Partie spécifique - Partie B · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole Candidat libre - ITEC 2021

Mise en situation

La rénovation des locaux et des vestiaires a aussi été l'occasion de changer les casiers. Le choix s'est porté sur des casiers informatisés et automatisés, sécurisés par détecteurs anti-effraction, fonctionnant avec des badges RFID. Ce système comporte plusieurs avantages:

C'est un système sûr

Serrures entièrement intégrées et invisibles portes fermées pour être protégées contre le vandalisme.

Serrures équipées de moteur et non d'électro-aimant afin de résister aux chocs

C'est un système fiable

Fonctionne sur secteur. Une alimentation de secours sur batterie permet le fonctionnement des contrôleurs et des serrures.

Sans ces alimentations de secours, le fonctionnement des serrures est interrompu. Les casiers restent en l'état ouvert ou fermé et fonctionnent de nouveau dès la remise sous tension – comme s'il n'y avait pas eu de coupure.

Tous les éléments du système de contrôle des casiers sont prévus pour fonctionner dans une atmosphère humide et chlorée.

Des serrures électriques (objet de cette étude) équipent chaque porte de casier. Elles sont motorisées.

DTS1 - Structure de la serrure (pièces principales)

PARTIE B: Quel moteur choisir pour la serrure ?

Dans cette étude, on considère les liaisons comme parfaites.

La courbe tracée sur le document réponse DRS3 représente l'évolution du couple moteur en fonction du temps.

Question B.1 DRS3.

Indiquer à quelles positions 1, 2 et 3 correspondent les 3 schémas a), b) et c) du tableau du DRS3.

Relever le temps nécessaire au déverrouillage du système.

Question B.2 DRS3.

Le déverrouillage du verrou nécessite l'application d'une force de $6{,}4\text{ N}$ de l'excentrique sur le coulisseau.

Tracer cette force en son point d'application sur la figure a) du document réponse DRS3 en utilisant l'échelle $1\text{ cm}: 2\text{ N}$.

Calculer le couple $C$ que le servomoteur doit fournir pour entraîner la translation complète du coulisseau dans cette position.

Reporter cette valeur sur le graphique du document DRS3.

Question B.3 DRS3.

Justifier la forme de la courbe, en expliquant pourquoi la valeur du couple $C$ diminue puis augmente deux fois.

Les contraintes à prendre en compte pour choisir un moteur sont les suivantes:

dimensions disponibles au logement du servomoteur: $1{,}5 \times 2{,}3 \times 3{,}9\text{ cm}$

couple moteur nécessaire au déverrouillage de la serrure: $0{,}025\text{ N}\cdot\text{m}$

déplacement angulaire de l'excentrique: $222^\circ$

Moteurs à disposition:

Servomoteur

Vitesse

Couple

Course angulaire

Prix (€)

Dimensions (mm)

Poids (g)

(RPM)

(N·m)

1

min

49

0,77

$2\times 180^\circ$

9,71

14,5 x 21 x 35,6

32

max

58

0,85

2

min

55,6

1,4

$2\times 90^\circ$

6,20

20,2 x 38 x 40,5

56

max

62,5

1,52

3

Min

58,8

1,37

$2\times 180^\circ$

26,82

13 x 20,5 x 38,5

59

Max

71,4

1,67

4

Min

78

0,35

$2\times 180^\circ$

8,45

18 x 21 x 29

28

Max

96

0,38

5

Min

104

0,12

$2\times 60^\circ$

1,06

12,6 x 18 x 23,2

9

max

130

0,15

Question B.4 DRS3.

Choisir le moteur le plus adapté aux besoins.

Justifier votre choix.