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Projet Personnel Encadr Station Mto Vantage Pro 2Anne 2011-2012
Composition du groupe : BERNABEU Charles MARIN Anthony PEREIRA Alexandre
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Problmatique : Comment visualiser les paramtres mto direction du vent et pluviomtrie sur un cran LCD partir des capteurs extrieurs ? Comment rduire les frottements sur laxe de la girouette afin dassurer une meilleure prcision ?
Prsentation du systme La station mto sert rcuprer des donnes de latmosphre ambiante et les communiquer, via un cran LCD ou via une connexion internet. Les stations mtos se sont banalises au cours des dernires annes, tant aujourdhui utilis autant par des particuliers que des professionnels. Elle permet de transmettre son utilisateur des donnes climatiques importantes comme la temprature, la prcipitation, la direction et la vitesse du vent, la pression atmosphrique, qui permettent un bilan affin des prvisions mtorologiques venir, ou passes. Dans notre cas, on soccupera seulement des informations de pluviomtrie et de direction du vent.
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SommaireIntroduction.pag e1 I - Analyse Fonctionnelle.. .page 4 I.1 Expression fonctionnelle du besoin.. page 5 I.2) Chaine dinformation..page 6 I.3) FAST..page 6 II - Etude Electronique........................page 7 II.1) Dveloppement du programme........page 8 II.2) Algorigramme simplifi........page 8 II. 3) Les capteurs : Acqurir les informations..page 9 II.4) Carte lectronique.page 10 II.5) Ralisation du programme Flowcode ......page 11 III - Etude Mcanique..page 14 III.1) Solution actuelle. page 15 III.2) Etude de la solution concevoir. ....page 15 III.3) Ralisation de la solution technique...page 17 Conclusion.page 20
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Analyse Fonctionnelle
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I.1 Expression fonctionnelle du besoin
Atmosphre
Utilisateur
Station Mto
Obtenir des informations mtorologiques
Voici une manire simple de lire ce diagramme, il rpond trois questions : A qui le produit rend-il service ? Le produit rend service lutilisateur Sur quoi agit le produit ? Le produit agit sur latmosphre
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Dans quel but ? Dans le but de dobtenir des informations mtorologique
I.2) Chaine dinformation
I.3) FASTLe F.A.S.T (Function Analysis System Technic) est un outil danalyse fonctionnelle dans lequel les fonctions sont places dans un enchanement logique en rpondant trois questions : pourquoi ? Comment ? Avec quoi?
Lire les informations de mtorologie (pluie et direction du vent)
Obtenir les informations mto
Obtenir la direction du vent sur une girouette
Utiliser un capteur dangle
Potentiomtre
Mesurer la pluviomtrie avec un auget
Utiliser un capteur qui compte les basculements
Interrupteur lame souple
Afficher les informations sur un cran LCD
Traiter les informations fournies par les capteurs
Utiliser un microcontrleur
PIC16F877 A
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Etude Electronique
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II.1) Dveloppement du programme
II.2) Algorigramme simplifiInitialisation
Acqurir les informations des capteurs
Convertir les informations des capteurs
Transmettre ces informations lautre carte mre
Attendre 1 seconde
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II. 3) Les capteurs : Acqurir les informationsII.3.1) Principe de fonctionnement du potentiomtre255 Nord 0Direction du vent
Tension +8V
Remarque : Le potentiomtre est reli la girouette.
Il y a un lger angle mort, nous avons choisi de le compter comme appartenant au Nord. La tension mesure la sortie du capteur est proportionnelle la direction du vent. Elle est convertie en octet (0 255) via la fonction ADC sous Flowcode.
II.3.2) Principe de fonctionnement de lILS (Interrupteur lame souple) A chaque basculement de lauget, linterrupteur lame souple permet le passage du courant un court instant. Ainsi une tension est dtecte un court instant tous les 0,2mm de pluie tombs. Ainsi on compte les basculements effectus dans une variable sous Flowcode.PPE - Dossier Technique Page 9
Il faut 5 basculements pour quun millilitre deau se soit coul.
