications.

Le traitement numérique du signal fait appel aux mathématiques, à la programmation logicielle et à

du matériel informatique de traitement pour manipuler des signaux analogiques.

Le traitement numérique du signal est une technologie de pointe utilisée à vaste échelle dans

nombre d’applications comme dans les automobiles, les appareils domestiques, industriels,

médicaux ou militaires, la reproduction d’images, les télécommunications, l’instrumentation et bien

d’autres.

L’interface nécessaire entre le monde analogique et un traitement numérique donné est réalisé par

des CAN (ou ADC en anglais) et CNA (ou DAC). Le rôle d’un CAN est de convertir un signal

analogique en un signal numérique pouvant être traité par une logique numérique, et le rôle d’un

CNA est de reconvertir le signal numérique une fois traité en un signal analogique.

Figure 70. Conversions et traitement numérique des données

Le cas le plus commun que l’on trouve actuellement dans le champ d'application des capteurs, de

l’acquisition, du traitement des signaux ainsi que les commandes se conforme au synoptique

suivant :


Figure 71. Synoptique de commande

Le sous chapitre suivant nous montre la méthodologie de travail dont l’initiation sur les éléments de

la chaîne d’acquisition et celle de commande, ainsi que le choix des matériels.

II.2 Méthodologie de travail

II.2.1 Initiation sur les éléments de la chaîne d’acquisition et celle de

commande

La transformation de ces gradeurs physiques en grandeur normée, généralement électrique, est

assurée par les capteurs. Leur traitement instantané en grandeur adapté avec la chaîne d'acquisition

et de traitement est équilibré au conditionneur de signal.

II.2.1.1 Les capteurs

Les capteurs sont le premier élément d’une chaîne de mesure ou de contrôle industrielle, et sont

primordiaux. Il transforme une grandeur physique en une grandeur électrique, qui peut être

interprétée par un dispositif de contrôle commande.

Un capteur n'est jamais parfait, il devrait être connu avec la plus grande possibilité de précision, son

état d'imperfection. Si le choix de capteur n'est pas approprié, le reste du traitement ne peut pas

trouver ou réinventer la bonne mesure. Ce qui implique alors que le concepteur d'une chaîne

instrumentale doit faire le bon choix à opérer.

II.2.1.1.1 Les caractéristiques des capteurs

Le capteur traduit une grandeur physique en un signal électrique. Le signal électrique de sortie doit

être effectivement le support de l’information puisque la décision de commande ou simplement

l’interprétation de la mesure est faite à partir du signal et non de l’information elle-même. Les

capteurs, qui sont les « sens » du système d’acquisition, de traitement et de restitution de données,

doivent être choisis avec beaucoup de précision.

Les caractéristiques des capteurs peuvent être classées suivant trois catégories :

o caractéristiques fondamentales : bande passante, résolution ;


o caractéristiques intrinsèques : sensibilité du capteur, étendue de mesures ou plage de mesures,

caractéristiques de la courbe de transfert, réversibilité ou phénomène d’hystérésis, décalage du zéro

électrique, domaine de non-détérioration, reproductibilité, interchangeabilité ;

o caractéristiques liées à l’environnement : l’influence du milieu sur les caractéristiques

intrinsèques, la pertinence ou la véracité de la mesure par rapport à la grandeur physique.

II.2.1.1.2 Les différents types de capteurs

Il existe plusieurs types de capteur, mais ils peuvent être classés selon la grandeur à mesurer :

longueur, épaisseur, force, poids, pression, déplacement, allongement, position, niveau, vitesse,

température, conductivité, humidité, accélération, vibration, débit de fluides, temps, etc.

A chacune de ces grandeurs peuvent être synchronisé un ou plusieurs types de capteurs avec un

phénomène spécifique : variation de résistance, variation d’induction magnétique, variation

capacité, variation de fréquence, variation de la quantité de l'électricité, variation de flux lumineux,

variation des caractéristiques du composant, etc.

Le tableau ci-dessous, présente des exemples de capteurs classés selon la grandeur mesurée.

Tableau 39. Exemples de capteurs classés selon la grandeur mesurée [14]

Phénomène physique Capteurs

Déplacement et Position - Tachymétrie (génératrice tachymétrie) ;

- Codeur incrémental ;

Force, Pression et Son

- les capteurs de mesures de flexions ;

- les capteurs de mesures de tractions & de compression ;

- capteurs piézo-électrique ;

- capteur effet hall

- le microphone dynamique à bobine mobile ;

- le microphone électrostatique à condensateur ;

- les capteurs de pression absolue ;

- les capteurs de pression différentiels etc.

Lumière

- Photorésistance (utilisé notamment pour faire varier la lumière

artificielle en fonction de la lumière du jour) ;

- Photodiode (utilisé dans la fibre optique) ;

- Phototransistor (utilisé dans les optocoupleurs) ;

- Photographique (Utilisé dans les appareils photos afin de

convertir une lumière en un signal qui sera numérisé afin

d’obtenir une image numérique) etc.

Température

- les thermocouples ;

- détecteurs résistifs ;

- thermistances ;

- thermomètres à quartz ;

- pyromètre à infrarouge, etc.

Humidité Capteur d’hygrométrie


II.2.1.1.1 Schéma de principe d’un capteur industriel

Figure 72. Principe d'un capteur industriel [14]

Tableau 40. Tableau récapitulatif sur les capteurs [14]

Etendue de

mesure Résolution Sensibilité Précision Rapidité Linéarité

Valeurs

extrêmes

pouvant être

mesurée par le

capteur.

Plus petite

variation de

grandeur

mesurable par

le capteur.

Variation du

signal de

sortie par

rapport à la

variation du

signal d'entrée.

Aptitude du

capteur à

donner une

mesure proche

de la valeur

vraie.

Temps de

réaction du

capteur. La

rapidité est

liée à la bande

passante.

représente

l'écart de

sensibilité sur

l'étendue de

mesure

II.2.1.1.2 Types d’erreur d’un capteur

Comme il a été déjà dit que les capteurs comportent quelques erreurs de mesures qui dépendent de

leur environnement, il existe les : Erreur de linéarité ; Erreur d’hystérésis ; Erreur de zéro ou

«offset» ; Erreur d’échelle ou de gain.

II.2.1.2 La carte d'acquisition

Une carte d'acquisition est un accessoire utilisé dans un micro-ordinateur muni d'entrées

(acquisition de données) et de sorties (pilotage d'un processus), pour automatiser des mesures. Cette

automatisation nécessite deux grandes fonctions :

Acquérir des données en provenance de l'extérieur, c'est le rôle des entrées. (Un

conditionnement éventuel permet d’amener les signaux dans des échelles admissibles pour

la carte. Par exemple +/- 100[V] devient -10[V] à 10[V]) ;


Faire commander des actions par l'ordinateur, ce sont les sorties qui effectuent cette tâche. (Une

interface de puissance est souvent indispensable pour fournir la puissance

nécessaire).

Figure 73. Emplacement d’une carte d'acquisition [15]

Chacune des fonctions précédentes peut être séparée en deux types différents:

- les grandeurs manipulées sont de type analogique (tension ou courant variant de façon

continue).

- les grandeurs sont des grandeurs logiques (on dit encore tout ou rien ou numérique).

Une carte d'acquisition peut posséder d'autres fonctions, compteurs, temporisateurs etc…

Figure 74. Principe de fonctionnement d’une carte d'acquisition [15]

La notion d'entrées ou de sortie est définie du point de vue d'un observateur placé dans l'ordinateur.


II.2.1.2.1 Lectures d'entrées analogiques

Mesurer une tension (entre -10 et 10[V]), le nombre d’échantillons à lire est à préciser, et la

fréquence à laquelle les lire. Pour obtenir une mesure qui corresponde à un signal que l’on veut, il

faut que la fréquence d’échantillonnage soit au minimum le double de la fréquence maximale

contenu dans le signal (théorème de Shannon).

Figure 75. Signal analogique [16]

La carte d’acquisition doit échantillonner sur une voie à une fréquence maximale de 48[kHz] par

exemple. Pour 2 voies, la fréquence max est divisée par 2, et ainsi de suite. Cela est dû au fait qu’il

n’y a qu’un seul Convertisseur Analogique Numérique pour toute la carte. Un multiplexeur

(équivalent à un aiguillage de train) est donc utilisé pour diriger l’entrée à lire vers le CAN. Les

cartes plus évoluées disposent d’un CAN par voie.

Figure 76. Multiplexeur [16]

II.2.1.2.1.1 Conversion Analogique Numérique (C.A.N.)

Un CAN est un dispositif électronique permettant la conversion d’un signal analogique en un signal

numérique.

Cette première définition pour être complète en appelle deux autres, celles des signaux analogiques

et numériques : - Signal analogique : signal continu en temps et en amplitude.

- Signal numérique : signal échantillonné et quantifié, discret en temps et en

amplitude.

Conceptuellement, la conversion analogique – numérique peut être divisée en trois étapes :

l’échantillonnage temporel, la quantification et le codage.

La figure suivante présente successivement ces trois étapes pour un CAN dont la sortie du signal

numérique est sur 3 bits :


Figure 77 : (i) signal analogique (ii) signal échantillonné (iii) puis quantifié [16]

Un signal analogique, Va(t) continu en temps et en amplitude (i) est échantillonné à une période

d’échantillonnage constante Tech. Un signal échantillonné Vech (k.Tech) discret en temps et continu

en amplitude (ii) est donc obtenu. Ce dernier étant ensuite quantifié, un signal numérique Vq[k]

discret en temps et en amplitude (iii) est obtenu. La quantification est liée à la résolution du CAN

(son nombre de bits).

Caractéristique principale des CAN

Tableau 41. Caractéristiques principales des CAN [16]

CARACTERISTIQUES DESCRIPTIONS

Résolution

Exprimée en nombre de bits ou en % de la

pleine échelle. Définit la valeur de la variation de la tension d'entrée

donnant lieu à une variation d'une unité de la donnée numérique

présente en sortie.

Ex: Un convertisseur à une résolution de 12 bits ou de 0,0244 %

.souvent confondue avec la taille du LSB.

Temps de conversion durée écoulée entre l'instant d'apparition de l'impulsion de début de

conversion et l'instant où la donnée est disponible sur le bus de sortie

Polarité

Un convertisseur peut être bipolaire ou unipolaire selon qu'il peut

accepter ou non des signaux d'entrées symétriques par rapport à zéro.

Dans le cas d'un convertisseur bipolaire, le code de sortie correspond

soit à un code binaire décalé, soit à un code complément à deux, ou un

code appelé amplitude signe (le bit de signe est inversé par rapport au

complément à 2).


Principaux défauts des CAN

Erreur d'offset : c'est la tension de décalage du zéro. Ce paramètre est réglable par des composants

externes.

Erreur de gain : L'erreur de gain caractérise la différence de tension pleine échelle entre un

convertisseur idéal et un convertisseur réel. Ce paramètre est réglable par des composants externes.

Erreur de linéarité relative : elle est définie comme la différence maximale entre la caractéristique

N(Vin) réelle et la caractéristique idéale Ce paramètre n'est pas réglable.

Architecture des CAN

Il existe deux grandes familles de CAN basées sur deux approches différentes de l’échantillonnage :

les CAN classiques dont la fréquence d’échantillonnage est telle que le spectre du signal converti

occupe quasiment toute la bande de Nyquist (Nyquist Rate ADC) et les CAN à sur échantillonnage

(Oversampling ADC) dont seule une partie réduite du bruit de quantification affecte le signal

converti.

Tableau 42. Récapitulatif sur la conversion Analogique Numérique (CAN) [16]

Type Avantages Inconvénients Utilisation

CAN par comptage Simplicité.

Le temps de conversion dépend

de la valeur de Ve. Nécessite

l’utilisation d’un CNA.

Convertisseur lent temps de

comptage + utilisation d’un

CNA).

Peu utilisé

CAN à

approximations

successives

Durée de conversions

toujours identiques

Nécessite l’utilisation d’un

CNA. Convertisseur assez lent

du fait de l’utilisation d’un

CNA.

Dans les systèmes à μp

(intégré dans le

68HC11A0, etc.)

CAN Flash Rapidité de conversion

(flash)

Nécessite un très grand nombre

de comparateur.

Systèmes rapides

(oscilloscope

numérique, traitement

numérique

du signal vidéo…)

CAN à simple rampe

Plus rapide que les

convertisseurs A/N

utilisant des

CNA

La précision dépend des

composants constituant le

générateur de rampe

(généralement un condensateur

dont la valeur peu dériver dans

le temps).

Dans les systèmes ne

nécessitant pas une

grande précision.

CAN à double rampe

et

triple rampe

Ne dépend plus de la

précision des

composants

Plus lent que le simple rampe

Systèmes de bonne

précision ne nécessitant

pas une grande rapidité

(balance de pesé, etc.)

CAN sigma delta ou

convertisseur 1 bit

Actuellement la

technique de

numérisation qui

donne le maximum de

bits significatifs, pour

un prix raisonnable

Numérisation des

signaux audio…


II.2.1.2.2 Commande de sorties logiques (D0= Digital Output. 0 ou 1; 0[V] ou 5[V])

Une commande de sorties analogiques sert à envoyer une tension sur un montage. Cette action peut

être utilisée pour commander la mise en marche d'un moteur, allumer une lampe, actionner un

relais, faire avancer un moteur pas à pas (via une interface de puissance).

II.2.1.2.2.1 Conversion numérique analogique CNA

Un convertisseur numérique - analogique permet de traduire une information numérique (binaire)

en une information analogique, c'est à dire en une grandeur physique (courant, tension...).

Le circuit qui réalise cette conversion s’appelle un convertisseur numérique-analogique ou CNA

ou bien encore DAC (Digital-to-Analog Converter).

Figure 78: Symbole CNA [16]

Différents types de convertisseurs numériques analogiques

Contrairement aux convertisseurs analogiques numériques, il existe peu de types différents de

convertisseurs numériques analogiques.

Il y a alors les convertisseurs à réseaux R/2R et les convertisseurs à rapport cyclique variables très

utilisés dans les microcontrôleurs.

Schéma fonctionnel et Fonction de transfert d'un CNA

Figure 79 : Schéma fonctionnel [16]


Caractéristiques principales des CNA

Tableau 43. Caractéristiques principales des CNA [16]

CARACTERISTIQUES DESCRIPTIONS

Valeur du LSB ou de

l'INCREMENT

Représente la variation de la tension de sortie lorsque l'on incrémente

(augmente d'une unité) le nombre binaire d'entrée. (utilisé aussi pour

les CAN)

FSR (Full Scale Range) Dynamique de sortie = écart entre le minimum et le maximum de la

tension de sortie. (utilisé aussi pour les CAN)

RESOLUTION: exprimée en nombre de bits du convertisseur ou en nombre

d'incréments (LSB) du convertisseur.

Temps d'établissement: temps mis par la tension de sortie pour passer de zéro à la pleine

échelle. lorsque N passe de 0 à Nmax

Linéarité, erreurs de gain

et d'offset s'expriment de la même façon que pour les CAN

Polarité

Un convertisseur Numérique analogique peut être considéré comme un

multiplieur. En effet il effectue une multiplication entre la valeur de la

référence et le nombre à convertir à une constante près

Selon que N est exprimé en code signé ou que Vref

peut être positive ou négative, on dira que l'on a à faire à un

convertisseur à deux quadrans ou à quatre quadrans si les deux

propriétés lui sont acquises.

Précision et monotonie

Lorsque l'on passe d'un nombre N à N+1 la tension de sortie passe de

à le cas le plus défavorable étant si

a` si alors la tension de sortie

diminue au lieu d'augmenter le convertisseur n'est pas monotone.


Tableau récapitulatif :

Tableau 44. Conversion numérique analogique CNA [16]

Type Avantages Inconvénients Utilisation

CNA à résistances

pondérées Rapidité de conversion

Nécessite des

résistances de précision

très coûteuses.

Dynamique de valeurs

des résistances

importante.

Ces convertisseurs ne

sont quasiment plus

utilisés.

CNA à réseau R /

2R

Peu coûteux. Temps de

conversion acceptables

(ex :AD7524 tc = 0,1 μs)

Précision moyenne

Convertisseurs

fréquemment utilisés

pour des applications de

précision moyenne.

CNA à échelles et

miroirs de courant

Meilleure précision que

les CNA ci-dessus et

rapides (ex : DAC08 tc =

0,15 μs)

Plus coûteux que les

CNA ci-dessus.

Convertisseurs utilisés

pour des applications de

précision

CNA ΔΣ (somme

de

dérivés) ou CNA 1

bit

Très rapide

Convertisseurs utilisés

pour des applications

audio HI-FI.

II.2.1.3 L'optocoupleur

Un optocoupleur est un dispositif composé de deux éléments électriquement indépendant, mais

optiquement couplés, à l’intérieur d’une enveloppe, parfaitement étanche.

Le rôle d’un optocoupleur est soit d’assurer une isolation galvanique (aucune liaison électrique)

entre deux systèmes électriques pour des utilisations diverses comme :

Interface pour la transmission de données.

Commande de structures Basse Tension (Secteur EDF).

Variation de puissance.

Soit de capter une information par le biais de la lumière :

Présence d’obstacles.

Suivi d’une ligne.

Les deux éléments constitutifs de ce dispositif sont à l’entrée, un photoémetteur, dans le visible ou

l’infrarouge, et à la sortie un photorécepteur, photodiode ou le plus souvent phototransistor.


II.2.1.3.1 Symbole

Figure 80. Optocoupleur [17]

II.2.1.3.2 Fonctionnement

La LED de l'optocoupleur se commande comme une LED classique. Un courant proportionnel à

l’intensité lumineuse émise par la LED apparaît sur le photorécepteur (ex : courant de base du

phototransistor).

La diode et le phototransistor sont électriquement indépendants mais optiquement couplés, à

l’intérieur du composant parfaitement étanche à la lumière extérieure.

II.2.1.3.3 Caractéristiques

Les caractéristiques spécifiques d’un optocoupleur sont principalement :

La tension d’isolement entrée-sortie (Isolation Surge Voltage : VISO).

Le courant d’entrée maximum (Forward Current : IF).

Le taux de transfert (Current Transfer Ratio : CTR).

Le courant maximum en sortie (Collector current : IC (dans le cas d’un photo-transistor)).

Le courant résiduel d’obscurité en fonctionnement (Collector –Base Dark Current : ICBO).

La puissance maximum que peut dissiper le boîtier (Total Device Power Dissipation : PD).

