Exercice Sous-partie 3 - Questions 1.15 et 1.16 · Bac Sciences de l'Ingénieur Métropole 2026 (sujet 1)

Sous-partie 3

Contrôle de la direction

L'objectif de cette sous-partie est de valider la chaine d'acquisition de l'angle du volant ainsi que la transmission sans fil de cette mesure.

Le poste de pilotage permet à l'utilisateur de choisir sa vitesse, sa direction et de visualiser différentes informations sur un écran, notamment le niveau de batterie et la vitesse. Le diagramme partiel des exigences de la partie pilotage est présenté figure 12.

Le volant, manœuvré par le pilote, entraîne un système poulies-courroie. La poulie réceptrice est reliée à un codeur incrémental qui génère 100 impulsions par tour. Ces impulsions sont comptées par un microcontrôleur, qui fournit une information de direction sous la forme d'un entier codé sur 8 bits, image de la position du volant. Cette information est ensuite transmise via une liaison sans fil à l'unité arrière. Celle-ci contrôle un vérin qui oriente le moteur électrique, permettant ainsi de diriger le bateau. La figure 13 illustre cette chaine d'acquisition de l'angle volant.

Pour compter les impulsions, il est nécessaire de connaître le sens de rotation du volant. Ce sens permet de déterminer s'il faut incrémenter ou décrémenter le compteur d'impulsions Nvolant. Pour cela, le codeur incrémental fournit deux trains d'impulsions décalées d'un quart de période (figures 14 et 15).

Le codeur incrémental est composé d'un disque et de deux capteurs optiques A et B. Le disque dispose de parties pleines et de parties ajourées.

Lorsque le disque tourne les capteurs A et B fournissent des signaux carrés décalés d'un quart de période qui permettent de connaitre précisément la position du disque et donc du volant.

Le comptage ou décomptage se fait sur le front montant de A.

Le comptage se fait lorsque le volant tourne dans le sens anti-horaire et le décomptage dans le sens horaire.

Le chronogramme du DR3 représente une capture partielle faite à l'oscilloscope de la transmission de l'angle du volant entre le poste de pilotage et la propulsion (située à l'arrière du bateau).

Cette transmission sans fil utilise la modulation FSK. Dans cette modulation, une fréquence élevée correspond à un niveau logique haut (1) et une fréquence plus faible correspond à un niveau logique bas (0). Le bit de poids faible est transmis en premier.

De plus, afin de vérifier que la transmission s'est effectuée correctement, l'émetteur ajoute à la suite de la donnée un bit de parité de manière à ce que le nombre de bits à 1 transmis soit toujours pair.

Question 1.15

Compléter le tableau du DR3 en indiquant les niveaux logiques de la donnée lors de la transmission. En déduire la valeur transmise en binaire puis en hexadécimal ainsi que la valeur du bit de parité.

Niveaux logiques de la donnée (transmis LSB en premier)

Parité

LSB (b0)

b1

b2

b3

b4

b5

b6

MSB (b7)

Bit de parité

?

Question 1.16

En plus de la direction, le poste de pilotage transmet la vitesse souhaitée à la chaîne de propulsion. En retour, les informations de vitesse du moteur et du niveau de charge de la batterie sont transmises. Chacune de ces informations est codée sur 9 bits (8 bits de données + 1 bit de parité), à une vitesse de transmission de 8 kbit·s⁻¹. Lors de l'envoi, une pause de 10 ms est effectuée entre deux informations successives. La transmission des informations se fait en continu.

Calculer la durée totale de transmission d'une salve de ces quatre informations, et montrer que la fréquence est de 22,5 transmissions par seconde.