L’épluche pomme est un ustensile de cuisine que l’on...

PPE - Présentation TSSI 2008/2009 Lycée Jean Perrin

Présenté par :

SIMONNIN Thibaud

VICAIRE Maxime

PETCHINIOUCK Thomas

BARTHOMEUF Florent

L’épluche pomme est un ustensile de cuisine que l’on trouve dans toutes les maisons. Appareil quelque peu rustique et parfois contraignant d’emploi, cet appareil est très utile aurait besoin d’être remis au goût du jour.

En effet, cet appareil est basé sur la force musculaire. L’ homme actionne les manivelles ce qui fait tourner la pomme. Elle se trouve ainsi pelée, découpée et séparée de son trognon.

3PPE - Présentation TSSI 2008/2009

PPE - Présentation TSSI 2008/2009 4

Le but du PPE est de motoriser un système qui était fait pour fonctionner manuellement.

Comment intégrer une motorisation à ce système ?

Quels composants utilisés pour s’ adapter aux différentes contraintes ?

Quelles améliorations sont possibles sur le système existant pour augmenter le confort d’utilisation ?

Bête à corne5PPE - Présentation TSSI 2008/2009

Pomme pelée et découpée

Pomme à l’état naturel

L’épluche pomme

SADT

Peler et découper

Energie Electrique

C.R.E

& signaux lumineux

& épluchures


L’utilisateur

L’épluche Pomme

La pommeLe plan de

travail

Accessibilité & fonctionnalité

Milieu ambiant

Norme

Diagramme pieuvre

FP1

FC1

FC2

FC3

FC5FC6

FC7 EnergieFC4

FP1 : permettre { l’utilisateur de découper la pommeFC1 : s’adapter { tout type de pommeFC2 : doit être facilement utilisableFC3 : ne doit pas être trop volumineuxFC4 : doit s’adapter au courant EDF (220 V)FC5 : doit être aux normes ISOFC6 : doit résister { l’eau et { l’aciditéFC7 : doit être esthétique et permettre une utilisation simplifier


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Peler et decouper une

pomme A0

CouperPlacer la pomme

Faire tourner la pomme

Couper la pomme

A2 A21

A22

A23

Piques

Moteur

Lame

RécolterGuider les

peluresA3 A31

Bac à déchets

EplucherPlacer la pomme

Faire tourner la pomme

Peler la pomme

A1 A11

A12

A13

Moteur

Econome

Piques

FAST

PPE - Présentation TSSI 2008/2009

Le système utilise la force musculaire. L’homme tourne la manivelle qui entraine la rotation de la pomme et donc sa découpe. Une tige filetée permet de transmettre la rotation de la manivelle à la pomme.

Une lame placée dans l’alignement de la tige permet d’évider le trognon.Une seconde lame permet lors de la rotation et de l’avance de la pomme de la découper en spirale.

Une lame fixée sur un ressort permet d’éplucher la pomme. Lorsque la pomme tourne et avance, la lame enlève la peau.


L’objectif après amélioration est d’avoir un système motorisé et autonome. Grâce { un interrupteur et un moteur on pourra donc éplucher et découper la pomme sans force musculaire.

Pour cela il faut ajouter un rail pour supporter le moteur durant la découpe de la pomme.

Le système initial serait donc le même mais des améliorations seront apportées telles qu’un boitier électronique et un moteur.


Représentation 3D du modèle amélioré :


Lame pour le trognon

Lame pour couperEquerres de maintien

Tige filetée

Pièce de liaison

Motoréducteur & moteur

Rail Boitier contenant l’électronique

Schéma des pièces de l’épluche pomme


Les équerres qui soutiennent le rail ont été choisies en plastique car on souhaitait réaliser nos propres pièces.


Voici deux façons de plier les équerres.

La pièce de liaison entre le moteur et la tige filetée à été réalisée par notre groupe pour la partie conception et par notre professeur pour la partie réalisation.

On a préféré une pièce en plastique car elle peut se déformer, donc le système ne se trouve pas affecté par d’éventuelles torsions.

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Pour choisir un moteur qui répondait aux exigences nous avons eut recours à plusieurs tests.