II.2.1.3.4 Principales catégories d'optocoupleurs

Tableau 45. Principales catégories d'optocoupleurs [17]

optocoupleur diode / diode

Avec une led et une diode PIN, on obtient un temps de

commutation <10ns, une très bonne linéarité et un taux

de transfert faible de 1% à 10%. Ils sont très rapides et

transmettent une large bande passante (5 à 10 MHz).

optocoupleur diode / transistor

Ce type représente 85% de la production. La led est au

silicium et émet dans l'infrarouge. En sortie, un transistor à gain élevé

permet d'obtenir un taux de transfert entre 50 et 100%. Par contre la

rapidité est réduite, aux environs de 10s et de ce fait, la bande

passante est plus réduite : 0,3 à 0,5 MHz.


optocoupleur diode / darlington

La sortie est prévue avec un transistor double monté en

darlington pour obtenir des gains en courant très élevés.

Le taux de transfert est compris entre 300 et 800%. En contrepartie, le

temps de transfert est de l'ordre de 50s; la bande passante ne dépasse

pas 30[kHz].

optocoupleur diode / triac

En sortie, un triac est déclenché par la lumière émise par la LED. Ce

composant attaque généralement un triac extérieur permettant de

contrôler des puissances importantes. Il est utilisé en remplacement

d'un relais statique avec une parfaite séparation du secteur.

II.2.1.4 Les différents paramétrages de câblage

Dans n'importe quel système de chaîne d’acquisition de données, il est très important de bien

définir les caractéristiques du câblage entre les sources des signaux que constituent les capteurs et

les entrées du système.

Figure 81. Visualisation des câblages importants.

La jonction effective du câble utilisée dépendra à la fois du type de signaux mesuré et du type

d'entrée de système de mesure. Concernant le signal de tension à mesurer, il y a deux classes

distinctes de signaux ceux qui sont référencés à la masse et ceux qu’ils ne le sont pas (les signaux

de flottants).

De même, il y a deux types d'entrée d'acquisition : le système de mesure à entrées simples (Single

Ended) et le système de mesure à entrées différentielles ou flottantes (Differentia1 Input). Le

deuxième type d'entrée est souvent réalisé à partir du premier, c'est-à-dire, une carte d’acquisition à

n entrées simples est souvent employable en n/2 entrées de différentielles.

Ainsi, les possibilités d'interconnexions des divers signaux et entrées sont aux nombres de quatre :

- signal référencé à la masse et entrée simple ; - signal flottant et entrée simple ; et


- signal référencé à la masse et entrée différentielle ; - signal flottant et entrée différentielle

Mais le choix de l’un de ces câblages dépend des caractéristiques des éléments du type de capteur.

Le tableau ci-après récapitule le rôle de chaque élément déjà cité dans les paragraphes précédents :

Tableau 46. Récapitulatif sur le rôle de chaque élément de la chaine d'acquisition

Eléments Rôles

Le capteur

Il est l'interface entre le monde physique et le monde électrique. Il va délivrer

un signal électrique image du phénomène physique que l'on souhaite

numériser. Il est toujours associé à un circuit de mise en forme.

L’Amplificateur de

signal

Cette étape permet d'adapter le niveau du signal issu du capteur à la chaîne

globale d'acquisition

Le filtre d'entrée

Ce filtre est communément appelé filtre anti-repliement. Son rôle est de

limiter le contenu spectral du signal aux fréquences qui nous intéressent. Ainsi

il élimine les parasites et le bruit de fond. C'est un filtre passe bas que l'on

caractérise par sa fréquence de coupure et son ordre

Le convertisseur

analogique numérique

(CAN)

Il transforme la tension de l'échantillon (analogique) en un code binaire

(numérique).

Le convertisseur

numérique analogique

(CNA)

Il effectue l’opération inverse du CAN, il assure le passage du numérique vers

l’analogique en restituant une tension proportionnelle au code numérique

Le filtre de sortie Son rôle est de « lisser » le signal de sortie pour ne restituer que le signal utile.

Il a les mêmes caractéristiques que le filtre d’entrée

L’amplificateur de

puissance de sortie Il adapte la sortie du filtre à la charge


II.3 Conclusion

Dans ce chapitre, l’étude sur les chaînes d’acquisition, différents modules qui traitent différents

domaines de mesure et le choix de différents équipements de mesure ont été conçus. Pour chaque

domaine de mesure, le rôle de la métrologie consiste à développer les moyens techniques

permettant de relier les appareils de mesure à l’unité de traitement de données. Tout en passant par

l’étalonnage, le conditionnement des signaux, l’échantillonnage et la conversion analogique

numérique avec le minimum de perte d’information. Ce raccordement se réalise à l’aide de la

chaîne d’acquisition.

Dans le chapitre suivant, l’initiation sur le principe de base de l’API NI-DAQmx et la présentation

du langage de programmation, et de Qt creator, ainsi que les méthodes de programmation avec Qt

creator seront décrits successivement.


CHAPITRE III. ELABORATION DU PROTOTYPE

III.1 Introduction

Tout d’abord, un prototype a été élaboré afin de mieux comprendre et appréhender l’étude faite.

Du coté matériels, ce prototype est identique au banc d’essai à concevoir ; il est constitué d’un

MAS, d’une MCC, un système de transmission par courroie, de capteur de tension, d’une dynamo

tachymétrique, des alimentations électriques continue et alternative et d’une cellule de commande

(ensemble de circuit imprime, de la programmation et de l’ordinateur). Mais, comme son nom

« prototype », il est moins performant que le futur banc d’essai.

Du coté programme, le système d'acquisition de données sur PC exploitent la puissance de

traitement, la productivité, et l'affichage en offrant une solution plus puissante, flexible et rentable

par rapport au système d’acquisition traditionnel de l’ancien banc d’essai.

Ensuite, ce prototype simule (à peu près) le banc d’essai à concevoir. Et, le but est de réaliser les

acquisitions des grandeurs suivantes :

la vitesse de rotation de la MCC ;

la tension aux bornes de la MCC ; et

l’intensité du courant parcourant les charges.

Après plusieurs expériences, constatation fut faite que les résultats des TP ne coïncident pas à ceux

théoriques. Il se pourrait donc que deux résultats soient trouvés après, ceux de TP et de théorie.

L’on doit considérer alors les hypothèses suivantes :

pour le cas théorique :

la résistance de chaque résistor est parfaite ; et

les alimentations sont à la fois sources de tension et de courant parfaites.

pour le cas pratique :

les conditions climatiques ont des effets sur les caractéristiques électriques de chaque

composant : nos essais sont faits dans un endroit de température ambiante de 20[°C],

de pression atmosphérique, d’humidité relative 70% ; et

les alimentations sont à la fois sources de tension et de courant mais limitées dans un

intervalle de 95 à 100 %.

Enfin, ce chapitre sera divisé en deux parties distinctes dont la première partie comprendra

l’élaboration du prototype proprement dit avec les matériels nécessaires pour simuler le banc

d’essai ; la deuxième partie, elle, comprendra l’élaboration du programme pour piloter le prototype

du banc d’essai.


III.2 Méthodologie de travail (solutions techniques)

III.2.1 Elaboration d’un prototype du banc d’essai

III.2.1.1 Présentation du prototype

Figure 82. Schéma de montage du prototype


III.2.1.2 Principe d’acquisition de la tension aux bornes de la MCC

III.2.1.2.1 Schéma de principe

Quel que soit le mode de fonctionnement du prototype, il y a toujours une ddp aux bornes de la

MCC.

Figure 83. Schéma de l'acquisition de tension

III.2.1.2.2 Relation entre les tensions Ut’ et Ut

La tension aux bornes de la MCC peut atteindre 30[V]. Tandis que la tension d’acquisition

maximale Ut qu’on veut brancher sur le NI DAQ doit être inférieure ou égale à 5[V]. Donc, il faut

utiliser un diviseur de tension à résistors pour diminuer linéairement la plage de tension à celle

d’Ut. Et, ce passage doit être modélisé soit par une formule mathématique appelée « équation

d’étalonnage », soit par une courbe, « courbe d’étalonnage ». Cette relation sera trouvée alors pour

le cas de l’acquisition de tension aux bornes de la MCC.

Pour ne pas confondre les grandeurs théoriques et pratiques, les notations et seront

remplacées par et dans le cas théorique et par et dans le cas pratique.

Cas théorique

En observant la figure 93, l’expression de est:

Ce qui veut dire que la tension est fois moins que celle de .


Cas pratique ou étalonnage

Cependant, en réalisant quelques essais, l’expression (41) n’est pas valide ; car les résultats d’après

la formule théorique sont différents de ceux obtenus par pratique. Pourtant, les séries des valeurs

ont la même tendance mais leur corrélation est non nulle. Alors, l’étalonnage de notre capteur doit

être effectué.

Dès lors, les données suivantes ont été obtenues pendant les essais réalisés :

Tableau 47. Etalonnage du capteur de tension

Numéro

Tension de sortie

MCC

Tension de sortie

capteur

Numéro

Tension de

sortie MCC

Tension de

sortie capteur

1 5,20 0,52 6 18,78 1,875

2 8,32 0,833 7 20,32 2,031

3 13,26 1,324 8 21,66 2,168

4 16,32 1,63 9 27,50 2,748

5 17,56 1,756 10 34,20 3,418

Et, la courbe d’interprétation de ces données est la suivante :

Figure 84. Etalonnage du capteur de tension

Enfin, l’équation d’étalonnage est celle de la droite de régression linéaire qui donne le le plus

élevé. Dans notre cas, cette équation est la suivante :


III.2.1.2.3 Manière d’acquisition

Etant actuellement dans le cas pratique, donc, l’expression (42) sera utilisée dans les lignes de

programme de la programmation.

III.2.1.3 Principe d’acquisition de la vitesse de rotation de la MCC


Figure 85. Schéma de l'acquisition de vitesse

III.2.1.3.2 Relation entre les tensions n et Uv

Tout d’abord, le capteur de vitesse adopté est une dynamo (une autre MCC), un dispositif qui

permet de donner une tension correspondant à la vitesse de rotation de son rotor. Pourtant, ce

fonctionnement n’est linéaire que sur une certaine plage parce que l’aimantation n’y est pas saturée.

De plus, la tension de sortie maximale de la dynamo tachymétrique peut atteindre 15[V]. Or, la

tension d’acquisition de NI DAQ doit être inférieure ou égale à 5[V]. D’où, la diminution de en

Uv est par l’intermédiaire d’un diviseur de tension comme montre la figure précédente.

Et, pour ne pas confondre les grandeurs théoriques et pratiques, ont été notées et par

et les tensions obtenues dans le cas théorique et par et dans le cas pratique.

Cas théorique

En observant le schéma précédent, les expressions suivantes sont établies :

Or, les formules de Ev et Iv sont :


En utilisant les expressions (43) et (44), la relation théorique entre Uvt et n suivante est obtenue :

Où KDT est la constante du capteur de vitesse. Son expression est :

Cas pratique ou étalonnage

Identique au capteur de tension, après avoir réalisé quelques essais, l’expression (45) n’est pas

valide ; parce que, les résultats d’après la formule théorique sont différents de ceux obtenus par

pratique. Pourtant, les séries des valeurs ont la même tendance mais leur corrélation est non nulle.

Alors, on doit faire aussi l’étalonnage de notre capteur.

Ensuite, ont été obtenues les données suivantes pendant les essais réalisés :

Tableau 48. Etalonnage du capteur de vitesse

Mes

ure

Ten

sion

tota

le

Ten

sion

réduit

e

Fré

quen

ce

Vit

esse

de

rota

tion

Mes

ure

Ten

sion

tota

le

Ten

sion

réduit

e

Fré

quen

ce

Vit

esse

de

rota

tion

1 0,96 0,24 12,00 720 12 6,44 1,56 67,00 4 020

2 1,28 0,32 15,00 900 13 6,76 1,64 69,50 4 170

3 1,76 0,44 18,00 1 080 14 7,20 1,72 75,00 4 500

4 1,80 0,44 19,00 1 140 15 6,78 1,62 70,00 4 200

5 2,35 0,57 24,50 1 470 16 7,07 1,71 72,75 4 335

6 2,62 0,65 27,50 1 650 17 7,70 1,84 82,25 4 935

7 3,44 0,79 34,00 2 040 18 8,56 2,08 89,50 5 370

8 3,80 0,92 39,50 2 370 19 8,80 2,13 93,00 5 580

9 5,25 1,27 55,00 3 300 20 8,93 2,16 95,00 5 700

10 5,59 1,35 58,50 3 510 21 9,51 2,30 100,00 6 000

11 5,79 1,40 61,00 3 660

Et, la courbe d’interprétation de ces données est la suivante :


Figure 86. Etalonnage du capteur de vitesse

Enfin, l’équation d’étalonnage est celle de la droite de régression linéaire qui donne le le plus

élevé. . Dans notre cas, cette équation est la suivante :


Maintenant, étant dans le cas pratique, l’expression (47) sera celle utilisée dans les lignes de

programme de la programmation.

III.2.1.4 Principe d’acquisition de l’intensité de courant circulant dans la charge


Figure 87. Schéma de montage de l'acquisition de courant

III.2.1.4.2 Relation entre Ip et Uc

Tout d’abord, le capteur de courant fournit une tension Uc comprise entre 0 à 5[V] en fonction de

l’intensité du courant. En fait, une partie de sa courbe de fonctionnement est linéaire, et sur ce, le

capteur est fiable.


Figure 88. Structure interne du capteur LEM LSTR 6-NP

Source : Datasheet LEM LSTR 6NP

Courbe 1. Courbe de fonctionnement du capteur LEM LSTR 6-

NP donnée par le constructeur

Source : Datasheet LEM LSTR 6NP

Ensuite, cette tension, appelée aussi tension d’acquisition, est introduite directement au NIDAQ.

Mais, cette courbe devra être vérifiée avant d’utiliser ce capteur, d’où, l’étalonnage et sa courbe

suivants :

Tableau 49. Etalonnage du capteur de courant LEM LSTR 6-NP

Numéro Valeur de Ip[A] Valeur de Uc[V] Numéro Valeur de Ip[A] Valeur de Uc[V]

1 -2,500 0,000 6 0,833 3,333

2 -2,000 0,500 7 1,667 4,167

3 -1,667 0,833 8 2,000 4,500

4 -0,833 1,667 9 2,500 5,000

5 0,000 2,500

D’où, l’interprétation du cas pratique du capteur de courant est donnée par la figure suivante :

Figure 89. Etalonnage du capteur de courant


Enfin, l’équation d’étalonnage est celle de la droite de régression linéaire qui donne le R2 le plus

élevé. Dans notre cas, cette équation est la suivante :


Enfin, comme toute acquisition, la tension d’acquisition est dirigée directement vers la NI DAQ.


III.2.2 Elaboration du programme pour le prototype

Dans ce sous paragraphe, l’élaboration d’un programme pour piloter le prototype du banc d’essai

sera développée. Mais avant de procéder à l’élaboration du programme, l’initiation sur le principe

de base de l’API de l’unité d’acquisition de National Instrument, la connaissance sur le langage de

programmation, et la notion sur Qt creator ainsi que la connaissance sur les méthodes de

programmation sont nécessaires.

III.2.2.1 Initiation sur le principe de base de l’API NI-DAQmx [9]

III.2.2.1.1 Présentation de NI-DAQmx

Les périphériques de mesure de National Instruments comprennent les périphériques DAQ tels que

les modules d'E/S multifonctions (MIO) de la série M, les modules de conditionnement de signal et

les modules Switch. Le driver possède une API qui est une bibliothèque constituée de VIs, de

fonctions, de classes, d'attributs et de propriétés servant à créer des applications pour le

périphérique.

NI-DAQmx remplace NI-DAQ traditionnel (ancien driver). NI-DAQmx et NI-DAQ traditionnel

(ancien driver) ont leur propre API, ainsi que leurs propres configurations matérielle et logicielle.

III.2.2.1.2 Concepts clés de NI-DAQmx

Le Concepts clés de NI-DAQmx traite des concepts importants de NI-DAQmx, comme les voies et

les tâches. De même, les façons dont NI-DAQmx traitent le cadencement, le déclenchement, la

bufférisation et le routage des signaux sont fondamentales dans l'API NI-DAQmx.

III.2.2.1.2.1 Voies et tâches dans NI-DAQmx

Les voies virtuelles et les tâches sont les éléments de base de NI-DAQmx.

Les voies virtuelles, désignées parfois par le terme générique "voies", sont des entités logicielles qui

englobent une voie physique et d'autres informations qui formatent les données spécifiques à cette

voie, comme la gamme, la configuration des terminaux et la mise à l'échelle personnalisée. Une

tâche est un ensemble composé d'une ou de plusieurs voies virtuelles et des propriétés de

cadencement, de déclenchement et autres.

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/Chans.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/tasksNIDAQmx.html




Les voies physiques et virtuelles

Voies physiques

Une voie physique est un terminal ou une broche sur lequel peut être mesuré ou généré un signal

analogique ou numérique. Une voie physique unique peut comprendre plusieurs terminaux, comme

dans le cas d'une voie d'entrée analogique en mode différentiel ou d'un port numérique à huit lignes.

Chacune des voies physiques d'un périphérique à un nom unique (par exemple, SC1Mod4/ai0,

Dev2/ao5 et Dev6/ctr3) qui suit les conventions de noms des voies physiques NI-DAQmx.

Voies virtuelles

Les voies virtuelles sont des entités logicielles qui englobent une voie physique et d'autres

informations qui formatent les données spécifiques à cette voie, comme la gamme, la configuration

des terminaux et la mise à l'échelle personnalisée. Pour créer des voies virtuelles, utiliser la fonction

ou le VI DAQmx - Créer une voie virtuelle ou l'Assistant DAQ.

Les voies virtuelles créées avec la fonction ou le VI DAQmx - Créer une voie virtuelle sont

appelées voies virtuelles locales et ne peuvent être utilisées que dans la tâche. Avec cette fonction

ou ce VI, choisir le nom à donner à la voie virtuelle, et ce nom est utilisé dans tout l'environnement

logiciel NI-DAQmx pour faire référence à la voie physique.

Etant créés les voies virtuelles avec l'Assistant DAQ, elles peuvent être utilisées dans d'autres tâches

et y faire référence en dehors du contexte d'une tâche. Comme ces voies peuvent s'appliquer à

plusieurs tâches, elles sont appelées voies virtuelles globales. Des voies virtuelles globales peuvent

être sélectionnées dans l'API NI-DAQmx ou l'Assistant DAQ pour les ajouter à une tâche. En

ajoutant une voie virtuelle globale à plusieurs tâches et en la modifiant avec l'Assistant DAQ, la

modification s'applique à toutes les tâches qui utilisent cette voie virtuelle globale. Ceci implique

que les modifications doivent être enregistrées pour qu'elles puissent devenir disponibles

globalement.

