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Mécanique des fluides

Maxicours vous propose de decouvrir un extrait de quelques cours de Mécanique des fluides. Pour proposer un accompagnement scolaire de qualite en Mécanique des fluides, toutes nos ressources pédagogiques ont été conçues spécifiquement pour Internet par des enseignants de l'Education nationale en collaboration avec notre équipe éditoriale.

Commandes automatiques  

 Commandes automatiques

Dans un circuit pneumatique certaines commandes exigent une combinaison de signaux, tandis que d'autres sont conditionnelles à une période d'attente ou à une pression déterminée. Pour faciliter la commande de ces signaux, il existe des composants particuliers qui remplissent des fonctions bien précises.

Dans cette étude, vous étudierez :

  • des circuits à postes de commandes multiples,
  • des circuits à sélection de séquence manuelle ou automatique,
  • des circuits commandés en fonction du temps ou en fonction de la pression.

Fonction "OU" (ou opérateur)

La fonction "OU" sert à la commande d'un pré-actionneur à partir de plusieurs endroits. On peut penser à un exemple courant, comme la commande d'ouverture et de fermeture d'une porte à l'aide de boutons-poussoirs installés de chaque côté de la porte.

La commande d'ouverture ou de fermeture peut se faire d'un côté ou de l'autre de la porte. Pour réaliser cette fonction, on ne peut toutefois pas interconnecter deux distributeurs de commande 3/2 NF 1SM et 2SM par un simple raccord en "T" vers le signal de pilotage 1D (14) d'un pré-actionneur 1D, comme le montre la figure 3.43.

Figure 3.43    Erreur de connexion.

Si l'on branche les deux distributeurs de cette façon et que l'on actionne l'un des deux distributeurs, l'air s'échappera par le chemin le plus facile, soit par l'orifice d'échappement du deuxième distributeur. Il est donc nécessaire de remplacer le raccord en "T" par une cellule OU ou un sélecteur de circuit, qui dirigera le premier signal reçu vers le distributeur de puissance du vérin.

Sélecteur de circuit

Le sélecteur de circuit a pour fonction de permettre à un distributeur de recevoir un signal provenant de deux endroits différents. L'un ou l'autre des signaux d'entrée atteint la sortie, de sorte qu'un "OU logique" correspond à la sélection d'une entrée parmi plusieurs (figure 3.44).

Figure 3.44    Sélecteur de circuit.

Le sélecteur de circuit laisse circuler l'air comprimé de l'orifice 1 ou 3 vers 2. Simultanément, la bille (ou un clapet interne) obture l'orifice d'entrée opposé. Si les deux signaux d'entrée sont présents, celui ayant la pression la plus forte sera dirigé vers la sortie. Pour l'exemple de la figure 3.45c la circulation d'air s'installe entre l'orifice 3 (entrée) et l'orifice 2 (sortie).

La figure 3.45 démontre qu'il est possible de faire sortir la tige d'un vérin à l'aide de deux signaux différents, venant des distributeurs 3/2 NF identifiés par 1SM et 2SM. Ces signaux doivent passer par le sélecteur de circuit 1N (figure 3.45a) ou la cellule OU 1K (figure 3.45b), qui donne priorité au premier signal reçu.

Figure 3.45    Fonction OU : sélecteur de circuit - cellule OU.

De plus, si l'on veut acheminer plusieurs signaux vers une même sortie, on doit monter en série plusieurs sélecteurs de circuit, puisque chaque sélecteur de circuit ne comporte que deux entrées. La figure 3.46a montre l'interconnexion de plusieurs sélecteurs de circuit, alors que la figure 3.47b met en œuvre des cellules OU.

Figure 3.46    Branchement de plusieurs sélecteur des circuits - cellules OU.

Figure 3.47    Cellule OU.

Cellule OU

Le principe de fonctionnement de la cellule OU vous est présenté par la figure 3.47c. Le signal de sortie 3 est présent dès qu'un signal de pression (d'entrée) 1 OU 2 est présent (ou les deux simultanément) d'où l'équation : 3 = 1 + 2.

Ce type de montage permet d'augmenter le nombre de signaux disponibles pour une même commande.

Raccordement en parallèle

Il est parfois possible d'obtenir une fonction OU en utilisant des clapets anti-retour sur un raccordement en parallèle (figure 3.48).Par contre, il faut faire preuve de vigilance, car la pression du signal émis ne peut plus s'échapper par les orifices des distributeurs 1SM et 2SM. L'air devient emprisonné de l'autre côté des clapets et ne peut donc pas servir d'impulsion de pilotage à un pré-actionneur.

Figure 3.48    Raccordement en parallèle.

 

Fonction "ET"

Il est nécessaire, dans certains circuits pneumatiques complexes, qu'un distributeur reçoive simultanément deux signaux différents pour exécuter une fonction. Une façon de s'assurer que ces signaux sont tous deux présents consiste à faire appel à un composant du nom de cellule ET.

Cellule ET

Le principe de fonctionnement : de la cellule ET vous est présenté par la figure 3.49c. Le signal de sortie 3 ne peut être présent que si les signaux de pression 1 ET 2 (d'entrée) sont présents simultanément : 3 = 1 • 2.