Dans un premier temps il fallait savoir la vitesse à laquelle la pomme devait tourner. Elle ne devait être ni trop rapide pour éviter des problèmes d’épluchage et ne devait pas être trop lente pour répondre à un critère de confort.

Nous avons évalué que la vitesse de 2 tours par seconde convenait parfaitement.


Dans un second temps on voulais savoir quelle était la puissance maximale que devait fournir le moteur. Pour cette étude, nous avons utilisé un dynamomètre.

Grace à cela nous avons pu en déduire la force maximum que le moteur aurait pu fournir dans le pire des cas.



Calculs pour choix du moteur

Données : On souhaite, après avoir testé manuellement, une vitesse de rotation entre 1 à 2tr/sec maximum pour la tige . Donc Ns = 2tr/s = 120tr/minAprès le test du dynamomètre, on a F=50N avec r=6,2 cm.

Donc C = F.r = 50 * 0,062 = 3,1 N.mP = C. ω = C. πN/30 = 3,1 * π*120/30 = 39W

Après quelques recherches de moteurs, en prenant en compte une marge suffisante pour les rendements, nous avons choisi le moteur actuel qui a comme caractéristiques Nmot = 85 tr/min = 1.42 tr/s ce qui est dans notre intervalle du cahier des charges. De plus le couple de ce motoréducteur est suffisamment élevé (ne pouvant pas tourner l’axe de celui-ci à vide à la main) étant donné le rapport de réduction de 1/148.

Chaine d‘énergie :

Transformateur Moteur Engrenages

U = 230 V F = 50 Hz

U = 12 VI = 800 mAP = 9,6 W

ωMOT = 928 tr/min97 rad/s

PMOT = W

CS = 6 kg.cmVS = 12.7 mm/sωS = 85 tr/min

1.41 tr/sec

MOT =Pu/Pi ENG =0,95


V=Npas/60Pelec=UIPmeca=C.ω

En électronique il a fallu construire et imaginer un circuit permettant de répondre aux besoins du moteur mais aussi permettant de prévenir l’utilisateur. Il nous fallait donc des leds permettant d’indiquer ce que faisait le système.

Si le système est sous tension mais ne fait rien, une ledrouge s’allume.

Lorsque le système avance pour découper la pomme une ledverte s’allume.

Lorsque le système recule pour revenir dans sa position initiale une ledorange s’allume.



On peut voir ici quelques photos de la réalisation du boitier électronique

On voit ici le circuit électronique sous différents angles.

Voici le boitier contenant l’ électronique une fois terminé

Les soudures minutieuses.


Nous avons intégré à notre circuit électrique deux capteurs de fin de position.

Ces capteurs permettent de faire passer ou non le courant dans le pont en H, donc dans le moteur.

Ces capteurs sont primordiaux dans le circuit. En effet ils sont présents pour une raison de sécurité, si l’utilisateur ne vérifie pas le système, celui s’arrête automatiquement grâce aux capteurs et évite ainsi de faire forcer le moteur dans le vide.

En position repos, les capteurs laissent passer le courant puis lorsqu’ils sont actionnés, ils coupent le courant dans le pont en H.

Le pont en H est composé de relais et de deux bobines qui

fonctionnent selon la commande qu’on leur fournit. Une bobine

permet de faire circuler le courant dans un certain sens dans le

moteur, et l’autre bobine permet d’inverser le sens. Si aucune des deux bobines n’est actionnée, le

moteur ne tourne pas.


Le pont en H est un petit circuit électrique permettant d’inverser le sens du courant dans le circuit. Nous avons choisi d’acheter ce composant afin de pouvoir motoriser entièrement le système. En effet, après avoir terminé la découpe de la pomme, il faut reculer la tige donc inverser le sens de rotation du moteur.

M

Z

avance

recule

Z : haute impédance

Z

Z

+12 v

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Premier fonctionnement du projet :

Lors de la réalisation du projet plusieurs idées nous sont venues. On s’est placé du point de vue de l’utilisateur et on a pensé { :

- Un système qui découpe les pommes en quartiers, en étoileetc… Quitte { découper la pomme en spirale pourquoi ne pas ladécouper d’une autre manière.