Types de voies virtuelles

On peut créer des voies virtuelles de types différents en fonction du type de signal (analogique,

numérique ou compteur) et de la direction (entrée ou sortie). Ces voies peuvent être des voies

virtuelles globales ou locales.

o Voies d'entrée analogique

Les voies d'entrée analogique mesurent différents phénomènes physiques en utilisant des capteurs

différents. Le type de voie à créer dépend du type de capteur et/ou du phénomène à mesurer.

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/physChanNames.html






Par exemple, vous pouvez créer des voies pour mesurer la température avec un thermocouple,

mesurer le courant, mesurer la tension ou mesurer la tension avec excitation.

o Voies de sortie analogique

NI-DAQmx supporte deux types de phénomènes : la tension et le courant. Vous pouvez utiliser des

échelles personnalisées si la sortie du périphérique se rapporte à une autre unité de mesure.

o Voies d'entrée/sortie numérique

Pour les voies numériques, vous pouvez créer à la fois des voies numériques basées sur ligne et

basées sur port. Une voie basée sur ligne peut comporter une ou plusieurs lignes numériques d'un ou

de plusieurs ports d'un périphérique. La lecture ou l'écriture sur une voie basée sur ligne n'affecte

pas les autres lignes du matériel. Vous pouvez répartir les lignes d'un port particulier entre plusieurs

voies et utiliser ces voies simultanément dans une ou plusieurs tâches, mais les lignes d'une voie

donnée doivent toutes être soit des lignes d'entrée soit des lignes de sortie. De plus, les voies d'une

tâche doivent toutes être soit des voies d'entrée soit des voies de sortie. En outre, pour certains

périphériques, les lignes d'un port donné doivent toutes être soit des lignes d'entrée, soit des lignes

de sortie. Consultez la documentation de votre périphérique pour trouver les spécifications de votre

périphérique.

Une voie basée sur port représente une collection fixe de lignes sur le périphérique. La lecture ou

l'écriture sur un port affecte toutes les lignes du port. Le nombre de lignes du port (couramment

appelé largeur de port) dépend du matériel et varie typiquement de 8 (périphériques MIO) à 32

lignes (modules numériques SCXI).

Tâches dans NI-DAQmx

Une tâche est un ensemble d'une ou de plusieurs voies virtuelles qui comprend le cadencement, le

déclenchement et d'autres propriétés. D'un point de vue conceptuel, une tâche représente la mesure

ou la génération qu’on veut réaliser. Toutes les voies à l'intérieur d'une tâche doivent avoir le même

type d'E/S, comme entrée analogique ou sortie de compteur. Cependant, une tâche peut comporter

des voies pour des types de mesure différents, comme voie d'entrée analogique de température et

voie d'entrée analogique de tension. Pour la plupart des périphériques, une seule tâche par sous-

système peut s'exécuter à la fois, mais certains périphériques peuvent exécuter plusieurs tâches

simultanément. Avec certains périphériques, des voies de plusieurs périphériques peuvent être

inclues dans une tâche. Pour effectuer une mesure ou une génération avec une tâche, les étapes

suivantes sont nécessaires :

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/linesPorts.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/linesPorts.html


mxdevconsid.chm::/simultaneoustasks.html

mxdevconsid.chm::/simultaneoustasks.html


1. Créez ou chargez une tâche. On peut créer des tâches de manière interactive avec l'Assistant

DAQ ou par programmation dans l’environnement logiciel tel que LabVIEW ou

LabWindows/CVI.

2. Configurez les propriétés de voie, de cadencement et de déclenchement selon les besoins.

3. En option, on peut effectuer diverses transitions d'état de tâche pour préparer la tâche à

l'opération spécifiée.

4. Lisez ou écrivez les échantillons.

5. Supprimez la tâche.

Répétez les étapes 2 à 4 si besoin est pour une application. Par exemple, une fois la lecture ou

l'écriture des échantillons accomplie, les propriétés de voie virtuelle peuvent être reconfigurées, de

cadencement et de déclenchement, puis lire ou écrire des échantillons supplémentaires en fonction

de cette nouvelle configuration.

Si la tâche requiert des valeurs de propriétés différentes des valeurs par défaut, le programme doit

définir ces propriétés à chaque exécution. Par exemple, en exécutant un programme qui définit une

propriété A à une valeur différente de sa valeur par défaut puis en exécutant un autre programme

qui ne définit pas la propriété A, le second programme utilise la valeur par défaut de la propriété A.

La seule façon de ne pas avoir à définir ces propriétés par programmation à chaque fois qu'un

programme s'exécute est d'utiliser des voies virtuelles et/ou des tâches créées avec l'Assistant DAQ.

Syntaxe des voies physiques

Cette syntaxe est utilisée pour faire référence aux voies physiques et aux groupes de voies

physiques dans NI-DAQmx.

Noms des voies physiques

Les noms des voies physiques sont composés d'un identificateur de périphérique et d'une barre

oblique (/) suivie d'un identificateur de voie. Par exemple, si la voie physique est Dev1/ai1,

l'identificateur de périphérique est Dev1 et l'identificateur de voie est ai1. Pour les E/S analogiques

et les E/S de compteur, les identificateurs de voie combinent le type de la voie, comme entrée

analogique (ai), sortie analogique (ao) et compteur (ctr), avec un numéro de voie, comme dans

l'exemple suivant : ai1ctr0

Pour les E/S numériques, les identificateurs de voie spécifient un port, ce qui inclut toutes les lignes

de ce port : port0

Ou l'identificateur de voie peut spécifier une ligne d'un port : port0/line1

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/taskStateModel.html


Toutes les lignes ont un identificateur unique. Vous pouvez donc utiliser des lignes sans spécifier à

quel port elles appartiennent. Par exemple, line31 équivaut à port3/line7 sur un périphérique doté de

quatre ports 8 bits.

Gammes de voies physiques

Pour spécifier une gamme de voies physiques, utilisez un deux-points entre deux numéros de voies

ou deux noms de voies physiques : Dev1/ai0:4 Dev1/ai0:Dev1/ai4

Pour les E/S numériques, vous pouvez spécifier une gamme de ports en plaçant un deux-points (:)

entre deux numéros de ports : Dev1/port0:1

Une gamme de lignes peut être également spécifiée : Dev1/port0/line0:4 Dev1/line0:31

Vous pouvez spécifier des gammes de voies en ordre inverse : Dev1/ai4:0 Dev1/ai4:Dev1/ai0

Dev1/port1/line3:0

Listes de voies physiques

Dans une liste, utilisez des virgules pour séparer les gammes et les noms de voies physiques comme

ci-dessous : Dev1/ai0, Dev1/ai3:6 Dev1/port0, Dev1/port1/line0:2

Génération des noms de voies

NI-DAQmx attribue des noms aux voies virtuelles locales que vous créez par programmation avec

l'API NI-DAQmx si vous n'indiquez pas de noms pour ces voies.

Tableau 50. Choix de voie

Spécification d'un nom pour les voies, les tâches et les échelles

Les consignes suivantes sont à suivre pour nommer les voies, les tâches et les échelles :

Utiliser des caractères alphanumériques.

Ne pas utiliser de caractères non alphanumériques, sauf dans les cas suivants :

o Dans NI-DAQmx 7.4 ou version ultérieure, les tirets sont autorisés dans les noms de voies,

de tâches et d'échelles.

o Les espaces sont autorisés.

o On peut utiliser des tirets bas (_) dans les noms de voies, de tâches ou d'échelles, mais ceux-

ci ne peuvent pas commencer par un tiret bas, comme _Dev1, par exemple.

Remarque : D'autres caractères non alphanumériques peuvent être utilisés lorsque vous créez des


voies, des tâches et des échelles, mais l'exportation de cette configuration sur un autre système

risque de ne pas se faire correctement, surtout si la langue du système d'exploitation de cet autre

système est différente.

On ne peut pas utiliser plus de 256 caractères.

III.2.2.1.2.2 Cadencement et déclenchement

Le cadencement et le déclenchement sont importants dans NI-DAQmx. La section Horloges

explique les horloges et le handshake. La section Déclenchement présente les déclenchements,

comme le déclenchement de démarrage et le déclenchement de référence, et les types de

déclenchement courants, comme déclenchement sur front analogique et déclenchement sur front

numérique.

Cadencement matériel vs cadencement logiciel

Un cadencement logiciel ou matériel peut être utilisé pour contrôler quand un signal est généré.

Avec un cadencement matériel, un signal numérique, comme une horloge sur votre périphérique,

contrôle la fréquence de la génération. Avec le cadencement logiciel, la fréquence à laquelle les

échantillons sont générés est déterminée par le logiciel et le système d'exploitation plutôt que par le

périphérique de mesure. Une horloge matérielle peut s'exécuter beaucoup plus vite qu'une boucle

logicielle. De plus, une horloge matérielle est plus précise qu'une boucle logicielle.

Dans NI-DAQmx, le cadencement matériel peut être sélectionné avec la fonction ou le VI

Cadencement avec horloge d'échantillonnage ou en définissant l'attribut/propriété Type de

cadencement pour l'échantillonnage à Horloge d'échantillonnage. Si cela n’est pas fait ou que

l'attribut/propriété Type de cadencement pour l'échantillonnage soit défini à Sur demande,

sélectionner le cadencement logiciel.

o Horloges

Les fronts numériques périodiques mesurent le temps ; ils sont appelés horloges. Les horloges, par

exemple une horloge de base de temps d'échantillonnage ou l'horloge de base de temps à 20[MHz],

marquent le passage du temps ou sont utilisées pour aligner d'autres signaux dans le temps. En

général, contrairement aux déclenchements, les horloges n'engendrent pas d'actions et le nom des

horloges ne fait pas référence à des actions. L'horloge d'échantillonnage est une exception

importante.

o Types de cadencement d'échantillonnage

NI-DAQmx a introduit le concept de type de cadencement d'échantillonnage. Chaque type de

cadencement d'échantillonnage est un stimulus différent qui déclenche la production d'un

échantillon. Lorsque la fonction ou le VI Cadencement est sélectionné, il faut sélectionner le type

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/Clocks.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/triggering.html


de cadencement pour l'échantillonnage. Il existe aussi un attribut/propriété pour définir les types de

cadencement d'échantillonnage suivants :

Horloge d'échantillonnage — Un front numérique produit chaque échantillon. Presque tous les

périphériques sont dotés d'une horloge embarquée dédiée à la production périodique de ces

fronts. Même si les fronts ne sont pas périodiques, comme ce peut être le cas quand la source

d'horloge n'est pas l'horloge embarquée dédiée, vous utilisez le cadencement d'horloge

d'échantillonnage. Le cadencement d'horloge d'échantillonnage est un type de cadencement

matériel.

Sur demande — À chaque exécution de la fonction ou du VI Lire ou Écrire, le périphérique

produit les échantillons demandés aussi vite que possible. Dans ce mode, les attributs/propriétés

Quantité d'échantillons sont ignorés. Le cadencement sur demande est un type de cadencement

logiciel.

Détection de changement — Le cadencement par détection de changement capture des

échantillons sur les voies physiques numériques lorsque NI-DAQmx détecte un changement (un

front montant, un front descendant, ou les deux) sur un ou plusieurs ports ou lignes numériques.

Le cadencement par détection de changement diminue la quantité de données numériques qu'une

application doit traiter.

La détection de changement a un inconvénient qu'il faut garder à l'esprit : le risque de débordement

sur certains périphériques. Le débordement survient lorsque NI-DAQmx ne peut pas lire un

échantillon avant l'événement Détection de changement suivant. Dans ce cas, un ou plusieurs

échantillons peuvent être manqués.

Par programmation, la fonction ou le VI de cadencement est ajoutée par détection de changement en

spécifiant les voies physiques sur lesquelles il faut détecter les changements de fronts montants ou

descendants. Les débordements peuvent être recherchés en utilisant l'attribut/propriété

Débordement dans votre application une fois la tâche lancée.

Handshake — Le type de cadencement d'échantillonnage par handshake est utilisé pour acquérir

ou générer des données numériques avec le protocole 8255. Beaucoup de périphériques ont une

puce 8255, et d'autres périphériques simulent le protocole 8255 par défaut avec le type de

cadencement par handshake.

Handshake en rafale — Le cadencement par handshake en rafale acquiert ou génère des

données numériques sur les lignes de données avec un protocole temporisé. Ce type de

cadencement utilise trois signaux de contrôle : l'horloge d'échantillonnage, le déclenchement de

pause et l'événement Prêt pour le transfert. Les données sont transférées sur chaque front actif de

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/HardwreSoftwreTiming.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/HardwreSoftwreTiming.html

mxdevconsid.chm::/ChangeDetStaticDIO.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/sampClock.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/PauseTrigger.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/PauseTrigger.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/Events.html


déclenchement par fenêtre analogique. Si le signal de déclenchement est numérique, sélectionner un

déclenchement sur front numérique en indiquant en général une des broches PFI comme source :

Front analogique

Niveau analogique

Fenêtre analogique

Front numérique

Niveau numérique

Pattern numérique

Logiciel

Synchronisation

Les opérations synchronisées sont créées par le routage de signaux de cadencement et de contrôle.

La synchronisation peut s'effectuer entre plusieurs périphériques ou au sein d'un même

périphérique, par exemple en synchronisant une entrée et une sortie analogiques d'un périphérique

de la série M. Les signaux de cadencement et de contrôle qui synchronisent des opérations sont

divisés en trois catégories : les horloges, les déclencheurs et les événements.

Ces signaux sont routés en connectant deux terminaux entre eux. Le fait de sélectionner un terminal

comme source d'une horloge ou d'un déclencheur construit un chemin. Sur les périphériques PCI, le

bus RTSI fournit les chemins d'accès pour le routage de signaux. Sur les périphériques PXI, le bus

de déclenchement PXI fournit ces mêmes chemins d'accès. Pour que NI-DAQmx trouve une ligne

de déclenchement PXI libre, vous devez effectuer une identification du châssis PXI dans MAX.

Pour que NI-DAQmx trouve une ligne RTSI libre, vous devez créer un câble RTSI dans MAX et

sélectionner les périphériques que vous voulez raccorder. Vous pouvez découvrir quelles routes

sont possibles en référençant un tableau de routes possibles dans MAX.

Sur certains périphériques, on synchronise une entrée analogique, une sortie analogique et des voies

d'entrée et de sortie numériques à partir de plusieurs modules en incluant ces voies dans la même

tâche. Toutes les voies à l'intérieur d'une tâche doivent avoir le même type, comme entrée

analogique ou sortie de compteur.

III.2.2.1.2.3 Lecture et écriture de données

Cette section traite de la bufférisation et de la sélection des formats de données et de l'organisation.

Bufférisation

Un buffer est un stockage temporaire dans la mémoire de l'ordinateur pour les échantillons acquis

ou à générer. Typiquement, ce stockage, appelé aussi buffer de tâche, est alloué à partir de la

mémoire de l'ordinateur. Pour les opérations d'entrée, un mécanisme de transfert de données

transfère les échantillons du périphérique dans le buffer, où ils attendent l'appel de la fonction ou du

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/Clocks.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/triggering.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/Events.html

mxdevconsid.chm::/multidevicetasks.html

mxdevconsid.chm::/multidevicetasks.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/buffering.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/dataFormatOrganization.html


VI Lire qui copie les échantillons dans l’application. Pour les opérations de sortie, la fonction ou le

VI Écrire copie les échantillons dans le buffer où ils attendent que le mécanisme de transfert de

données les transfère sur votre périphérique.

Sélection de l'organisation et du format des données de lecture et

d'écriture

NI-DAQmx fournit plusieurs VIs et fonctions pour la lecture et l'écriture des données. Dans la

plupart des cas, vous pouvez utiliser plusieurs options. Cette section présente les options et donne

des conseils utiles pour sélectionner l'option la meilleure. Certaines organisations et certains formats

de données ne sont pas pris en charge dans tous les logiciels de développement.

Les VIs de lecture et d'écriture ont deux critères de sélection principaux : format des données et

organisation des données. Le format des données concerne le type des données renvoyées. Par

exemple, les lectures de compteur peuvent renvoyer des entiers ou des formats à virgule flottante.

La deuxième catégorie, organisation des données, concerne la structure dans laquelle les données

sont renvoyées. Par exemple, les lectures analogiques peuvent avoir diverses organisations de

tableaux ou scalaires.

Mécanismes de transfert de données

Il y a quatre méthodes principales pour transférer des données via le bus PCI : Accès direct à la

mémoire (DMA), Requête d'interruption (IRQ), E/S programmées et USB en bloc.

o Accès direct à la mémoire (DMA)

Le DMA est un mécanisme qui permet de transférer les données entre le périphérique et la mémoire

de l'ordinateur sans utiliser l'UC. De ce fait, le DMA est le mécanisme de transfert de données le

plus rapide. National Instruments utilise la technologie matérielle et logicielle DMA pour obtenir de

hauts débits de transfert et augmenter l'utilisation du système. Le DMA est la méthode de transfert

de données par défaut pour les périphériques DAQ qui le supportent.

Remarque Les périphériques USB et DAQCard ne supportent pas le DMA.

o Requête d'interruption (IRQ)

Les transferts IRQ comptent sur l'UC pour traiter les requêtes de transfert de données. Le

périphérique avertit l'UC quand il est prêt à transférer des données. La vitesse du transfert de

données est étroitement liée à la vitesse à laquelle l'UC peut traiter les requêtes d'interruption. Si

vous utilisez des interruptions pour acquérir des données plus rapidement que l'UC n'est capable de

traiter ces interruptions, le système risque de se bloquer.

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/DataTrans.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/DataTrans.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/dataFormats.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/dataOrganization.html


o E/S programmées

Les E/S programmées représentent un mécanisme de transfert de données qui n'utilise pas de buffer

; à la place, l'ordinateur lit et écrit directement sur le périphérique. Les opérations à cadencement

logiciel (sur demande) typiques utilisent des E/S programmées.

o USB en bloc

L'USB en bloc est un mécanisme de transfert de données en continu bufférisé basé sur messages.

Cette méthode ultra-rapide est le mécanisme de transfert par défaut des périphériques USB.

o Mappage de mémoire

Le mappage de mémoire est une technique qui permet de lire et d'écrire directement sur un

périphérique à partir du programme, ce qui évite les ralentissements dus au passage par le driver qui

opère au niveau du noyau du système d'exploitation. Le passage par le noyau est plus sûr mais plus

lent. Le mappage de mémoire est moins sûr car il expose une page mémoire de 4 ko à votre

programme, mais il est plus rapide. Le mappage de mémoire est le mécanisme par défaut si votre

périphérique le supporte.

