GyropodeGyropode« Elektor-« Elektor-Wheelie »Wheelie »

2nde

Lycée PGDG

Transport, énergie et environnement

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ObjectifsObjectifs• Découverte des principes physiques utilisés pour la stabilisation d’un gyropde

• Étude des composants assurant la transformation de l’énergie électrique en énergie mécanique sur le gyropode «ElektorWheelie»

• Découverte des fonctions et composants électroniques utilisés sur le gyropode «ElektorWheelie»

• Synthèse des travaux menés sous forme d’une présentation orale étayée par un diaporama

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Matériel à dispositionMatériel à disposition• d’un gyropode « ElektorWheelie » en état de fonctionnement

Vous disposez :

• d’un gyropode « ElektorWheelie » ouvert

• de deux postes informatiquesSuite

• d’un moteur à courant continu et d’une alim.

OrganisationOrganisation

Découverte sujet

Découverte du système étudié

Étude des capteurs et de l’électronique de traitement des données

Préparation diaporamas

Fusion diaporamas

Préparation oral

Présentation synthèse des travaux

Division de l’équipe en 2 Séance 1

Séance 2

Séance 3

Séance 4

Séance 5

Étude de la motorisation et de l’électronique de commande des moteurs

Cliquer sur les cadres ( et ) sur le planning pour accéder aux consignes relatives à chaque activité

Découverte du système Découverte du système étudiéétudié

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Suite

Principe de stabilisation

En montant sur le gyropode sans le mettre en service, on se rend compte qu’il est impossible de rester en équilibre

Rechercher le principe de stabilisation d’un gyropode sur internet à l’aide d’un moteur de recherche ou en suivant ce lien

Mode d’utilisation

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Découvrir le mode d’utilisation de l’ElektorWheelie en consultant la dernière partie de la notice de montage

Visionner également la vidéo de présentation

Test

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Essayer le système en présence et sur instruction de votre enseignant

Vous avez terminé la phase de découverte du système

Consignez vos résultats (notamment les éventuels croquis explicitant le principe de stabilisation d’un gyropode) puis cliquer sur le cadre ci-dessous pour revenir à la page « organisation »

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Etude des capteurs et Etude des capteurs et de l’électronique de de l’électronique de

traitement des donnéestraitement des données

Suite

Suite

La réaction automatique de l’ElektorWheelie permettant sa stabilisation est basée sur des informations en provenance de deux capteurs:

Un gyroscope biaxial

Identification des capteurs

Un accéléromètre

Visualiser ces capteurs sur le système

Suite

Fonction des capteurs

Rechercher ce qu’est un gyroscope et un accéléromètre

À partir de la notice de fonctionnement de l’ElektorWheelie, identifier les fonctions assurée par ces deux capteurs. Pour de plus amples informations, consulter les fiches descriptives du capteur gyroscopique et de l’accéléromètre utilisés

À partir de la notice de fonctionnement de l’ElektorWheelie, comprendre pourquoi ces capteurs sont complémentaires et tous deux nécessaires à la stabilisation de l’ElektorWheelie

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Identification du microcontrôleur

L’exploitation des données transmises par les capteurs et la gestion du fonctionnement du système sont assurés par le microcontrôleur ATmega 32

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programmation du microcontrôleur

Le programme du microcontrôleur a été rédigé en basic à l’aide du logiciel « Bascom AVR »

Consulter le programme (visualisation PDF)

Observer la structure du programme

Analyser en détail la syntaxe de programmation d’un sous-programme simple (par exemple celui permettant d’informer l’utilisateur du niveau de charge des accumulateurs)

Vous avez terminé l’étude des capteurs et de l’électronique de traitement des données

Consignez vos résultats puis cliquer sur le cadre ci-dessous pour revenir à la page « organisation »

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Étude de la motorisation et Étude de la motorisation et l’électronique de l’électronique de

commande des moteurscommande des moteurs

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Suite

Variation de vitesse d’un moteur à courant continu

Le sens et la vitesse de rotation des moteurs de l’ElektorWheelie doivent être pilotés pour assurer la stabilité du système

En utilisant l’alimentation stabilisée et le petit moteur à courant continu à disposition, déterminer expérimentalement sur quels paramètres il faut jouer pour inverser le sens de rotation d’un moteur à courant continu et modifier la vitesse de rotation

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Commande en « MLI » des moteurs

La notice de fonctionnement mentionne une commande en « MLI » des moteurs et l’utilisation d’un « pont en H » avec transistors « MOSFET »

En consultant le document sur les moteurs à courant continu élaboré par l’académie de Caen, découvrir le principe de la commande MLI et la fonction d’un pont en H. A l’aide d’un moteur de recherche, découvrir ce qu’est un transistor MOSFET

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Identification des composants de commande des moteurs

Sur le schéma électronique figurant page 31 de la notice de fonctionnement, repérer les ponts en H, les « puces d’attaque de pont » ainsi que le microcontrôleur

Sur le système visualiser les transistors MOSFET et le microcontrôleur

Le moteurs tournent à 375 tr/min sous 24V (cf. doc constructeur)

Détermination de la vitesse de déplacement de l’ElektorWheelie

Déterminer quelle serait la vitesse de déplacement de l’ElektorWheelie dans ces conditions

Quelle doit être la valeur du rapport cyclique de la commande MLI pour que le système se déplace à la vitesse d’un piéton (5km/h)

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Vous avez terminé l’étude de la motorisation et de l’électronique de commande des moteurs.

Consignez vos résultats puis cliquer sur le cadre ci-dessous pour revenir à la page « organisation »

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Préparation de la Préparation de la présentation de vos présentation de vos

travauxtravaux

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Prescriptions générales :

Vous devez préparer une prestation orale de l’ordre de 10 minutes destinée à présenter vos travaux à vos camarades.

Cette présentation s’appuiera sur un diaporama projeté sur écran.

Elle comprendra:

•Une présentation du support d’étude

•Une présentation des recherches, mesures et manipulations effectuées

•Une présentation des résultats obtenus

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Conseils méthodologiques :

Le diaporama est un support pour votre prestation orale. Il vous permet d’apporter ce que vous ne pouvez exposer par la parole.

En conséquence :

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Prévoir :

•Photos

•Croquis

•Formules

•Résultas

•Courbes

•…

Éviter :

•Textes Constituer simultanément à vos diapositives un document de type « texte » sur lequel figure de façon synthétique (ne pas rédiger) ce qui doit être dit lors de la projection de chaque diapositive

Prescriptions particulières :

Pour l’ElektorWheelie, votre présentation comportera notamment les éléments suivants :

• Présentation du principe de fonctionnement du système

• Présentation des composants et de la structure de l’électronique de commande

• Présentation des composants et du fonctionnement de l’électronique de puissance

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