Circuit logique combinatoire : Circuit dont la sortie dépend uniquement des entrées actuelles
- Identifier les portes logiques du circuit
- Établir la table de vérité complète
- Déterminer l'expression logique de la sortie
- Simplifier l'expression si possible
- Interpréter la fonction logique
Le circuit comporte : une porte AND (A.B), une porte NOT (A̅), une porte AND (A̅.C), et une porte OR
| A | B | C | A̅ | A.B | A̅.C | S |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
La sortie S est : S = (A.B) + (A̅.C)
Ce circuit réalise une fonction logique qui active la sortie selon certaines combinaisons d'entrées
Le circuit logique a pour expression S = A.B + A̅.C, fonctionnant selon la table de vérité ci-dessus
• Portes logiques : AND, OR, NOT sont les éléments de base
• Table de vérité : Représente toutes les combinaisons possibles
• Expression algébrique : Permet la simplification et l'optimisation
Capteur de température : Convertit la grandeur physique température en signal électrique
Les capteurs de température courants :
- RTD (Pt100, Pt1000) : Résistance variant avec la température
- Thermocouples : Générent une tension proportionnelle à ΔT
- Thermistances : Résistance fortement dépendante de la température
- Capteurs intégrés (DS18B20) : Numérique direct
Le signal du capteur est souvent faible et nécessite amplification et conditionnement
Le capteur est connecté à un microcontrôleur qui :
- Lit la valeur mesurée
- Applique une conversion (analogique → numérique)
- Compare à une consigne
- Active une action corrective si nécessaire
Le capteur convertit la température en signal électrique, conditionné puis traité par le système
• Linéarité : Certains capteurs nécessitent une linéarisation
• Plage de mesure : Choisir le capteur selon les conditions d'usage
• Précision : Le conditionnement influence la précision finale
Automate Programmable (PLC) : Micro-ordinateur industriel pour la commande de processus
Capteurs, interrupteurs
Processeur, RAM, ROM
Relais, contacteurs
Un PLC lit les entrées, exécute le programme, et commande les sorties
Les langages standards pour PLC :
- LADDER (langage à contacts)
- FONCTION BLOCK DIAGRAM (FBD)
- STRUCTURED TEXT (ST)
- SEQUENTIAL FUNCTION CHART (SFC)
Commande d'un moteur par capteur de présence :
- Quand le capteur détecte un objet (entrée = 1)
- Alors le moteur s'active (sortie = 1)
- Pendant un temps déterminé
- Jusqu'à disparition de l'objet
L'automate lit les capteurs, exécute la logique de commande, et active les actionneurs
• Sécurité : Les programmes doivent intégrer les fonctions de sécurité
• Fauteuil : Le système doit être en sécurité en cas de panne
• Fiabilité : Les PLC sont conçus pour un fonctionnement 24/7
Système d'éclairage intelligent : Automatise la commande des luminaires selon des critères
Un système d'éclairage automatique comprend :
- Capteur de luminosité (LDR, photodiode)
- Microcontrôleur (Arduino, Raspberry Pi)
- Module de puissance (relais, TRIAC)
- Luminaires (LED, lampes)
- Alimentation électrique
Le microcontrôleur compare la luminosité mesurée à un seuil
Si Luminosité < Seuil, alors allumer les lampes
Algorithme simplifié :
- Lire la valeur du capteur de luminosité
- Comparer avec le seuil prédéfini
- Si inférieur, activer la sortie vers le relais
- Attendre un délai pour éviter les oscillations
- Répéter le processus
Le système commande automatiquement l'éclairage selon les conditions ambiantes
• Économie : Réduction de la consommation énergétique
• Automatisation : Fonctionnement sans intervention humaine
• Sécurité : Maintien de l'éclairage dans des conditions critiques
Convertisseur Analogique-Numérique (ADC) : Transforme un signal continu en valeur discrète
Un ADC convertit un signal analogique en une valeur numérique :
- Échantillonnage : Prise de mesure à intervalles réguliers
- Quantification : Affectation d'une valeur discrète
- Encodage : Conversion en code binaire
Les paramètres clés d'un ADC :
- Résolution : Nombre de bits (8, 10, 12, 16 bits)
- Plage d'entrée : Tension d'entrée maximale (0-5V, 0-3.3V)
- Temps de conversion : Durée de la conversion
- Fréquence d'échantillonnage : Nombre de conversions/s
Pour un ADC 10 bits avec une plage de 0 à 5V :
- Nombre de valeurs possibles : 2¹⁰ = 1024
- Résolution : 5V / 1024 = 4.88 mV par pas
- Si le capteur mesure 2.5V, la valeur numérique est : 2.5V / 4.88mV ≈ 512
L'ADC convertit le signal analogique en valeur numérique selon sa résolution
• Théorème de Shannon : Fréquence échantillonnage ≥ 2 × fréquence max signal
• Résolution : Plus de bits = meilleure précision
• Plage d'entrée : Ne pas dépasser les limites pour éviter la saturation
- Capteurs : Température, pression, déplacement, lumière, humidité
- Conditionneurs : Amplificateurs, filtres, convertisseurs
- Microcontrôleurs : Arduino, Raspberry Pi, PIC, AVR
- Automates : PLC Siemens, Schneider, Allen Bradley
- Interface HMI : Écrans tactiles, pupitres de commande
- Communication : Protocoles Modbus, Ethernet, CAN
- La chaîne d'acquisition suit toujours le même schéma : capteur → conditionnement → conversion
- La précision du système dépend de la précision de chaque composant
- Les systèmes embarqués doivent être optimisés en temps et en espace
- La sécurité fonctionnelle est primordiale dans les applications critiques
- La maintenance et la mise à jour doivent être prévues dès la conception