Enregistrement de données TDMS

TDMS (Technical Data Management Streaming) est un format de fichier binaire qui permet un

enregistrement ultra-rapide des données dans un fichier. Si vous activez l'enregistrement des

données TDMS, NI-DAQmx peut transférer directement les données en continu du buffer du

périphérique au disque dur. NI-DAQmx améliore les performances et diminue l'espace disque

utilisé en écrivant les données brutes dans le fichier TDMS et en incluant séparément les

informations de mise à l'échelle pour les utiliser lors de la lecture du fichier TMDS. Vous pouvez

aussi lire les données pendant l'enregistrement sur disque.

Pour optimiser les performances, on peut suivre ces conseils :

Utilisez un périphérique PCI Express ou PXI Express avec une matrice RAID.

Contentez-vous d'enregistrer les données. Dans le cas d'acquisitions ultra-rapides,

l'enregistrement et la lecture simultanée des données peuvent ralentir les performances.

Si vous enregistrez et lisez les données, assurez-vous que le nombre d'échantillons par voie à

lire est exactement divisible par la taille de secteur du disque dur.

Si vous configurez manuellement la taille du buffer, choisissez un multiple de 8 fois la taille

de secteur du disque dur. Par exemple, si votre taille de secteur est 512 octets, votre taille de

buffer pourrait être 4 096 échantillons.


National Instruments fournit plusieurs mécanismes pour la lecture des fichiers TDMS, y compris le

support logiciel dans LabVIEW, LabWindows/CVI, ANSI C, DIAdem et Measurement Studio. De

plus, National Instruments fournit un plug-in Microsoft Excel.

III.2.2.1.2.4 Routage de signaux

Une API de routage unique contrôle désormais tous les routages numériques des périphériques de

mesure NI. Le routage de signal contrôle l'acheminement des déclenchements ou des signaux

numériques via le matériel comme les multiplexeurs numériques ou les bus de déclenchement

publics.

Voici une liste de base des fonctionnalités de l'API de routage de signaux :

API de routage de signaux unique pour tous les périphériques supportés par NI-DAQmx

Routage entre plusieurs périphériques : une route peut s'étendre sur deux périphériques

Support d'inverseur logique

Prévention du double pilotage sur les bus de déclenchement publics

III.2.2.1.2.5 Terminaux

Un terminal est un emplacement nommé où un signal est soit généré (en sortie ou produit), soit

acquis (en entrée ou consommé). Un terminal qui ne peut produire qu'un seul signal est souvent

nommé d'après ce signal. Un terminal d'entrée qui ne peut être utilisé que par un seul signal est

souvent nommé d'après l'horloge ou le déclenchement qui utilise ce signal. Les terminaux qui sont

utilisés pour plusieurs signaux ont des noms génériques, comme RTSI, PXITrig ou PFI.

III.2.2.1.2.6 Étalonnage

Il existe deux types d'étalonnage, l'étalonnage de voie et l'étalonnage de périphérique.

L'étalonnage d'un périphérique consiste à vérifier la précision de la mesure du périphérique et à

effectuer un ajustement en cas d'erreur de mesure. La vérification consiste à mesurer les

performances du périphérique et à comparer ces mesures aux spécifications publiées. Pendant

l'étalonnage, on fournit et lit des niveaux de tension ou d'autres signaux en utilisant des étalons

externes, puis on ajuste les constantes d'étalonnage du périphérique. Les nouvelles constantes

d'étalonnage sont stockées dans l'EEPROM. Ces constantes d'étalonnage sont chargées à partir de la

mémoire selon les besoins pour compenser l'erreur des mesures prises par le périphérique. Il existe

deux sortes d'étalonnage : l'étalonnage externe et l'auto-étalonnage.

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/ChannelCalibration.html

mk:@MSITStore:C:/Program%20Files%20(x86)/National%20Instruments/NI-DAQ/Docs/mxcncpts.chm::/DevCalibrate.html


III.2.2.1.2.7 Périphériques simulés NI-DAQmx

Cette section présente des informations sur le cadencement et le déclenchement, le comportement

des tâches, et la lecture et l'écriture de données avec des périphériques simulés NI-DAQmx.

Cadencement et déclenchement dans les périphériques simulés NI-DAQmx

Les périphériques simulés NI-DAQmx ont les caractéristiques de cadencement et de déclenchement

suivantes :

Les périphériques simulés NI-DAQmx simulent le cadencement pour les tâches d'entrée

analogique, d'entrée numérique et de sortie en continu. Le cadencement n'est pas simulé

pour les tâches de compteur.

Les périphériques simulés NI-DAQmx ne provoquent pas l'exécution d'une boucle cadencée.

Les périphériques simulés NI-DAQmx supportent les événements logiciels. Cependant, les

événements qui dépendent du matériel, comme l'événement d'horloge d'échantillonnage, ne

sont pas supportés.

Les déclenchements ont toujours lieu immédiatement.

Les timers chien de garde n'expirent pas.

Comportement des tâches des périphériques simulés NI-DAQmx

Les tâches NI-DAQmx qui utilisent des périphériques simulés NI-DAQmx sont vérifiées comme les

tâches utilisant des périphériques physiques. Si une propriété est définie à une valeur non valide,

l'erreur renvoyée pour un périphérique simulé NI-DAQmx est identique à celle renvoyée pour un

périphérique physique. Toutes les ressources nécessaires à la tâche sont réservées pour les

périphériques simulés NI-DAQmx. Les lignes RTSI, les lignes de déclenchement PXI, les voies

DMA, les compteurs, etc. sont comptés et réservés comme pour les périphériques physiques.

Lecture et écriture de données avec des périphériques simulés NI-DAQmx

Tous les périphériques simulés NI-DAQmx renvoient des données d'entrée analogique sous forme

d'un signal sinusoïdal à pleine échelle avec 3% de bruit à pleine échelle. Lorsque la tâche comporte

plusieurs tâches, les données de chaque voie sont décalées de 5° dans le temps. Les données

numériques sont toujours renvoyées comme si chaque port 8 bits était un compteur binaire. Les

données de compteur sont toujours renvoyées comme 0.

Les données écrites sur un périphérique simulé NI-DAQmx sont mises à l'échelle comme s'il

s'agissait d'un périphérique physique.


III.2.2.1.3 Principes des mesures

Les principes des mesures couvrent des informations indépendantes des API qui peuvent nous aider

dans le développement d'applications. Les rubriques comprennent une explication des différents

types de signaux, des capteurs couramment utilisés avec les périphériques de mesure, du

conditionnement de signaux et des principes du contrôle.

III.2.2.1.3.1 Présentation du système de mesure : matériel et NI-DAQmx

La figure suivante offre une vue d'ensemble du système de mesure, montrant comment le

phénomène physique réel est transmis à notre application de mesure.

Figure 90 : Vue d'ensemble du système de mesure

Les capteurs et les transducteurs détectent des phénomènes physiques. Les éléments de

conditionnement de signaux conditionnent ces phénomènes physiques de sorte que le périphérique

de mesure puisse recevoir les données. L'ordinateur reçoit les données par l'intermédiaire du


périphérique de mesure. Le logiciel contrôle le système de mesure, précisant au périphérique de

mesure à quel moment il doit acquérir ou générer les données, et sur quelles voies. Le logiciel prend

aussi les données brutes, les analyses et les présente dans un format que vous pouvez comprendre,

comme un graphe, un graphe déroulant ou un fichier de rapport.

Le driver NI-DAQmx peut être utilisé à partir des logiciels d'application NI ou de n'importe quel

environnement de programmation qui supporte les appels de DLL (Dynamic Link Libraries) au

moyen d'interfaces ANSI C. Quel que soit l'environnement de programmation, l’application DAQ

utilise NI-DAQmx, comme le montre la figure.

III.2.2.1.3.2 Types de signaux

Un signal est classé comme analogique ou numérique selon la façon dont il transmet les

informations. Un signal numérique (ou binaire) n'a que deux niveaux discrets : un niveau haut (on)

et un niveau bas (off). Par contre, un signal analogique contient des informations qui varient de

façon continue dans le temps. Les principaux types de signaux sont présentés dans la figure

suivante.

Figure 91. Type des signaux

Considérations portant sur les connexions analogiques

Pour mesurer des signaux analogiques, on doit connaître la source du signal, c'est-à-dire s'il s'agit

d'une source mise à la masse ou flottante. Il faudrait aussi tenir compte du système de mesure :

différentiel, asymétrique référencé ou asymétrique non référencé.

o Connexion de signaux d'entrée analogique

Les connexions de signaux varient en fonction du périphérique, du bloc de connexion et du module

de conditionnement du signal. L'Assistant DAQ contient des diagrammes de connexion qui

montrent les connexions aux terminaux pour toutes les mesures analogiques en entrée les plus

courantes comme la mesure de contrainte, de température, de courant, de tension, etc.


III.2.2.1.3.3 Conditionnement de signaux

Les capteurs peuvent générer des signaux électriques pour mesurer des phénomènes physiques,

comme la température, la force, le son ou la lumière. Pour mesurer des signaux provenant de

transducteurs, on doit les convertir en une forme acceptable par un périphérique DAQ. Par exemple,

la tension en sortie de la plupart des thermocouples est très petite et peut être affectée par le bruit. Il

faudrait donc peut-être amplifier ou filtrer le signal en sortie du thermocouple avant de le numériser.

La manipulation des signaux en préparation à leur numérisation est appelée conditionnement du

signal. Parmi les types courants de conditionnement de signaux, il faut compter :

Amplification

Linéarisation

Excitation d'un transducteur

Isolation

III.2.2.1.3.4 Capteurs communs

En fonction de votre application, vous devrez utiliser différentes sortes de capteurs. Ceux qui sont

couramment utilisés sont les : jauges de contrainte, thermocouples, thermistances, encodeurs

angulaires, encodeurs linéaires, capteurs à pont et capteurs de température à résistance (RTD).

III.2.2.1.3.5 Présentation du contrôle

Dans une application de contrôle classique, le but est de contrôler une ou plusieurs variables de

processus, comme la température. Les capteurs mesurent la variable de processus dans le système

dynamique et fournissent les données à l'application de contrôle. Le point de consigne est la valeur

définie pour la variable de processus. Un comparateur détermine s'il existe une différence entre la

variable de processus et le point de consigne. Si une différence existe et que le système de contrôle

estime qu'elle est assez significative, le compensateur analyse les données et détermine quel est

l'actionneur approprié pour amener le système plus près du point de consigne.

Figure 92. Schéma sur la présentation du contrôle


III.2.2.1.4 Applications courantes

Il existe plusieurs types de phénomènes physiques qu’on peut mesurer et générer avec la carte

d’acquisition de National Instrument en se basant sur le principe que NI-DAQmx utilise.

Mais pour notre cas, prendre comme par exemple la mesure de la tension continue/alternative, et la

génération de tension continue.

III.2.2.1.4.1 Mesure de la tension

La plupart des périphériques de mesure peuvent mesurer, ou lire, la tension. Les deux mesures de

tension les plus courantes sont la mesure du courant continu et du courant alternatif.

Figure 93. Mesure de la tension

Mesure de tension continue (CC)

La tension CC est utile pour mesurer des phénomènes qui varient lentement avec le temps, comme

la température, la pression ou la déformation. Avec les signaux CC, il importe de mesurer avec

exactitude l'amplitude d'un signal à un moment précis.

Exemple de la vitesse du vent

La figure suivante représente un diagramme de câblage typique pour un anémomètre dont les

valeurs de sortie vont de 0 à 10[V], ce qui correspond à une vitesse du vent de 0 à environ

320[km.h-1] (200[mph]). Utilisez l'équation suivante pour mettre les données à l'échelle :

(49)

Selon cette équation, une mesure de 3[V] correspond à une vitesse de vent de 60[mph] (soit

96[km.h-1])

(50)

A noter que le diagramme de câblage dans la figure qui suit utilise une résistance, R, du fait qu'un

anémomètre n'est généralement pas une source de signal mise à la masse. Si, par exemple, le

transducteur de l'anémomètre était déjà mise à la masse, l'utilisation d'une résistance provoquerait

une boucle de mise à la masse et donnerait lieu à des lectures erronées.


Figure 94. Exemple de la vitesse du vent

Moyennage

Le moyennage permet d'améliorer la précision des mesures en présence de signaux bruyants ou de

signaux qui varient rapidement.

La figure qui suit indique à quoi ressemblerait une vitesse de vent réelle sur une période de temps.

En raison des rafales de vents, les valeurs de vitesse apparaissent bruyantes. Notez qu'une lecture de

vitesse du vent d'environ 45 [km.h-1] (29[mph]) est une vitesse de pointe qui pourrait donner

l'impression que la vitesse se maintient à 45[km.h-1]. Une représentation plus exacte consiste à

calculer la vitesse moyenne du vent sur une courte période de temps.

Figure 95. Moyennage

La raison la plus courante qui justifie le moyennage est d'éliminer le bruit produit par les lignes

électriques de 50 ou 60[Hz]. Le champ magnétique oscillant autour des lignes électriques est

susceptible d'introduire des tensions de bruit sur un câblage transmetteur non blindé. Comme le

bruit d'une ligne de tension est sinusoïdal, c'est-à-dire qu'il a la forme d'une onde sinusoïdale, la

moyenne sur une période est égale à zéro. Si vous utilisez une fréquence de balayage qui est un

multiple du bruit et des données moyennées pour un multiple des périodes, vous pourrez ainsi

éliminer le bruit émis par la ligne électrique. Un exemple qui s'applique à la fois à 50 et 60[Hz] est

d'échantillonner à raison de 300 échantillons par seconde et de faire la moyenne de 30 points. Notez

que 300 est un multiple de 50 et de 60. Une période du bruit de 50[Hz] est égale à 300/50 = 6

points. Une période du bruit de 60[Hz] est égale à 300/60 = 5 points. La moyenne de 30 points est

un multiple de ces deux périodes, ce qui garantit que vous obtiendrez la moyenne de périodes

entières.


Mesure de la tension Alternative CA

La tension CA est un signal qui augmente, réduit et inverse continuellement la polarité. La tension

CA est courante dans les appareils ménagers et les appareils de laboratoire ou industriels car la

plupart des lignes de tension fournissent une tension CA. Vous pouvez mesurer des tensions CA

afin de déterminer les valeurs maximales, minimales et entre deux pics d'un signal. La valeur entre

deux pics d'un signal correspond à la variation maximale de la tension, du maximum au minimum.

Tension CA et valeur efficace (Veff)

La tension, le courant et la puissance ne sont pas des valeurs constantes car les signaux CA

alternent. Toutefois, vous pouvez utiliser Veff (valeur efficace) pour mesurer la tension, le courant et

la puissance ; par exemple une charge connectée à une source de 120[V] CA produit la même

alimentation que la même charge connectée à une source de 120[V] CC. Avec la valeur efficace

(Veff), la formule de l'alimentation pour la tension CC s'applique également à la tension CA. Pour

les ondes sinusoïdales, Vrms = sqrt(Vpic). Comme les voltmètres lisent Vrms, la tension de 120[V] CA

d'une prise murale typique aux U.S.A. a réellement une valeur de pic d'environ 170[V].

Organigramme de programmation de mesure de tension

L'organigramme suivant décrit les principales étapes requises dans une application NI-DAQmx

pour mesurer la tension.

Figure 96. Organigramme de programmation de mesure de tension

III.2.2.1.4.2 Génération de tension continue

Possibilité de générer des signaux CC d'échantillons simples ou des signaux de plusieurs

échantillons variant dans le temps.


Échantillons uniques — Signaux stables inclus

Les échantillons uniques sont utilisés si le niveau du signal est plus important que la fréquence de

génération. Par exemple, générez un échantillon à la fois s’il faut générer un signal constant, ou CC.

Un cadencement logiciel ou matériel (si votre périphérique prend en charge le matériel de

cadencement) est utilisé pour contrôler à quel moment le périphérique génère un signal.

Plusieurs échantillons variant dans le temps

Utiliser plusieurs échantillons si la fréquence de génération est aussi importante que le niveau du

signal, comme c'est le cas pour un signal sinusoïdal CA. Les générateurs de fonctions constituent un

type courant de périphérique que vous pouvez programmer pour produire certains types de

waveforms, comme les signaux sinusoïdaux, triangulaires et carrés.

La génération d'échantillons multiples, appelée aussi sortie analogique bufférisée, met en œuvre les

étapes suivantes :

1. L’application écrit plusieurs échantillons dans un buffer.

2. Tous les échantillons contenus dans ce buffer sont ensuite envoyés au périphérique selon le

cadencement que vous avez spécifié. Des logiciels ou du matériel de cadencement (si le

périphérique prend en charge le matériel de cadencement) peuvent être utilisés pour

contrôler à quel moment le périphérique génère un signal.

La section qui suit contient des organigrammes de programmation généraux utilisables lors de

création d’une application. Des organigrammes de programmation pour des applications courantes

existent, comme la génération de tension et la génération de courant.

Dans les organigrammes de programmation, de nombreuses applications incluent aussi des

fonctions de contrôle explicites pour démarrer, arrêter et réinitialiser la tâche.

Les fonctions et les VIs fournissent les fonctionnalités principales de l'API NI-DAQmx. Par

exemple, NI-DAQmx inclut des fonctions de cadencement, de déclenchement, de lecture et

d'écriture d'échantillons. Toutefois, pour des fonctionnalités avancées, Visual C++, Visual C#,

Visual Basic .NET et LabVIEW requièrent des propriétés. ANSI C et LabWindows/CVI utilisent

les fonctions Obtenir et Définir un attribut.

mxcncpts.chm::/HardwreSoftwreTiming.html


Organigramme de programmation d'une sortie analogique finie


pour générer un nombre fini d'échantillons de tension dans une génération bufférisée.

Figure 97 : Organigramme de programmation d'une sortie analogique finie


Organigramme de programmation d'une sortie analogique continue


pour générer des échantillons de tension de manière continue.

Figure 98. Organigramme de programmation d'une sortie analogique continue

Organigramme de programmation d'une sortie analogique à un seul

échantillon

Générer un seul échantillon est une opération sur demande. En d'autres termes, NI-DAQmx génère

une valeur d'une voie en entrée et renvoie immédiatement cette valeur. Cette opération ne requiert

pas de bufférisation ou de cadencement matériel. Avec NI-DAQmx, on peut aussi générer des

échantillons à partir de plusieurs voies.