- Un bac { épluchures. L’utilisateur n’aurait plus besoin deramasser les épluchures de la pomme.

- Un nouveau système de fixation pour l’ épluche pomme.

Malheureusement, faute de temps, nous n’avons pu réaliser toutes ces idées. Nous avons voulu réaliser à tout prix la motorisation.

Néanmoins, des maquettes 3D ont été réalisées.



Amélioration du système de fixation :

Nous avons donc imaginé un autre système permettant de fixer le système sur la table, étant donné le poids { supporter (moteur, rail, boitier électronique …).

Après plusieurs essais du système, il se peut qu’il glisse sur la table étant donné les forces exercées dessus. On a aussi constaté que la ventouse n’était pas toujours efficace en fonction des supports sur laquelle on la mettait.

Ceci est assez contraignant car il faut donc tenir l’épluche pomme pour l’utiliser. De plus avec la motorisation, le poids a augmenté.


Le bac à déchets

Après plusieurs tests, nous avons eu l’idée de créer ce bac { déchets.

En effet, après l’utilisation il faut nettoyer la table car les épluchures de la pomme sont tombées dessus.

Avec le bac à déchets, les épluchures tomberaient directement dedans et cela éviterait ainsi de nettoyer le support.

Nous avions l’idée de le créer en plastique et de le fixer au système { l’endroit ou tombent les épluchures de pomme.

Malheureusement, par faute de temps, nous n’avons pas pu réaliser cette amélioration.


On voit très clairement sur cette photo que l’utilité d’un bac { déchets n’est pas négligeable .

Effectivement les épluchures de pomme si celle-ci est juteuse vont salir fortement le plan de travail.


Notre première idée pour améliorer la ventouse initialement prévue a été l’utilisation d’un serre-joint qui remplace la ventouse, afin de mieux accrocher le système à la table.

Cette amélioration n’a toute fois pas été retenue pour plusieurs raisons:- l’obligation d’être au bord d’une table (contrainte supplémentaire)- le temps de serrage du serre-joint qui est plus long que la ventouse.- le fait que le poids du système ne soit pas réparti uniformément.

Le serre-joint

Nous avons donc mis au point une maquette 3D de l’anneau découp’:

Cet anneau se fixerait { la place de la lame d’origine. Il est constitué d’un anneau extérieur fixe par rapport au bâtit et d’un anneau centralequi lui est mobile grâce à un système de roulement à billes.

billes

Anneau exterieur

Anneau interieur

Anneau découpe trognon

Lames


Lorsque la pomme arrive en contact avec l‘anneau, celui ci se met a tourner à la même vitesse que le fruit.La pomme se trouve ainsi découpée en la forme souhaitée.



L’étude de ce projet nous a donc permis d’améliorer largement le système, qui est dorénavant motorisé et fonctionne seul. Beaucoup d’idées nous sont venues afin d’améliorer le confort, mais après une analyse de chaque idée, seules quelques unes ont été jugées utiles et retenues.

Il y a eu beaucoup de transformations du système qui a nécessité un grand investissement de l’équipe et après beaucoup d’efforts, nous avons un projet qui est bien fini et qui permet de se rendre compte de l’évolution d’utilisation de l’épluche pomme.

Nous avons trouvé ce projet très intéressant et pensons avoir respecté parfaitement le cahier des charges. De plus, l’avantage de nos solutions retenues est le prix, avec un coût total de l’appareil avoisinant les 50€ ce qui est extrêmement compétitif sur le marché (étant donné que les système similaires sont vendus aux alentours de 200€).

Nous sommes donc tous très ravis de l’analyse que nous avons effectuée ainsi que de notre maquette réalisée.


Nous souhaitons remercier les personnes qui nous ont permis de réaliser ce projet :

Monsieur Trouillard, notre professeur de mécanique, qui nous a aidélorsque nous avions des questions d‘ordre technique et pratique.

De même nous voulons remercier Madame Douzet, notre professeur d‘électroniquequi par ses connaissances dans ce domaine nous a guidés lors de la réalisation du montage d‘électronique.

Nous souhaitons aussi remercier le magazinier pour son aide qui nous a été précieuse. Anisi que le lycée pour nous avoir permis la réalisation de ce projet.

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