II.4) Carte lectronique
Cartes mres :
Caractristiques microcontrleur : PIC 16F877A Mot : 3F3A Frquence : 10240000 Hz Bauds : 4915 Bps
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On analyse les ports de rception de donnes via le schma de la carte mre fourni dans la documentation. Port B bit 3 : Alimentation du potentiomtre Port A bit 1 : Rception de la tension du potentiomtre reli la girouette (direction du vent). Port B bit 0 : Reli lILS, on reoit un front montant sur chaque basculement de lauget et on lance une interruption de programme
II.5) Ralisation du programme flowcode
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Montage ncessaire linjection du fichier Flowcode
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Etude Mcanique
III.1) Solution actuelleLe guidage en rotation actuel est effectu par un contact direct entre les pices. Nous utilisons deux coussinets de petites tailles afin dviter le rotulage et aussi de diminuer au maximum la surface de contact entre laxe et les coussinets et ainsi diminuer les frottements et donc une perte de rendement.
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III.2) Etude de la solution concevoirVoici un tableau rcapitulatif des avantages/inconvnients de chaque solution : Vitesse de Encombrement Rendement Prix rotation maxi Contact direct
+
+++
+
+++
Paliers lisse
++
++
++
++
Roulements +++ bille
+
+++
+
Notre solution doit : Rduire les frottements Rsister aux conditions mtorologiques particulires, sable, vent important, tanchit Supporter des vitesses modres Etre peu encombrante et rsister des charges lgres Ncessiter un bon guidage
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On a donc opt pour un montage de coussinets polymres ainsi quun axe en acier inoxydable pour des raisons dtanchit et dencombrement. De bons roulements bille prsentent srement des coefficients de frottements trs faibles, cependant pour les rendre tanches et donc rsistant aux conditions climatiques extrieures, les joints ncessaires augmentent normment ces couples de frottement. Ainsi pour les besoin de notre systme, 2 coussinets accompagns dun paulement pour faciliter le montage conviennent parfaitement. Afin de protger les coussinets des lments extrieurs (poussire, sable, pluie) nous avons opt pour un chapeau anti poussire et prcipitations . Les avantages des coussinets sont donc notables car ils ont une bonne tolrance aux dfauts gomtriques, la salet, aux conditions climatique, ont des couples relativement faible, et ne ncessite aucune lubrification. On peut donc garantir un fonctionnement efficace sur plusieurs annes.
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III.3) Ralisation de la solution techniqueAprs avoir tudi les offres des constructeurs nous avons pu choisir un coussinet rpondant a toutes ces caractristiques. Nous modifions la girouette en y crant un trou pour y insrer laxe, nous montons les coussinets serrs sur lalsage et crons des paulements afin dviter la fuite ou bien le rotulage des coussinets Coussinet retenu : CSB-EPB3 (CSB Bearings) Spcificits : Fonctionnement sec Sans entretien Faible coefficient de frottement Grande capacit de charges Excellente rsistance la corrosion et aux poussires Trs grande rsistance aux chocs et aux vibrations Adapt aux charges dangle Faible usure
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Faible poids Dimensions du coussinet :
On utilise Solidworks pour modliser la pice. Ainsi nous crons deux coussinets, de dimensions adaptes et nous modifions larbre en y ajoutant un paulement et une extrusion du diamtre des coussinets. Les dimensions du roulement sont choisies afin de supporter des charges importantes dans les conditions les plus extrmes. Le facteur pV nous a permit dtablir des vitesses maximales de vent dpassant les 120km/h, qui est largement suffisante sur une grande partie du globe.
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ConclusionA l'issue des PPE, le groupe a rpondu aux problmatiques proposes et ainsi nous avons rpondu aux attentes. Ces solutions sont viables et rpondant aux problmatiques. Le microcontrleur est correctement programm et laffichage sur lcran LCD est fonctionnel. Les coussinets rpondent aux contraintes et effectuent leurs rles convenablement. Le choix du guidage en rotation a t effectu pour une meilleure dure de vie et un prix rduit de la station mto. Les informations visibles sur lcran LCD rpondent entirement la problmatique. L'objectif que nous nous tions fixs a t atteint : tre capable de mettre en place et de comprendre le fonctionnement dune station mto, ainsi que d'analyser ces diffrents constituants mcaniques et lectroniques.
SourcesCours sur les coussinets http://barreau.matthieu.free.fr/cours/Liaisonpivot/pages/palier-1.html Fabricant de coussinets http://shop.hpceurope.com/fr/ Cours dlectronique http://sitelec.org/flash/ils.htm Wikipdia (Normes des diagrammes, FAST..) http://www.wikipedia.fr/ CSB Bearings : http://www.csb-bearings.fr
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