Figure 99. Organigramme de programmation d'une sortie analogique à un seul échantillon

III.2.2.1.5 Création d'une application en ANSI C

NI-DAQmx possède une API en C qu’on peut utiliser pour créer des applications. Pour créer une

application, effectuer les étapes suivantes :

1. Créer un nouveau projet.

2. Ouvrir les fichiers source nouveaux ou existants (.c) et ajouter le fichier d'en-tête NI-

DAQmx, et nidaqmx.h dans les fichiers de code source.

3. Ajouter la bibliothèque d'importation NI-DAQmx nidaqmx.lib, au projet.

4. Construire ensuite l’application.

III.2.2.2 Présentation du langage de programmation [18]

C++ est choisi comme langage de programmation à cause sa fiabilité, efficacité.

Apparu au début des années 90, le langage C++ est actuellement l’un des plus utilisés dans le

monde, aussi bien pour les applications scientifiques que pour le développement des logiciels. En

tant qu’héritier du langage C, le C++ est d’une grande efficacité. Mais il a en plus des

fonctionnalités puissantes, comme par exemple la notion de classe, qui permet d’appliquer les

techniques de la programmation-objet.

Un programme écrit en C++ se compose généralement de plusieurs « fichiers-sources ». Il y a deux

sortes de fichiers-sources :

– ceux qui contiennent effectivement des instructions ; leur nom possède l’extension .cpp,

– ceux qui ne contiennent que des déclarations ; leur nom possède l’extension .h (signifiant

“header” ou en-tête).


Le développement d’un programme passe par trois phases successives :

1. écriture et enregistrement des différents fichiers-source,

2. compilation séparée des fichiers .cpp, chacun d’eux donnant un fichier-objet portant le

même nom, mais avec l’extension .obj,

3. lien des fichiers-objets (assurée par un programme appelé linker) pour produire un unique

fichier-exécutable, portant l’extension .exe ; ce dernier pourra être lancé et exécuté

directement depuis le système d’exploitation.

Comparaison avec les autres langages

Il convient de noter que :

contrairement au Pascal, le C++ fait la différence entre lettres minuscules et majuscules : par

exemple, les mots toto et Toto peuvent représenter deux variables différentes.

tout programme comporte une fonction (et une seule) appelée main() : c’est par elle que

commencera l’exécution.

Nouveaux concepts

C++ ajoute à C trois notions importantes et quelques améliorations, moins fondamentales mais

intéressantes :

Classes et objets: notion fondamentale et qui est le cœur même de la programmation

orientée objets.

Surcharge de sélection : c’est la possibilité de définir des traitements (fonctions) à un niveau

conceptuel plus élevé qu’en programmation classique, en reportant sur le compilateur le

maximum de détails de mise en œuvre, en particulier les traitements associés aux types des

arguments d’appel.

Héritages : c’est la possibilité de construire de nouveaux objets par réutilisation (dérivation)

et modification d’objets existants (surcharge fonctionnelle).

Surcharges d’opérateurs : c’est une extension des règles d’écritures arithmétiques classiques

à des objets non scalaires.

Entrées/sorties par streams : c’est une amélioration élégante des mécanismes de

lecture/écriture de données.

Classe ou fonctions patrons (templates). Il s’agit d’un mécanisme d’aide à l’écriture des

codes C++, permettant de définir, sous une forme semi-symbolique, des traitements

similaires. Cette possibilité n’est disponible que depuis peu de temps dans les compilateurs

C++.

Gestion d’erreurs et exceptions : C++ a introduit, tout récemment, des principes sophistiqués

de gestion des erreurs et problèmes en exécution.


Le choix de C++, pour une introduction à la conception objets, est dû au fait que c’est aujourd’hui

LE langage de développement orienté objets.

Des langages antérieurs, comme SmallTalk, sont trop peu répandus pour justifier un investissement.

D’autres, comme le récent langage Java, sont plus spécialisés et prennent donc tout leur intérêt dans

des environnements bien particuliers (Internet).

En tout état de cause, il est fortement déconseillé d’utiliser des extensions par trop spécifiques à une

plateforme. Des fichiers source C, toto.c, et C++, toto.C, valides sur une plateforme Unix vont

provoquer des collisions de noms en cas de migration vers un système qui ne distingue pas la casse

des noms de fichiers (VMS, MS-DOS).

Programmer un ordinateur, c’est lui fournir une série d’instructions qu’il doit exécuter. Ces

instructions sont généralement écrites dans un langage dit « évolué », puis, avant d’être exécutées,

sont traduites en « langage machine » (qui est le langage du microprocesseur). Cette traduction

s’appelle « compilation » et elle est effectuée automatiquement par un programme appelé

« compilateur ».

III.2.2.3 Présentation de Qt creator [19]

Qt (prononcé officiellement en anglais cute (/kjuːt/) mais couramment prononcé Q.T.1) :

une API orientée objet et développée en C++ par Qt Development Frameworks, filiale

de Digia. Qt offre des composants d'interface graphique (widgets), d'accès aux données, de

connexions réseaux, de gestion des fils d'exécution, d'analyse XML, etc.

par certains aspects, elle ressemble à un framework lorsqu'on l'utilise pour concevoir des

interfaces graphiques ou que l'onarchitecture son application en utilisant les mécanismes

des signaux et slots par exemple.

Qt permet la portabilité des applications qui n'utilisent que ses composants par

simple recompilation du code source.

Les environnements supportés sont les Unix (dont GNU/Linux) qui utilisent le système graphique X

Window System ou Wayland,Windows, Mac OS X et également Tizen. Le fait d'être

une bibliothèque logicielle multiplate-forme attire un grand nombre de personnes qui ont donc

l'occasion de diffuser leurs programmes sur les principaux OS existants.

Qt supporte des bindings avec plus d'une dizaine de langages autres que le C++, comme Java,

Python, Ruby, Ada, C#, Pascal, Perl, Common Lisp, etc.

Qt est notamment connu pour être la bibliothèque sur laquelle repose l'environnement

graphique KDE, l'un des environnements de bureau les plus utilisés dans le monde GNU/Linux.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Qt#cite_note-prononciation_qt-1

http://fr.wikipedia.org/wiki/Interface_de_programmation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Programmation_orient%C3%A9e_objet

http://fr.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B

http://fr.wikipedia.org/wiki/Qt_Development_Frameworks

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Digia&action=edit&redlink=1

http://fr.wikipedia.org/wiki/Interface_graphique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Composant_d%27interface_graphique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Processus_l%C3%A9ger

http://fr.wikipedia.org/wiki/Extensible_Markup_Language

http://fr.wikipedia.org/wiki/Framework

http://fr.wikipedia.org/wiki/Architecture_(informatique)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Signaux_et_slots

http://fr.wikipedia.org/wiki/Portabilit%C3%A9_(informatique)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Compilateur

http://fr.wikipedia.org/wiki/Unix

http://fr.wikipedia.org/wiki/GNU/Linux

http://fr.wikipedia.org/wiki/X_Window_System

http://fr.wikipedia.org/wiki/X_Window_System

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wayland

http://fr.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windows

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mac_OS_X

http://fr.wikipedia.org/wiki/Tizen

http://fr.wikipedia.org/wiki/Biblioth%C3%A8que_logicielle

http://fr.wikipedia.org/wiki/Multiplate-forme

http://fr.wikipedia.org/wiki/Binding

http://fr.wikipedia.org/wiki/Environnement_de_bureau

http://fr.wikipedia.org/wiki/Environnement_de_bureau

http://fr.wikipedia.org/wiki/KDE

http://fr.wikipedia.org/wiki/GNU/Linux


Qt fut distribué par Trolltech sous la licence GPL. En 2008, Nokia rachète Trolltech, et en 2009

Nokia décide de changer la licence pour LGPL, permettant la création de logiciel propriétaire sans

obtenir une autorisation ou licence de revente de Qt.

Figure 100. Présentation de Qt Creator

Qt ne propose qu'une version 32 bits du QtSDK pour Windows. Il est cependant possible de

compiler les sources de Qt avec un compilateur C++ 64 bits pour développer des applications pour

Windows 64 bits.

III.2.2.3.1 Architecture

Structure générale

L'API Qt est constituée de classes aux noms préfixés par Q et dont chaque mot commence par une

majuscule (ex: QLineEdit), c'est la typographie CamelCase. Ces classes ont souvent pour attributs

des types énumérés déclarés dans l'espace de nommage Qt. Mis à part une architecture en pur objet,

certaines fonctionnalités basiques sont implémentées par des macros (chaîne de caractères à traduire

avec tr, affichage sur la sortie standard avec qDebug...).

Les conventions de nommage des méthodes sont assez semblables à celles de Java :

le lowerCamelCase est utilisé, c'est-à-dire que tous les mots sauf le premier prennent une majuscule

(ex: indicatorFollowsStyle()), les modificateurs sont précédés par set, en revanche les accesseurs

prennent simplement le nom de l'attribut (ex : text()) ou commencent par is dans le cas des booléens

(ex : isChecked()).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Interface_de_programmation

http://fr.wikipedia.org/wiki/CamelCase

http://fr.wikipedia.org/wiki/CamelCase


Arborescence des objets

Les objets Qt (ceux héritant de QObject) peuvent s'organiser d'eux-mêmes sous forme d'arbre.

Ainsi, lorsqu'une classe est instanciée, on peut lui définir un objet parent. Cette organisation des

objets sous forme d'arbre facilite la gestion de la mémoire car avant qu'un objet parent ne soit

détruit, Qt appelle récursivement le destructeur de tous les enfants.

Cette notion d'arbre des objets permet également de débugger plus facilement, via l'appel de

méthodes comme QObject::dumpObjectTree() et Object::dumpObjectInfo()

Compilateur de meta-objets

Le moc (pour Meta Object Compiler) est un préprocesseur qui, appliqué avant compilation du code

source d'un programme Qt, génère des meta-informations relatives aux classes utilisées dans le

programme. Ces meta-informations sont ensuite utilisées par Qt pour fournir des fonctions non

disponibles en C++, comme les signaux et slots et l'introspection.

L'utilisation d'un tel outil additionnel démarque les programmes Qt du langage C++ standard. Ce

fonctionnement est vu par Qt Development Frameworks comme un compromis nécessaire pour

fournir l'introspection et les mécanismes de signaux. À la sortie de Qt 1.x, les implémentations

des templates par les compilateurs C++ n'étaient pas suffisamment homogènes.

Signaux et slots

Les signaux et slots permettent d'interconnecter des objets Qt entre eux :

un signal est un évènement envoyé par un objet (exemple : clic de la souris sur un bouton) ;

un slot est une fonction réalisant l'action associée à un signal.

Tout objet Qt peut définir des signaux, et des slots pour recevoir des signaux en provenance d'autres

objets Qt.

Connexion

Un signal peut être connecté :

à plusieurs slots : la méthode slot de l'objet est appelée quand le signal est émis ;

à plusieurs autres signaux : l’émission du signal provoque également l'émission de ces autres

signaux.

Un slot peut recevoir plusieurs signaux, c'est à dire qu'on peut connecter le même slot à plusieurs

signaux.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Arborescence

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Gestion_de_la_m%C3%A9moire&action=edit&redlink=1

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A9processeur

http://fr.wikipedia.org/wiki/Signaux_et_slots

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9flexion_(informatique)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Qt_Development_Frameworks

http://fr.wikipedia.org/wiki/Template

http://fr.wikibooks.org/wiki/Programmation_Qt/Classes_et_objets_Qt


La connexion entre un signal et un slot s'effectue en appelant la méthode statique connect de la

classe QObject. Cette méthode possède 5 paramètres :

sender : L'objet source du signal ;

signal : Le signal émis par l'objet source ;

receiver : L'objet receveur du signal ;

slot : Le slot du receveur connecté au signal ;

type : (optionnel) Type de connexion (automatique par défaut).

Seuls les 4 premiers sont obligatoires.

Le slot doit posséder une signature compatible avec le signal auquel il est connecté. C'est-à-dire :

Il doit posséder le même nombre de paramètre ou moins que le signal. Les paramètres

manquants seront ignorés (voir l'exemple précédent pour le slot finArchivage()connecté au

signal fichierRecu(QString)).

Ces paramètres doivent être du même type.

Un signal retourne toujours void.

Un slot peut retourner une valeur, cependant celle-ci est ignorée par le signal. Elle ne sert que

si le slot est invoqué directement, comme n'importe quelle autre méthode de la classe.

Concepteur d'interface

Qt Designer est un logiciel qui permet de créer des interfaces graphiques Qt dans un environnement

convivial. L'utilisateur, par glisser-déposer, place les composants d'interface graphique et y règle

leurs propriétés facilement. Les fichiers d'interface graphique sont formatés en XML et portent

l'extension .ui.

Lors de la compilation, un fichier d'interface graphique est converti en classe C++ par

l'utilitaire uic. Il y a plusieurs manières pour le développeur d'employer cette classe :

l'instancier directement et connecter les signaux et slots

l'agréger au sein d'une autre classe

l'hériter pour en faire une classe mère et ayant accès ainsi à tous les éléments constitutifs

de l'interface créée

la générer à la volée avec la classe QUiLoader qui se charge d'interpréter le fichier

XML .ui et retourner une instance de classe QWidget

http://fr.wikipedia.org/wiki/Glisser-d%C3%A9poser

http://fr.wikipedia.org/wiki/Composant_d%27interface_graphique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Extensible_Markup_Language

http://fr.wikipedia.org/wiki/Instance_(programmation)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Agr%C3%A9gation_(programmation)

http://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9ritage_(informatique)


qmake

Qt se voulant un environnement de développement portable et ayant le MOC comme étape

intermédiaire avant la phase de compilation/édition de liens, il a été nécessaire de concevoir

un moteur de production spécifique. C'est ainsi qu'est conçu le programme qmake.

Ce dernier prend en entrée un fichier (avec l'extension .pro) décrivant le projet (liste des fichiers

sources, dépendances, paramètres passés au compilateur, etc.) et génère un fichier de projet

spécifique à la plateforme. Ainsi, sous les systèmes UNIX qmake produit un Makefile qui contient

la liste des commandes à exécuter pour génération d'un exécutable, à l'exception des étapes

spécifiques à Qt (génération des classes C++ lors de la conception d'interface graphique avec Qt

Designer, génération du code C++ pour lier les signaux et les slots, ajout d'un fichier au projet, etc.).

Le fichier de projet est fait pour être très facilement éditable par un développeur. Il consiste en une

série d'affectations de variables. En voici un exemple pour un petit projet:

TARGET = monAppli

SOURCES = main.cpp mainwindow.cpp

HEADERS = mainwindow.h

FORMS = mainwindow.ui

QT += sql

Ces déclarations demandent que l'exécutable soit nommé monAppli, donne la liste des fichiers

sources, en-têtes et fichiers d'interface graphique. La dernière ligne déclare que le projet requiert le

module SQL de Qt.

III.2.2.3.2 Outils de développement

Qt Development Frameworks fournit un ensemble de logiciels libres pour faciliter le

développement d'applications Qt :

Qt Designer est un concepteur d'interface graphique, il enregistre les fichiers .ui ;

Qt Assistant permet de visualiser la documentation complète de Qt hors-ligne ;

Qt Linguist est un outil dédié aux traducteurs, il leur permet d'ouvrir les fichiers .ts qui

contiennent les chaînes de caractères à traduire, et d'entrer ensuite leur traduction ;

Qt Creator est l'environnement de développement intégré dédié à Qt et facilite

la gestion d'un projet Qt. Son éditeur de texte offre les principales fonctions que sont

lacoloration syntaxique, le complètement, l'indentation, etc. Qt Creator intègre en son

sein les outils Qt Designer et Qt Assistant ;


http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89dition_de_liens

http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_de_production


http://fr.wikipedia.org/wiki/UNIX

http://fr.wikipedia.org/wiki/Makefile

http://fr.wikipedia.org/wiki/Structured_Query_Language

http://fr.wikipedia.org/wiki/Qt_Creator

http://fr.wikipedia.org/wiki/Environnement_de_d%C3%A9veloppement_int%C3%A9gr%C3%A9

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gestion_de_projet

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89diteur_de_texte

http://fr.wikipedia.org/wiki/Coloration_syntaxique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Compl%C3%A8tement

http://fr.wikipedia.org/wiki/Style_d%27indentation


Qt Demo présente un ensemble de petits programmes (sous forme d'exécutables et de

sources) qui montrent les fonctionnalités offertes par la bibliothèque.

Qt Installer Framework est un outil permettant de créer facilement des programmes

d'installations.

Même si Qt Creator est présenté comme l'environnement de développement de référence pour Qt, il

existe des modules Qt pour les environnements de développement Eclipse et Visual Studio . Il

existe d'autres EDI dédiés à Qt et développés indépendamment de Nokia,

comme QDevelop et Monkey Studio.

III.2.2.4 Méthodes de programmation avec Qt ou autres [19]

Le but d'un programme est d'exécuter une tâche. Pour réaliser celle-ci, il faut donner à l'ordinateur

une liste d'instructions qu'il va effectuer. Il existe plusieurs manières de traiter ces instructions.

Ainsi nous allons voir, et surtout comprendre, différentes manières d'exécuter des instructions.

La programmation séquentielle

Dans cette technique classique de programmation, les instructions du programme sont exécutées

selon des séquences prédéfinies ne dépendant que de la valeur des données accédées par le

programme.

Cette technique permet de faire des programmes de calcul, des fonctions de service (par exemple un

serveur réseau) et des programmes avec des interfaces opérateur très simples ("programmes

console").

Par contre il n'est pratiquement pas possible de faire des interfaces opérateurs ergonomiques avec

des fenêtres multiples, du graphique, la prise en compte de la souris.

o Traitement séquentiel des évènements

Les fonctions de traitement d'évènement sont en principe exécutées les unes à la suite des autres

sans être interrompues. Il faut attendre qu'une fonction soit terminée pour rechercher l'évènement

suivant, il n'y a pas de prise en compte de priorité à l'intérieur du processus.

Une fonction de traitement d'évènement ne se met pas en attente sauf exceptionnellement pour des

courtes durées. Si elle a besoin d'attendre pour poursuivre son traitement, elle pourra générer un

nouvel évènement qui sera traité plus tard, armer un "timer" qui générera un évènement au bout

d'un délai, ou déléguer la suite du traitement à un "thread" (voir le sous paragraphe suivant). Il y a

cependant un cas particulier, celui de l'affichage de boites de dialogue modales qui met en attente.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Eclipse_(logiciel)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Visual_Studio

http://fr.wikipedia.org/wiki/QDevelop

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Monkey_Studio&action=edit&redlink=1


La programmation multithread

Pour exécuter un programme le système d'exploitation charge son code exécutable en mémoire et

crée un processus. Un processus comprend deux parties : le code exécutable du programme (non

modifié), et une zone de variables qui est réservée en mémoire, et où seront rangées toutes les

variables nécessaires pour l'exécution du programme, qu'elles soient allouées statiquement,

dynamiquement ou automatiquement à l'entrée dans un bloc d'instructions.

Il est possible de lancer plusieurs processus sur un même programme, ils s'exécuteront en parallèle

et de façon indépendante, et chaque processus aura sa zone de mémoire particulière pour ses

variables.

Les processus ont des zones de mémoires de variables indépendantes, et ne peuvent donc partager

leurs variables. Pour échanger des informations entre processus, il faudra avoir recours à d'autres

moyens (fichiers disque ou bases de données partagés, "sockets"...). En lançant un processus, un

"thread" principal est créé. Ce "thread" principal peut créer d'autres "threads", qui peuvent créer des

"threads"… et les "threads" peuvent se détruire…

Les "threads" s'exécutent en parallèle mais partagent les données du processus. En général un seul

des "threads" est capable de traiter les messages d'évènement et s'exécute en mode évènementiel.

Les autres "threads" s'exécutent en mode "séquentiel".

Les traitements qui demandent des mises en attente (par exemple une procédure d'échange réseau)

peuvent être mis dans des threads séquentiels.

Le partage par tous les "threads" des données du processus peut poser des problèmes si un "thread"

vient lire des variables qu'un autre "thread" est en train de modifier. Pour résoudre ce genre de

conflit les systèmes d'exploitation et les bibliothèques ou les langages fournissent des primitives de

synchronisation.

La programmation parallèle

La programmation parallèle consiste à exécuter simultanément plusieurs programmes,

qui coopèrent pour réaliser un but commun et/ou qui sont en compétition pour la possession de

ressources.

L'exécution parallèle peut se faire :

sur une machine ne disposant que d'un seul processeur partagé (10[ms] sont accordées

successivement à chacun des programmes) ;

sur une machine ayant plusieurs processeurs, chacun prenant en charge l'un des programmes

(s'il y a moins de processeurs que de programmes, chaque processeur pourra en exécuter

plusieurs) ;

http://www.dil.univ-mrs.fr/~gispert/enseignement/parallelisme/cours/Chapitre_1.php#coopEtConc

http://www.dil.univ-mrs.fr/~gispert/enseignement/parallelisme/cours/Chapitre_1.php#coopEtConc


sur plusieurs machines différentes, reliées par un réseau de communication. Chacune des

machines pourra comprendre un ou plusieurs processeurs, et dérouler des programmes selon

les deux premiers principes ci-dessus. La synchronisation et la communication de données

entre les machines seront effectuées par des messages échangés.

o Intérêt

Meilleure utilisation du processeur, grâce à la multiprogrammation

Partage des ressources (coûteuses) entre plusieurs personnes ;

Qualité de service pour l'utilisateur ;

Réactivité des programmes aux commandes de l'utilisateur (bouton arrêt) ;

Meilleur découpage des programmes ;

Rapidité accrue d'exécution sur des machines possédant plusieurs processeurs ;

Rapidité accrue d'exécution sur un réseau ;

III.2.2.5 Conception du programme pour piloter le prototype du banc d’essai

III.2.2.5.1 Structure du projet

Figure 101. Structure du projet

Le projet comporte trois feuilles de travail Bloc 1, Bloc 2 et Bloc 3.

La feuille de travail Bloc 1 est utilisée pour protéger le programme à l'aide d'un mot de passe, la

feuille de travail Bloc 2 est utilisée pour le choix des voies virtuelles et la feuille de travail Bloc 3

est utilisée pour la simulation.

Chaque feuille de travail a une feuille de code correspondante où sont écrites les procédures liées à

la feuille.

III.2.2.5.2 Description des deux IGU (Interface Graphique Utilisateur)

« Bloc 2 »

Dans le sous paragraphe III.2.2.1.2.1 du chapitre III, il est important de configurer les propriétés de

voie pour pouvoir créer une tache.


L'IGU (figure 109) comporte une suite de cadres regroupant des contrôles selon leurs fonctions.

Les trois premiers cadres qui suivent sont tous groupés dans un seul « Group Box » avec une

étiquette où est inscrit "Analog Input".

Pour la tâche « acquisition de la tension », on a utilisé les contrôles suivants : un Group Box avec

une étiquette où est inscrit "Voltage", utilisé pour placer un « ComboBox » qui permet de choisir la

voie voulue pour l’acquisition.

Le deuxième cadre est utilisé pour la tâche « acquisition du courant », dont un Group Box avec une

étiquette où est inscrit "Current", utilisé pour placer un « ComboBox » qui permet de choisir la

voie voulue pour l’acquisition.

Pour la tâche « acquisition de la vitesse angulaire du moteur à courant continu », le troisième cadre

contient un Group Box avec une étiquette où est inscrit "Speed" pour placer un « ComboBox » qui

permet de choisir la voie voulue pour l’acquisition.

Enfin, le dernier cadre contient un Group Box avec une étiquette où est inscrit "Analog Output",

utilisé pour l’emplacement d’un « ComboBox » qui permet de choisir la voie voulue pour le

« commande output », et deux boutons d'option dont l'un pour valider la configuration et l'autre

pour revenir à la précédente fenêtre.

Figure 102. Interface Graphique Utilisateur « Bloc 2 »


« Bloc 3 »

Comme il a été vu dans le chapitre III section introduction, le but est de réaliser les acquisitions des

grandeurs comme la vitesse de rotation de la MCC, la tension aux bornes de cette dernière, et

l’intensité du courant parcourant les charges.

En premier lieu, des différents paramètres comme la tension de sortie du MCC, le courant de

charge, ainsi que la vitesse angulaire à laquelle le MCC tourne sont requis. En second lieu, une

interface de commande est aussi indispensable pour le programme afin de commander le prototype.

Ces quatre paramètres sont placés dans l'IGU (figure 110) à l'aide de Qt Designer.

L'IGU comporte une suite de cadres regroupant des contrôles selon leurs fonctions.

Pour l’affichage de la tension, on a utilisé les contrôles suivants : un Group Box avec une étiquette

où est inscrit "Voltage", utilisé pour placer un afficheur numérique «LCD Number », et un

« Label» pour l’affichage de la voie virtuelle choisie.

Le deuxième cadre est utilisé pour l’affichage du courant de charge, dont un Group Box avec une

étiquette où est inscrit "Current", utilisé pour placer un afficheur numérique, et un « Label » pour

l’affichage de la voie virtuelle choisie.

Pour l’affichage de la vitesse angulaire du moteur à courant continu, le troisième cadre contient un

Group Box avec une étiquette où est inscrit "Speed" pour placer un afficheur numérique, un

afficheur analogique « Dail », et un « Label » pour l’affichage de la voie virtuelle choisie.

Pour le lancement de programme « Acquisition », le quatrième cadre contient un Group Box avec

une étiquette où est inscrit "Command Input", pour placer deux boutons d'option dont l'un pour

lancer le programme « Acquisition » et l'autre pour l'arrêter.

Enfin, le dernier cadre contient un Group Box avec une étiquette où est inscrit "Command Output",

utilisé pour l’emplacement d’une zone de texte « Line Edit » pour inscrire la valeur de la tension

qu’on veut générer, un « Label» pour l’affichage de la voie virtuelle choisie, un afficheur

numérique «LCD Number » pour afficher la valeur de la tension générée, et deux boutons d'option

dont l'un pour générer une tension et l'autre pour arrêter la génération de tension.


Figure 103. Interface Graphique Utilisateur « Bloc 3 »

III.2.2.5.3 Les procédures principales

Dans cette section seront décrits successivement la présentation de l'organigramme du programme

d’acquisition/commande, les procédures d'événements, ainsi que les procédures générales

principales.


III.2.2.5.3.1 Présentation de l'organigramme de l’acquisition de données à l’aide

de NIDAQmx

Figure 104. Organigramme de l’acquisition de données

Conformément aux principes de mesures décrites au sous paragraphe III.2.2.1.3 , l'organigramme de

l’acquisition de données est représenté sur la figure 111.


III.2.2.5.3.2 Présentation de l'organigramme de programmation d'une sortie

analogique à l’aide de NIDAQmx

Figure 105. Organigramme de programmation d'une sortie analogique

Conformément à la génération de tension décrite au sous paragraphe III.2.2.1.4.2, l'organigramme

de programmation d'une sortie analogique est représenté sur la figure 113.

III.2.2.5.3.3 Les procédures d'événements

La liste des procédures d'événement, les procédures d'événement simples et la particularité de la

procédure cmdStartIn_Click constituent cette section.


Liste des procédures d'événement

La liste des procédures d'événement et leurs fonctions respectives sont relatées dans le tableau 51

suivant :

Tableau 51. Liste des procédures d'évènement

PROCEDURE FONCTION

Pour Bloc 2

comboBox_voltage_Click Choisir la voie virtuelle à associer à la tache tension

comboBox_current_Click Choisir la voie virtuelle à associer à la tache

courant

comboBox_speed_Click Choisir la voie virtuelle à associer à la tache

vitesse.

comboBox_cmd_Click Choisir la voie virtuelle à associer à la tache

commande

cmd_valide_Click Valide les paramètres de configuration

cmd_back_Click Revenir à la feuille de travail précédente

Pour Bloc 3

cmdStartIn_Click Lance le programme d’acquisition

cmdStopIn_Click Arrête le programme d’acquisition

cmdExit_Click Quitter le programme

cmdBack_Click Revenir à la feuille de travail précédente

cmdStartOut_Click Lance le programme de commande

cmdStopOut_Click Arrête le programme de commande

Les procédures d'événement peuvent être constituées par des procédures d'événement simples et

d'autres procédures qui présentent des particularités.

o Les procédures d'événement simples

Les événements utilisés dans le programme sont les événements Load, et Click.

L'événement Load de la feuille de travail principale Bloc 3 charge la feuille avec les propriétés des

voies virtuelles choisies dans la feuille de travail Bloc 2, et initialise les propriétés de ses afficheurs

(afficheur analogique, afficheurs numériques, ...).

Les procédures d'événement restantes sont des procédures d'événement click.

Dans le programme, la plupart de ces procédures appellent d'autres programmes pour accomplir les

tâches qui leur sont confiées.


o La particularité de la procédure cmdStartIn_Click et cmdStartOut_Click

La procédure « cmdStartIn_Click » est utilisée pour lancer la procédure d’acquisition.

Au moment où la feuille de travail Bloc 3 est lancée, le programme initialise les variables

paramètres des QtObject et charge les propriétés des paramètres de voie virtuelle de chaque tâche à

effectuer (tension, courant,…).

Lorsque l’évènement click « cmdStartIn_Click » est exécuté, ce dernier fait appel à la fonction qui

exécute la classe thread qui fait changer la variable entière i à l’aide d’un timer.

A chaque fois que le variable i change, le QtObject « QThread » fait appel aux fonctions

d’acquisition (Voltage acquisition, current acquisition, speed acquisition) à l’aide de l’instruction

connect () qui lui permet de se connecter aux fonctions citées précédemment.

Ces trois fonctions ont pour rôle chacune de :

- utiliser l’API de NI-DAQmx pour accéder aux valeurs acquises lors d’un

échantillonnage à l’ instant t, afin de les affecter à une variable (exemple float64 val).

- traiter cette variable selon les caractéristiques de chaque périphérique d’acquisition

respective (Voir Etalonnage des périphériques section).

Une fois que ces trois fonctions sont effectuées, le programme affiche les résultats et répète ces

lignes d’instructions jusqu’à ce que la fonction qui exécute la classe Thread soit stoppée à l’aide de

l’évènement cmdStopIn_Click.

La procédure « cmdStartOut_Click » est utilisée pour lancer le programme de génération de

tension.

Lorsque l’évènement click « cmdStartOut_Click » est exécuté, ce dernier fait appel à la fonction

qui exécute la génération de la tension à l’aide de la classe « MotirIn ».

L’évènement click « cmdStopOut_Click » arrêt l’évènement click « cmdStartOut_Click ».

III.2.2.5.3.4 Les procédures générales principales

Les procédures générales principales comprennent la procédure utilisée pour l’acquisition de

donnée et pour la génération de tension continue.


La procédure utilisée pour l’acquisition de donnée

L'algorithme pour l’acquisition de donnée se traduit par l’organigramme de la figure 113 suivante.

Figure 106. Organigramme principal de l’acquisition de donnée

Le détail de l’algorithme de la section acquisition de tension, du courant, de vitesse (Voltage

Acquisition, Current Acquisition, Speed Acquisition), est développé dans la figure 114 suivante.


Figure 107. Organigramme spécifique de l'acquisition de donnée


L’algorithme de la fonction « Call MotorIn » qui utilise l’API du NIDAQmx pour l’acquisition de

donnée se traduit par la figure suivante.

Figure 108. Organigramme de fonctionnement de l’API du NIDAQmx (MotorIn.h)


Conformément à l’étalonnage des périphériques décrits au sous paragraphe III.2.2.1.2.6 (page 106),

il est indispensable de faire un étalonnage à un périphérique de mesure car la précision de mesure

est primordiale dans le domaine de la métrologie afin d’effectuer un ajustement en cas d'erreur de

mesure.

Donc, l’algorithme de la fonction « Data Treatment » qui traite les données acquises en fonction de

l’étalonnage de chaque matériel d’acquisition (Pont diviseur de tension, LEM, tachymètre), se

traduit par les trois figures suivantes.

Figure 109. Organigramme du traitement de donnée pour l’acquisition de tension (Voltage Acquisition)

Figure 110. Organigramme de programmation du traitement de donnée pour l’acquisition de courant (Current Acquisition)

Figure 111. Organigramme de programmation du traitement de donnée pour l’acquisition de vitesse


La procédure utilisée pour la génération de tension continue

L'algorithme pour la génération de tension continue se traduit par la figure suivante.

Figure 112. Organigramme de la génération de tension continue


L’algorithme de la fonction « Call MotorOut » qui utilise l’API du NIDAQmx pour la génération

de tension continue se traduit par la figure suivante.

Figure 113. Organigramme de fonctionnement de l’API du NIDAQmx (MotorOut.h)


III.3 Résultats

III.3.1.1 Choix des matériels

III.3.1.1.1 Choix de la carte d’acquisition

La carte d’acquisition de National Instrument, NI DAQ6009 (figure 121), a été choisie de façon à

répondre aux différents types de capteurs mises en jeu. Elle possède 8 entrées analogiques, 2 sorties

analogiques, 12 entrées/sorties numériques et un convertisseur analogique/numérique

numérique/analogique CAN/NA de 12bits embarqué. Elle présente une fréquence d’échantillonnage

de 48 Kilo échantillons/seconde.

Les sorties analogiques génèrent un signal de fréquence maximale 150[Hz] et d’amplitude variable

de 0 à 5[V]. Les entrées analogiques peuvent acquérir des signaux de fréquence maximale 48[kHz]

et d’amplitude allant de – 5[V] à + 5[V].

Figure 114. La carte d'acquisition NI DAQ6009

Les périphériques NI USB-6008/6009 disposent d’un connecteur USB, de maintien de câble USB,

de deux connecteurs de type bornier à vis pour les E/S ainsi que d’un indicateur LED, comme

l’indique la figure 122 suivante.


Figure 115 : Vues du haut et de l’arrière des périphériques NI USB-6008/6009

Les périphériques NI USB-6008/6009 disposent d’un connecteur USB pour une interface USB

pleine

vitesse. Le câble USB est maintenu en enfilant une attache dans la bague de maintien du câble puis

en resserrant autour un câble USB en forme boucle, comme l’indique la figure suivante.

Figure 116 : Maintien des périphériques NI USB-6008/6009

Avant de connecter ou d'installer la carte d’acquisition multifonctions avec l’ordinateur, il est

nécessaire d'installer le driver de matériel approprié. Ce dernier est livré avec le matériel.

La Description du brochage et des signaux de la carte d’acquisition NI USB 6009 se trouve dans

l’annexe XXII.


III.3.1.1.2 Choix des capteurs

o LEM

La technologie de LEM, LSTR 6-NP (figure 124) a été choisie pour mesurer le courant car ce type

de capteur possède une plage de mesure qui correspond à notre gamme de mesure.

Pour le brochage du périphérique LEM 6-NP avec la NI-DAQ 6009, il faut se référer à l’annexe

XXIII (datasheet LEM).

Figure 117 : LEM LTSR 6-NP

o Tachymètre

D’abord, le tachymètre a été choisi comme instrument de mesure de la vitesse de rotation par

l'intermédiaire d’un moteur à courant continu (figure 125). Ici, il est relié directement avec le MCC.

Figure 118 : MCC Globe motors 28[V] CC

Ensuite, la tension de sortie du MCC varie entre 0 à 28[V] CC et celle du tachymètre entre 0 à

10[V] CC. Ce qui implique qu’il est déconseillé de brancher directement le MCC et le tachymètre

avec la carte d’acquisition car la tension d’entrée supportée par NI-DAQ 6009 est de 5[V] CC.

Donc, pour assurer la protection de la carte d’acquisition, deux ponts diviseurs de tension sont

utilisés afin de réduire les tensions de sortie du MCC et du tachymètre : l’un pour la tension de

sortie du MCC et l’autre pour celle du tachymètre.

Enfin, les détails électriques, mécaniques et thermiques de ce matériel sont vus dans l’Annexe XV.


III.3.1.1.3 Choix du MAS

Tableau 52. Caractéristiques du MAS

Tension

nominale

Courant

maximal

Vitesse

nominale

Variateur de

vitesse

Température ambiante

optimale

220/230[V] CA 3[A] 6 000 [tr.min-1] Rhéostatique 25[oC]

III.3.1.1.4 Choix du MCC

Tableau 53. Caractéristiques du MCC (Annexe XV)

Tension à vide Tension nominale Courant maximal Vitesse nominale Température

ambiante optimale

34[V] CC 28[V] 3[A] 6 000[tr.min-1] 25[oC]

III.3.1.1.5 Choix de la charge

Tableau 54. Caractéristiques des lampes pour charges

Tension nominale Puissance nominale Quantité

12[V] CC 10[W] 4

III.3.1.1.6 Les relais

Tableau 55. Caractéristiques des relais

Tension nominale Résistance Quantité

12[V] CC 400[Ω] 3

III.3.1.1.7 Les optocoupleurs

Tableau 56. Caractéristiques utiles des optocoupleurs

Désignation Tension

nominale LED

Tension maximale

PHOTOTRANSISTOR

Courant maximal

PHOTOTRANSISTOR Quantité

PC111 5[V] CC 70[V] 50[mA] 2

III.3.1.1.8 Alimentations disponibles

Tableau 57. Les sources d'alimentation disponibles

Source 1 Source 2 Source 3

12[V] / 4[A] CC 18[V] / 6[A] CC 220/230[V] CA

III.3.1.1.9 Transmission mécanique par courroie

Tableau 58. Caractéristiques générales du système de transmission

Poulie 1

(montée sur le MAS)

Poulie 2

(montée sur la MCC) Courroie Entraxe

Ød01 = 7[mm] Ød02 = 18[mm] Ødcourroie = 3[mm] a = 125[mm]


III.4 Conclusion

D’abord, un prototype a été réalisé pour illustrer le banc d’essai à concevoir. Il a été construit à

partir des éléments disponibles à notre portée. Et, un programme nommé Starter-Generator Test

Bench Software pour le piloter a été élaboré.

Puis, la NI DAQ et tous les capteurs ont été étalonnés : de vitesse, de tension, de courant. Et,

effectuées quelques mesures : tension, courant, vitesse, afin de vérifier la pertinence des

acquisitions des valeurs de ces grandeurs physiques.

Enfin, ce prototype est servi pour montrer le principe de fonctionnement du banc d’essai, le système

des commandes ainsi que le système d’acquisition des données et leur traitement.


CHAPITRE IV. ETUDE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX, LA

FIBILITE ET LA MAINTENANCE

IV.1 Etude d’impacts environnementaux

Ce chapitre consiste à déterminer les effets indésirables provoqués par le banc d’essai, comme les

vibrations mécaniques, les éventuelles perturbations électriques dans les sources d’alimentation, le

changement de température de l’enceinte, les pollutions telles que les bruits sonores, les huiles

usées, la pollution de l’air ambiant.

De plus, y sont étudiés aussi les phénomènes physiques extrants qui sont nuisibles au banc d’essai,

comme le bruit électromagnétique, les perturbations électriques, les chocs électriques, le champ

électrostatique, les vibrations mécaniques.

Alors, maintenant, entamons ces impacts du banc d’essai sur l’environnement et le personnel.

IV.1.1 Contrôle des bruits et climatisation

On doit maîtriser et éviter les bruits, surtout le bruit électromagnétique et la vibration mécanique,

parce qu’ils sont respectivement nuisibles aux dispositifs de mesures et aux dispositifs mécaniques.

Il est possible de les réduire au minimum possible par l’utilisation de chambre anéchoïque pour le

bruit électromagnétique et par contrôle des balourds pour les vibrations mécaniques.

De plus, ces bruits existent et persistent toujours aux environs des systèmes comme le nôtre. Donc,

il faut adopter des matériels favorables, tels que ceux qui sont cités ci-après, pour la détection de

l’évolution de ces bruits au niveau du banc d’essai, ainsi que d’assurer la santé des agents

personnels.

IV.1.1.1 Système de détection du bruit sonore

Il sert à détecter le seuil minimal du bruit sonore industriel autorisé. Car, selon les normes ISO/ICS

13.140 (ISO 226 : 2003) et AFNOR NF S 31 - 101 « Le bruit est un phénomène acoustique

produisant une sensation auditive considérée comme désagréable ou gênante. ».


Figure 119. Un capteur de son analogique [22]

Figure 120. Echelle du bruit [21]

Figure 121. Exemple d'un schéma de montage d'un capteur de

bruit sonore [22]

Tableau 59. Seuils règlementaires définis pour les expositions professionnelles au bruit sonore [21]

Seuil

Exposition moyenne

(pendant huit 8

heures de temps)

Niveau de crête

(impulsion)

Valeur d’exposition inférieure déclenchant l’action 80 dB (A) 135 dB (C)

Valeur d’exposition supérieure déclenchant l’action 85 dB (A) 137 dB (C)

Valeur limite d’exposition 87 dB (A) 140 dB (C)

IV.1.1.2 Système de détection du bruit électromagnétique

Il capte le bruit électromagnétique. Il est utilisé pour capter le niveau maximum tolérable de ce type

de bruit afin d’éviter la perturbation de mesures (ISO/TC 199 : Sécurité des machines).

Figure 122. Capteur d'onde électromagnétique [23]

Figure 123. Un exemple de montage d'un capteur d'onde

électromagnétique [23]


Figure 124. Classification graphique des ondes électromagnétiques [24]

Les ondes ou rayonnements ionisants sont à éviter fortement parce qu’ils détruisent directement les

cellules du corps humain. Ainsi, les valeurs limites admises lors d’une exposition professionnelle

sont dans le tableau suivant :

Tableau 60. Valeurs limites admises des ondes électromagnétiques [25]

Fréquence

Champ magnétique


Champ électrique

Puissance

Statique 163 200 40 -

Fréquence

Champ magnétique


Champ électrique

Puissance

16 et 2/3 1 200 1,5 20 -

50 400 0,5 10 -

400 50 0,062 1,25 -

30 000 24,4 0,0307 0,61 -

Fréquence

Champ magnétique


Champ électrique

Puissance

13,56 0,16 0,20 61 10

27,12 0,16 0,20 61 10

40,68 0,16 0,20 61 10

433,92 0,17 0,21 62,5 11

990 0,24 0,30 90 22,5

1 800 0,34 0,42 127 45

2 450 0,36 0,45 137 50

5 800 0,36 0,45 137 50

24 125 0,36 0,45 137 50


IV.1.1.3 Système de détection de vibration mécanique

Il permet la détection du seuil maximal tolérable de la vibration (ISO/TC 199) : Sécurité des

machines).

Figure 125. Capteur de vibration DFR0052 [26]

Figure 126. Exemple de montage d'un capteur de vibrations [26]

Tableau 61. Valeurs limites des vibrations selon les classements des machines industrielles [27]


IV.1.1.4 Climatisation

La température de l’air ambiant a impact sur les matériels ainsi que sur le système de mesure. Donc,

selon la norme ISO/TC 200 concernant la sécurité des machines de mesures, il est conseillé de

climatiser l’enceinte du banc pour que la mesure soit meilleure. Par exemple, les résistivités des

conducteurs électriques, les dimensions des objets, le fonctionnement des composantes

électroniques surtout le NI DAQ, les valeurs données par les capteurs sont vulnérables au

changement de température ambiante.

Enfin, la température locale est variable et elle peut dépasser la 20ºC, qui est la température

ambiante recommandée pour la plupart des matériels électriques et mécaniques tels que

l’ordinateur, les capteurs, le NI DAQ, les câbles, les MAS, le ventilateur, l’axe, la courroie, etc.

IV.1.2 Alertes et avertissements

Selon la norme OHSAS 18001 et DIN 4844 (norme permettant de mettre en place un système de

management de santé et de sécurité au sein de l'entreprise pour assurer un développement durable),

les panneaux des signalisations et des instructions en cas d’accidents sont primordiaux, et les

alertes en cas d’avertissements doivent être à la fois sonores (sirènes) et visibles (des clignotants

rouge ou des feux tricolores).

Panneaux de signalisations des dangers électriques

Figure 127. Quelques panneaux de signalisations avec indication des dangers électriques

Figure 128. Panneaux de signalisations de Dangers Electriques sans

indication qui signifient directement : « Attention, sous très haute tension »

Figure 129. Panneau de signalisation sans

indication qui signifie : "Danger Electriques" [28]


Panneaux de signalisations d’EPI

Figure 130. Port de chaussures

de sécurité obligatoire

Figure 131. Protection de la

main

Figure 132. Port de tenue de

travail obligatoire

Figure 133. Port obligatoire

de charlotte pour les femmes

Panneaux de signalisations d’autres dangers

Figure 134. Attention !

Figure 135. Attention ! La

surface est chauffante.

Figure 136. Attention ! Risque

d'incendie !

Figure 137. Attention ! Système

mécanique tournant !

Panneaux de signalisations d’interdictions

Figure 138. Interdiction pour les personnels non

autorisés

Figure 139. Défense de fumer (et évidemment

de boire dans l'enceinte du banc d'essai)

Figure 140. Accès interdit

Figure 141. Interdiction de toucher


Panneaux de signalisations de sauvetage

Figure 142. "Direction à suivre" en cas de sauvetage

Figure 143. Téléphone pour le

sauvetage et premiers secours

Figure 144. "Sorite et issue de secours"

Figure 145. Premiers secours

Figure 146. Rinçage des yeux

Panneaux de signalisations de feu

Figure 147. Panneau

d'alarme d'incendie

Figure 148. Panneau de

bouche d'incendie

Figure 149. Panneaux d'extincteurs

IV.1.3 Clôture [28]

Pour la sécurité de personnes et matériels environnant le banc d’essai, il faut clôturer la partie

puissance de la machine qui est l’ensemble de la transmission par courroie, du starter-generator, du

MCC et du frein.

Figure 150. Exemple de clôtures à proposer


IV.2 Etude de fiabilité

Par définition, la fiabilité est la qualité de ce qui est fiable. Elle détermine la capacité d’un système,

d’une machine, de fonctionner sans défaillance dans un temps et des conditions déterminés.

IV.2.1 Hypothèses

Pour évaluer numériquement la fiabilité de notre banc d’essai, il s’avère utile d’énumérer quelques

hypothèses, qui sont :

- la charge maximale admissible sur le banc doit être dans une durée bien définie afin de ne pas

fatiguer la machine ;

- le NI DAQ doit être calibré (ou étalonné) chaque année selon le constructeur ;

- la base temporelle des calculs de la fiabilité totale est de cinq ans maximum ;

- pas de vibration mécanique ni jeux dans la clavette, les goupilles et les roulements ; et

- pas d’excentricité entre l’axe du starter-generator et celui de l’axe de la poulie n°2.

IV.2.2 Notion de la fiabilité

D’abord, la manière de calculer la fiabilité est en fonction de la structure du montage du système.

La valeur indicative de la fiabilité est donnée par celles des éléments constitutifs du système.

Ensuite, la formule de la fiabilité pour un élément ou groupe d’éléments portant le numéro i d’un

système s’exprime par la modélisation suivante :

(51)

De plus, le banc d’essai est un système en série sans redondance et reprise. Dans ce cas,

l’expression relative à la fiabilité, dite fiabilité du système, est donc :

(52)

Dernièrement, les valeurs estimatives des RTi ont respectivement données par les constructeurs des

éléments ou groupes d’éléments. Quant à notre cas, elles sont groupées dans le tableau dans le

paragraphe suivant.


IV.2.2.1 Fiabilités des éléments constituant le banc d’essai

Tableau 62. Valeurs estimatives des fiabilités des éléments ou groupe d'éléments constitutifs du banc d'essai pour un MTBF de cinq

ans

Numéro i Elément/Groupe n°i RTi Numéro i Elément/Groupe n°i RTi

Partie mécanique Partie électrique

1 MAS 1 1 15 Contacteurs 1

2 MAS 2 1 16 Relais 1

3 Roulements 1 17 Optocoupleurs 1

4 Courroie 0,99 18 Conditionneurs des signaux 0,99

5 Poulies 1 19 Alimentation AC/DC 1

6 Axe 1 20 Disjoncteurs 1

7 Goupilles 1 21 Boutons poussoirs 1

8 Boulons 1 22 NI DAQ 6218 1

9 Flasque 1 23 Ordinateur 1

10 Adapteur 1 24 Câbles 0,99

11 Support de starter-

generator 1 26 Capteurs 1

12 Collier 1 27 Climatiseur 1

13 Bâti 1 28 Autres 1

14 FEM 0,99

Source : Datasheet de chaque élément – Par expérience – Données des constructeurs

IV.2.2.2 Valeur indicative de la fiabilité du système

En appliquant la formule (52) sur les valeurs numériques données du tableau 62, on obtient une

fiabilité totale de RT = 0,96059. Ce qui veut dire, au début de période d’exploitation du banc d’essai

la fiabilité totale est au maximum (RT =1). Mais, même si l’utilisation du banc d’essai pendant sa

période d’exploitation est optimale, il y toujours de moindre dégradation par utilisation. Et, après

cette période, une fiabilité estimative de système de RT = 96,059% sera obtenue. Alors, pour

l’amélioration anticipée de la performance du banc d’essai, une étude de sa maintenance dans le

paragraphe ci-après sera faite.

IV.2.3 Maintenance du banc d’essai

D’abord, la maintenance est définie comme l’ensemble des opérations destinées à assurer le bon

fonctionnement d’un matériel ou une machine, à empêcher sa dégradation.

Ensuite, la maintenance peut montrer sous plusieurs formes, telles que :


la maintenance corrective : c’est la maintenance en cas de panne, elle peut être in situ ou

échange standard ;

la maintenance préventive : il s’agit d’un ensemble de mesures parant à certains risques. Elles

peuvent être systématique ou conditionnelle ;

la maintenance systématique : on en sert pour garder le bon fonctionnement d’un système.

Elle est faite en fonction d’un paramètre physique du système considéré, par exemples :

changement des roulements chaque 100 000 heures, révision générale du banc d’essai tous les

deux ans ; et

la maintenance conditionnelle : elle est utilisée aussi pour garder le bon fonctionnement d’un

système mais elle exige certaine performance par rapport à la maintenance systématique,

parce qu’on a besoin des indicateurs de performance comme les capteurs. Puisqu’il s’agit de

dégradation d’un matériel quelconque du système, cette maintenance ne pourra pas fortement

périodique.

De plus, voici un organigramme qui montre à la fois les types de maintenance, leur hiérarchie et

leur catégorie.

Figure 151. Hiérarchie de la maintenance

Enfin, des détails primordiaux sur la maintenance des parties : mécanique, électrique et thermique

seront abordés.

IV.2.3.1 Maintenance de la partie mécanique

Tout d’abord, la maintenance de la partie mécanique est périodique au temps de fonctionnement,

par exemple, les roulements et la transmission doivent être graissés toutes les 200 heures de

fonctionnement.


De plus, il se peut qu’il y ait de vérification suivi d’étalonnage sur certain matériel

électromécanique comme le FEM.

De même, la vérification des éléments fréquemment montés et démontés, comme le collier,

l’adapteur, les boulons, est primordiale.

Enfin, pendant l’entretien du banc d’essai, il est nécessaire de suivre les étapes établies dans

l’organigramme ci-après.

Figure 152. Maintenance de la partie mécanique

L’explication des étapes de cet organigramme est la suivante :

l’étape nettoyage est composée des taches, qui sont :

• dégraissages de transmission et les roulements et l’axe ;

• balayage des environs du banc et de l’enceinte où il situe ;

• soufflage des matériels a cage comme les MAS, etc.

pendant l’étape de vérification, les points suivants doivent être expertisés :

• jeux de récupération : qui est entre le bâti et les arbres des roulements ;

• serrage : ajustement entre l’axe et les moyeux des roulements, entre la clavette et l’axe,

entre les poulies et leurs clavettes, entre le flasque et les goupilles ;

• état de la courroie : qui est défini par état des dentures et de la graisse, les dimensions ;

• état des goupilles : on les vérifie si elles sont cisaillées ;


• état des boulons : on les vérifie aussi s’ils sont déjà matés par force de répétition des

montages ;

• état de l’adapteur : qui est défini par l’état du jeu des rainures de tête et ceux des

emplacements des boulons ;

• sécurité des éléments en mouvement : il s’agit de vérifier l’état des grilles de protection

des éléments en rotation ;

• état de fonctionnement du FEM : vérification si la relation entre courant injecté et force

de freinage obtenue, tient toujours. Sinon, on procède immédiatement à son étalonnage

avant d’utiliser le banc d’essai ;

• état d’excentricité entre l’axe et le support du starter-generator : cette excentricité doit

être évitée car son existence détruira le banc ; et

• état du collier : c’est seulement le collier qui fixe le starter-generator sur son support, il

facilite leur blocage et leur déblocage rapide.

dans l’étape « maintenance et amélioration d’éléments défaillants », il s’agit de faire de

réparation (maintenance corrective in situ) ou d’éventuel remplacement (maintenance

corrective avec échange standard) d’éléments défaillants, par exemple :

remplacement : de courroie, des goupilles, des boulons, de collier ;

étalonnage de FEM ; et

remise en forme : de l’adapteur, de l’axe, de grilles de protection des éléments en rotation.

si un élément sur la machine a été enlevé, le remettre à sa place après réparation ; ou bien,

remettre à sa place un autre identique neuf ou maintenu.

l’étape « graissage » est le moment de faire le graissage de tous les éléments qui s’engrènent,

comme, la transmission (composée des poulies et de courroie), l’adapteur et les roulements.

l’étape « test du banc d’essai » s’agit de faire tourner un peu le banc pour vérifier ses

fonctionnement ainsi pour bien repartir la graisse et l’huile dans les roulements.

IV.2.3.1 Maintenance de la partie électrique

Premièrement, la maintenance des MAS ainsi que leurs alimentations sont primordiales pour qu’ la

totalité de leurs puissances utiles. L’environnement propre (non-poussiéreux), sec, sans vibration

mécanique, et avec l’alimentation électrique stable, leur permettent de fonctionner normalement.

Deuxièmement, il en est de même pour les équipements de mesures tels que les capteurs, les

conditionneurs des signaux et le NI DAQ. Ils devront être étalonnés périodiquement selon leurs

périodes respectives ; mais, leurs maintenances sont systématiques quand il s’agit de révision

générale du banc d’essai. De plus, l’ordinateur doit être propre, que son environnement soit non-


poussiéreux, privé de vibration mécanique, isolé des ondes électromagnétiques nuisibles et des

champs électrostatiques très forts, sec et climatisé.

Troisièmement, il est nécessaire de garder toujours la propreté, la température ambiante et la

sécheresse des parties électroniques, qui munissent les relais, les optocoupleurs et les composantes

électroniques, du banc d’essai. Leur vérification devra être périodique, de même pour les

contacteurs de puissance.

Dernièrement, les résistivités des câbles électriques et la performance de la charge résistive devront

être vérifiées périodiquement aussi.

IV.2.3.2 Maintenance de la climatisation

Le système de climatisation offre aux personnels qui mettent en œuvre le banc d’essai et à

l’enceinte du dit banc, une ambiance de température réglable et de HR de 70% pour l’enceinte des

personnels et une ambiance de température comprise entre 0 et 20ºC et de HR de 0% pour

l’enceinte du banc. Alors, si le système de climatisation n’arrive pas à satisfaire ces paramètres, il

est nécessaire de passer immédiatement à sa maintenance systématique avant d’utiliser le banc

d’essai.

IV.2.3.3 Maintenances strictement systématiques

Certains éléments principaux du banc d’essai doivent être entretenir systématiquement parce que

leurs dégradations pourront être fatales pour les biens matériels, les personnels et les mesures.

Alors, de peur que des erreurs de mesures et/ou des incidents d’accidents apparaissent lors de

l’utilisation du banc, on doit impérativement rendre compte les activités citées ci-après :

Vérification des températures, des pressions et des humidités relatives à chaque fois entrée dans

la zone du banc ;

Etalonnage : des capteurs, de NI DAQ ;

Vérification des câbles électriques ;

Expertise de l’état : des roulements, de la courroie, des boulons, des goupilles, de l’adapteur, du

collier ; et

Contrôle de système de sécurité : des incendies, des personnels et des biens matériels.

Vérification des températures, des pressions et des humidités relatives

Il a été déjà vu ces conditions sont utiles pour les personnels, le banc d’essai et ses environs. Donc,

il est impératif de les vérifier avant d’utiliser le banc. En cas de détection de défauts ou

d’insatisfaction, il est mieux de régler d’abord ce problème.


Etalonnage des capteurs et de NI DAQ

Il est évident d’étalonner périodiquement les capteurs. Mais, meilleur est de les étalonner à chaque

fois que des changements soient trouvés. C’est de même pour le NI DAQ.

Vérification des câbles électriques

Chaque câble doit être normalisé selon ses utilisations. Même aucun défaut n’est aperçu sur les

câbles, il est bon de les vérifier au moins une fois par an.

Expertise des quelques éléments mécaniques

o Roulements

En cas de moindre défaut sur l’un des roulements, il faut les changer immédiatement. Sinon, ils

seront changés après leur durée de vie donnée par le constructeur. Mais entre temps, ils devront être

bien maintenus périodiquement.

o Courroie

A chaque utilisation du banc d’essai, il est mieux d’inspecter la courroie afin de connaître un peu

son état. Si une moindre crique et/ou une fibre est trouvée coupée, il faut enlever la courroie et la

changer.

o Boulons – Goupilles - Flasque

Tout d’abord, ces éléments mécaniques sont sollicités par des contraintes composées pendant le

fonctionnement du banc d’essai.

Ensuite, les boulons sont sollicités en même temps par la traction et le cisaillement, tandis que les

goupilles sont par le matage et le cisaillement.

De plus, le flasque est sollicité aussi par le matage mais l’effet de ces contraintes est déjà évité

l’introduction des conditions de rupture dans le calcul. D’où la notion de vérification des contraintes

qui explique qu’avant le matage du flasque, il y a d’abord destruction des goupilles.

Enfin, s’il y a matage et/ou cisaillement de goupilles et/ou déformation des boulons et/ou matage de

la flasque, il faut changer les goupilles et/ou boulons en échange standard et remettre en forme la

flasque.

o Adapteur – Collier

A force de répétition, les dimensions de l’adapteur et du collier peuvent être modifiées. Et, ils

pourront être rapidement inutiles. En cas d’existence de fissure sur le collier ou ses boulons

commence à être foireux, il doit être changé immédiatement. De même pour l’adapteur, si un jeu


énorme est observé à sa tête et/ou ses trous de boulons sont matés, le remettre en forme comme le

cas du flasque.

Contrôle de système de sécurité : des incendies, des personnels et des biens matériels

La sécurité des biens matériels est très importante mais celle des humains doit l’être encore plus.

Les divers détecteurs et capteurs devront être révisés périodiquement et a courte durée. De plus, il

est primordial aussi de rendre compte l’efficacité des équipements d’incendies telle que les

extincteurs, les gans ainsi que les EPI.

IV.3 Conclusion

En guise de conclusion, la santé est primordiale pour les personnels surtout quand ils travaillent. Et,

que les machines qu’ils utilisent ne gênent ni eux-mêmes ni les environs par des signaux nuisibles.

D’où, la référence normalisée des tous les composants du banc d’essai, du système des mesures, du

système des commandes, de la sécurité et la climatisation du chambre où le banc est installé, des

niveaux des bruits acceptables.

Et, l’utilisation du banc dans ces conditions normales donnera une fiabilité élevée qui est justifiée

par : sa performance élevée du coté mécanique et électromécanique, sa rapidité du coté commande

et acquisition des données ainsi que leur traitement, son rendement, sa maintenance et ses impacts

aux environnements sur son niveau de nuisibilité très atténué selon la norme en vigueur.


CONCLUSION GENERALE

Au terme de ce travail, il ne serait pas osé de dire que toutes les parties nécessaires élaborées à la

bonne compréhension de l’étude ont été mentionnées et que cet ouvrage trouvera sa place dans la

documentation technique d’AIR MADAGASCAR. Et ceci, dans le respect des priorités de la

compagnie qui visent le bien-être et la sécurité de ses clients.

Les paramètres électriques et mécaniques destinés pour le banc d’essai futur correspondent à ceux

des starters-generators d’ATR et de TWIN OTTER en fonctionnement nominal et en

fonctionnement surcharge. L’étude et la conception du nouveau banc se basent essentiellement sur :

la capacité du banc à supporter un Starter-generator d’ATR en surcharge et la possibilité de

réalisation des tests des CDD et des régulateurs de TWIN OTTER ;

la recommandation de la technologie numérique pour les systèmes de commande et

d’acquisition des données ;

le fait que toutes les grandeurs physiques à mesurer sur banc sont identiques à celles réelles

sur avion ; et

la priorité accordée à la sécurité des biens matériels et du personnel.

D’où, en conséquence, le choix des matériels nécessaires à fournir fait dans le premier chapitre ainsi

que la représentation en perspective du banc futur dans l’annexe XVI.

D’une part, un prototype muni des quelques capteurs (capteurs de tension, de courant et de vitesse)

a été créé pour illustrer le banc d’essai à concevoir, construit à partir des matériels disponibles à

notre disposition. Il sert à montrer le principe de fonctionnement du banc futur, le système des

commandes ainsi que le système d’acquisition des données et leur traitement.

D’autre part, un logiciel nommé Starter-Generator Test Bench Software a été élaboré pour piloter le

prototype et acquérir les données (valeurs des grandeurs physiques) issues des capteurs utilisés. Il

permet aussi de traiter ces données et de piloter le banc futur.

Etant donné l’importance de la santé et de la sécurité du personnel et des biens matériels,

l’installation des appareillages pour la sécurité, la gestion de maintenance et de sûreté de

fonctionnement s’imposent pour que le banc soit fiable et que les usagers puissent travailler

confortablement.

Enfin, ce mémoire étant déjà une contribution pour le bon fonctionnement du banc futur, sa

réalisation optimiserait les dépenses d’Air Madagascar. Du côté machines de l’entreprise, nombreux

bancs d’essais utilisent la technologie analogique. Vu l’évolution de la technologie, il serait mieux

d’adopter la technologie numérique et d’envisager de permettre à la fois au système de basculer en

mode pilotage automatique et manuel.

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page a

REFERENCES

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RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page I

ANNEXES

Annexe I. Facteur d’engrènement c1

Facteur

d’engrènement c1

Application Courroie soudée sans fin AdV 09 6 Courroie ouverte AdV 07 12 Transmission linéaire avec haute précision de positionnement 4

Source : Forbo-Siegling France

Annexe II. Facteur de fonctionnement c2

Facteur de

fonctionnement c2

Condition de fonctionnement En continu Surcharge de courte durée Surcharge de courte durée Surcharge de courte durée


Annexe III. Facteur d’accélération c3

Facteur d’accélération c3

Rapport de transmission


Annexe IV. Quelques poulies standard

Largeurs des courroies 16 20 25 32 50 75 100 150

Largeurs des poulies 23 27 32 40 60 85 110 160

42 50 70

min max 12 36,38 42 28 8 25 14 42,74 48 32 8 30 15 45,93 52 32 8 34 16 49,11 55 35 8 36 17 52,29 58 40 18 55,48 61 40 8 44 19 58,66 64 44 8 46 94 297,39 302 263 95 300,57 306 267 96 303,76 310 269 97 306,94 312 273 98 310,13 315 279

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page II

Annexe V. Coefficients de sécurité liés au système de transmission

Sur la dynamique : coefficient de sécurité s1

Récepteurs Moteur électrique

Moteur électrique

Moteur électrique

Petites masses à

accélérer et marche

régulière

à à à

Masses à accélérer

moyennes et marche

régulière

à à à

Masses à accélérer

moyennes et chocs

importants

à à à

Masses à accélérer et

chocs importants à à à

Masses à accélérer et

chocs très importants à à à

On note que les freinages d’urgence sont tenus compte du couple de pointe du frein.

Sur la transmission : coefficient de sécurité s2

Rapport de transmission Coefficient de sécurité

Annexe VI. Coefficient de sécurité d’une poutre sollicitée en contraintes composées

Les coefficients de sécurité sont des paramètres permettant de dimensionner des dispositifs.

Lorsque l'on conçoit un dispositif, il faut s'assurer qu'il remplisse ses fonctions en toute

sécurité pour l'utilisateur. Il faut pour cela connaître la charge à laquelle il sera soumis. Le terme «

charge » est utilisé de manière générale : puissance électrique pour un circuit électrique, force pour

un dispositif mécanique, etc. Cela mène au dimensionnement du dispositif : choix de la section du

fil débitant le courant, section de la poutre supportant la structure, etc.

Mais la connaissance des charges normales en utilisation ne sont pas suffisantes : il faut

prévoir la possibilité d'une utilisation inadaptée : imprudence de l'utilisateur, surcharge accidentelle

ou prévue, défaillance d'une pièce, événement extérieur imprévu, etc. On utilise pour cela un

coefficient de sécurité, noté habituellement :

soit on l'utilise avant le calcul de dimensionnement :

en multipliant la charge en fonctionnement par s, ou bien

en divisant la charge maximale admissible par s ;

soit on l'utilise après le calcul, en multipliant ou en divisant le résultat dans le sens

d'une plus grande sécurité.

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page III

Les valeurs indicatives des coefficients de sécurité sont mentionnées dans le tableau suivant :

Coefficient de

sécurité Charges exercées sur la

structure

Contraintes dans la

structure Observations

Régulières et connues Connues Fonctionnement

constant sans à-coups

Régulières et assez bien

connues Assez bien connues

Fonctionnement usuel

avec légers chocs et

surcharges modérées

Moyennement connues Moyennement

connues

Mal connues ou incertaines Mal connues ou

incertaines

Annexe VII. Résistance élastique au cisaillement (ou glissement)

La résistance élastique Reg, proportionnelle à Re, marque la limite élastique du matériau dans le sens

transversal.

Acier doux

Acier mi-dur Acier dur

Fontes

Annexe VIII. Dessin de définition : de l’axe de la poulie n°2, de l’adapteur et du flasque

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page V

Annexe IX. Principales dimensions normalisées des clavettes

Diamètre

Largeur

Hauteur

Ecart de

chanfrein

Distance

de fond

(arbre)

Distance

de fond

(moyeu)

Longueur

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page VI

Annexe X. Catalogues des clavettes parallèles

Les clavettes mentionnées dans le tableau suivant, sont conformées à la norme

ou (1 Bout rond, 1 Bout carré). Elles sont stockées en acier ayant une

résistance à la traction minimale de .

Largeur a[mm] 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28

Hauteur h[mm] 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 14 14 16

Longueur L[mm]

6

8

10

12

14

15

16

18

20

22

25

28

30

32

35

40

45

50

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page VII

Annexe XI. Caractéristiques des quelques goupilles cylindriques

Diamètre dg[mm] 2 2,5 3 4 5 6 8 10

Matériau Acier dur rectifié m6 ou h8

Longueur Lg[mm] Disponible

20 24 28 30 32 36 40 45 50 55 60

Source : Société TECHNIFAST – http://www.technifast.eu

Annexe XII. Critères de choix d’un relais thermique - Classe de déclenchement des relais

thermiques

Si les relais thermiques protègent les moteurs contre les surcharges en régime établi, ils

doivent également permettre leur démarrage quelle que soit leur durée. A cet effet, les relais

thermiques sont généralement proposés selon trois versions dites « classes de déclenchement ».

Le graphique ci-dessous résume pour chaque classe de déclenchement et pour divers courant

de surcharge, les plages de déclenchement (en secondes) des relais thermiques.

Remarque : L’intensité minimale de déclenchement est égale, en général, à 1,15 fois

l’intensité de réglage.

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page VIII

Annexe XIII. Critères de choix des disjoncteurs

Le choix d’un disjoncteur s’effectue en fonction :

de la norme d’installation : R.G.I.E ;

des normes des produits :

o la NF C 61-410 associée à la norme NF EN 60898 pour les applications domestiques ; et

o la NF C 63-120 associée à la norme NF EN 60947-2 pour les autres applications.

des caractéristiques du réseau : tension, fréquence.

de la tension assignée :

o le courant assigné ou calibre (en ampères), est en relation avec l'intensité admissible selon

les règles de la NF C 15-100. L’intensité du In, doit être comprise entre et .

Il est impératif d’avoir :

- , le courant d’emploi est le courant nominal ou maximal de la charge ;

- est le courant nominal du dispositif ; et

- , le courant admissible dans la canalisation, est l’intensité maximale autorisée dans la ligne.

Elle est fonction de différents paramètres tels que mode de pose de la ligne, température, etc.

o et le pouvoir de coupure (PdC) ou courant maximal que peut couper le disjoncteur.

de la courbe de déclenchement : les normes des disjoncteurs imposent au moins l’existence des

courbes B, C et D. Sinon, il y en a 5 (Z, B, C, D ou MA). Le choix de la courbe de

fonctionnement du disjoncteur se fait en fonction :

- du type de récepteurs (résistif ou inductif) ;

- et du type d’installation électrique à protéger (domestique, distribution, moteur ...).

de l’environnement : le type de local, la température, la section et la nature des câbles en aval.

des impératifs d’exploitation : la sélectivité, les auxiliaires de commande.

le nombre de pôles (uni + neutre, bi, tri, tétra polaire), il est fonction du réseau et de la charge.

le modèle (modulaire, compact,..), imposé par le courant .

la présence ou non d’un déclencheur thermique.

éventuellement le nombre et le type des contacts auxiliaires.

les dispositifs de protection annexe (manque de courant, DDR)

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page IX

Annexe XIV. Abaque de courroie AT et quelques catalogues de AT 10-100

Type de denture Simple denture (SD) Double denture (DL)

Caractéristiques

Longueur L[mm] 1 300 1 320 1 350 1 360 1 400 1 480 1 500 1 600 1 700 Nombre de dents Z[dents] 130 132 135 136 140 148 150 160 170

Annexe XV. Caractéristiques du MCC et du tachymètre

Le MCC et le tachymètre sont reliés directement.

Caractéristiques du MCC

Tension à vide Tension nominale Courant maximal Vitesse nominale Température

ambiante optimale

34[V] CC 28[V] 3[A] 6 000[tr.min-1] 25[oC]

Caractéristiques du tachymètre

Tension à vide Vitesse nominale Température ambiante optimale

10[V] CC 6 000[tr.min-1] 25[oC]

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page X

Annexe XVI. Représentation en perspective

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XI

Annexe XVII. Datasheet NI DAQ 6009

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XII

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XIII

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XIV

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XV

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XVI

Annexe XVIII. Datasheet LEM LSTR 6-NP

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XVII

RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina et NAMBININTSOA Pierre Léonard, GI5 Page XVIII

Auteurs : NAMBININTSOA Pierre Léonard RAKOTONIAINA Tojo Nandrianina

Tél. : +26132 74 367 83 / +26133 18465 24 +26133 04 503 76

E-mail : [email protected] [email protected]

Titre du mémoire : « ETUDES ET AMELIORATION D’UN ANCIEN BANC D’ESSAI DE

STARTER-GENERATOR D’UN TWIN OTTER POUR POUVOIR SUPPORTER UNE

GENERATRICE D’UN ATR, AU SEIN DE LA SOCIETE NATIONALE MALAGASY DE

TRANSPORTS AERIENS AIR MADAGASCAR »

Nombre de pages : 150

Nombre de figures : 152

Nombre de tableaux : 62

RESUME

Le but du présent mémoire est de faire une étude complète d’un ancien banc d’essai pour STARTER-

GENERATOR d’un TWIN OTTER afin de le réhabiliter et de l’améliorer ensuite à l’aide des

nouvelles technologies de pointes en se basant sur les données initiales, qui sont celles des starter-

generators en fonctionnement de surcharge.

Les différentes études sur les chaînes d’acquisition ont abouti aux différents modules qui traitent

différents domaines de mesure. Pour chaque domaine de mesure, le rôle de la métrologie consiste à

développer les moyens techniques permettant de relier les appareils de mesure à l’unité de traitement

de données. Tout en passant par l’étalonnage, le conditionnement des signaux, l’échantillonnage et la

conversion analogique numérique avec le minimum de perte d’information. Ce raccordement se

réalise à l’aide de la chaîne d’acquisition.

Un prototype a été réalisé pour illustrer le banc d’essai à concevoir. Un programme nommé Starter-

Generator Test Bench Software pour le piloter a été élaboré. Ce prototype est servi pour montrer le

principe de fonctionnement du banc d’essai, le système des commandes ainsi que le système

d’acquisition des données et leur traitement.

ABSTRACT

This present report is to make a complete study of an old test bench for STARTER-GENERATOR of

a TWIN OTTER in order to rehabilitate it and then to improve it using new technologies of points

while being based on the initial data, which are those of the starters-generators under operation of

overload.

The various studies on the chains of acquisition led to the various modules which treat various fields

of measurement. For each field of measurement, the role of metrology consists in developing average

the techniques making it possible to connect measuring equipment to the data processing treatment

unit. All via the calibration, the conditioning of the signals, sampling and digital analogical

conversion with the minimum of loss of information. This connection is carried out using the chain of

acquisition.

A prototype was constructed to illustrate the test bench to be conceived. A program named Starter-

Generator Test Bench Software to control it was elaborate. This prototype is used for to show the

principle of operation of the test bench, the system of the orders as well as the system of acquisition

of the data and their treatment.

Mots-clés : altivar - capteurs – carte d’acquisition – courroie crantée – Starter-generator Test Bench

Software

Directeurs de mémoire : Monsieur ANDRIAMANOHISOA Hery Zo et

Monsieur ANDRIAMBOAVONJY Jaona

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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