Figure 3.49    Cellule ET.

Sélecteur à deux entrées

Le sélecteur à deux entrées, tel qu'il est représenté à la figure 3.50, permet d'obtenir une sortie en 2 à la seule condition qu'un signal de pression soit présent aux deux entrées (1A, 1B). En présence d'un seul signal, le passage est bloqué. Lorsque les deux entrées sont soumises à des pressions différentes, c'est la plus faible qui l'emporte, c'est-à-dire que la communication est établie entre cette entrée et la sortie 2.

Figure 3.50    Sélecteur à deux entrées (fonction ET).

Raccordement en série

Il existe une manière de raccorder les composants qui permet d'éviter d'avoir recours à une cellule ET. Prenez l'exemple de la commande d'une presse. Pour des raisons de sécurité, la personne qui fait fonctionner la machine doit actionner, à l'aide de chacune de ses mains, les boutons-poussoirs placés de chaque côté de la presse.

Comme les deux distributeurs doivent être actionnés simultanément, il devient impossible de se faire écraser les mains. Si l'on relie les deux distributeurs en série, on obtient un résultat identique à celui du fonctionnement d'une cellule ET. On peut aussi dire que le raccordement en série est plus efficace, car il compte un composant en moins. La figure 3.51 permet de comparer les deux méthodes.

Figure 3.51    Fonction ET.

Par ailleurs, si un distributeur, qui fait partie d'une fonction ET, doit commander plus d'une action à la fois (rentrée de la tige d'un vérin et départ d'un moteur, par exemple), il faut faire en sorte que le signal de ce distributeur soit disponible en tout temps.

On peut procéder de deux façons :

- placer le distributeur 2S0 en question comme le premier élément en série de la fonction ET (figure 3.52a) ;

- employer un distributeur 3/2 à pilotage pneumatique 3D comme élément intermédiaire (figure 3.52b).

Figure 3.52   Agencement des distributeurs d'une fonction ET.

 

Commande automatique d'un poste marche-arrêt

Dans un circuit, il s'avère parfois utile de simuler le "maintien" du geste de presser sur un bouton-poussoir.

A l'image d'un contact de maintien sur un schéma électrique, il existe une manière de raccorder les composants pneumatiques pour concevoir un poste marche-arrêt.

Ce poste à boutons-poussoirs permet de mémoriser la commande d'un signal fugitif afin d'alimenter, entre autres, un dispositif à rappel par ressort.

Poste à arrêt prioritaire

Un bouton-poussoir SM commande la marche de l'automatisme et un autre SU en commande l'arrêt (figure 3.53). Si l'on actionne simultanément les deux boutons-poussoirs, la circulation de l'air est interrompue et provoque l'arrêt du système. L'action sur le bouton-poussoir d'arrêt SU prédomine, d'où l'appellation de poste à mise à l'arrêt prioritaire. La plupart des systèmes font usage de ce genre de poste de commande.

Figure 3.53    Système avec mise à l'arrêt prioritaire.

Poste à marche prioritaire

Au contraire, en modifiant l'emplacement du bouton-poussoir d'arrêt SU, on obtient un poste de commande avec la mise en marche prioritaire (figure 3.54). L'action sur le bouton-poussoir de mise en marche SM prédomine sur l'autre.

Figure 3.54    Système avec mise en marche prioritaire.

Notez qu'avec ces deux postes de commande (arrêt ou marche prioritaire), le pré-actionneur peut alimenter n'importe quel autre dispositif.

Poste manuel-automatique

La plupart des systèmes industriels doivent être conçus de manière à pouvoir fonctionner en mode de marche automatique. En remplaçant l'intervention humaine par des capteurs, il devient possible de réaliser une séquence de manière automatique. La figure 3.55 vous présente le schéma "cycle pendulaire" pour un vérin à double effet.

Figure 3.55   Cycle pendulaire d'un vérin à double effet.

L'activation du bouton SM (distributeur 3/2 à levier, deux positions maintenues) autorise le déroulement du cycle :

- le capteur 1S0 est actionné lorsque la tige du vérin est rentrée. Il reçoit la pression du bouton SM et transmet l'information 1D+ au distributeur 1D ;

- la tige du vérin sort, mouvement 1C+ ;

- le capteur 1S1 est actionné lorsque la tige du vérin se trouve en fin de course. Il transmet l'information 1D- au distributeur 1D ;

- la tige du vérin rentre, mouvement 1C-.

Le cycle se déroule, en marche automatique tant que SM est actionné, position 1.

Sur un schéma les appareils sont représentés chacun dans la position fonctionnelle qu'il occupe à l'état initial de l'installation. Sur le schéma de la figure 3.55, le capteur 1S0 est actionné en position initiale. Il faut donc tracer le distributeur 3/2 NF à commande par galet en position d'actionnement en respectant les règles suivantes :

- indiquer par une ligne que le distributeur est actionné ;

- repérer les orifices (pression, échappement) du distributeur sur la case qui correspond à l'état 1 (position d'actionnement). La figure 3.56 montre deux distributeurs en position d'actionnement au départ.

Figure 3.56    Distributeurs en position d'actionnement.

Poste avec marche cycle par cycle et marche automatique

Le bouton 1SM commande la marche cycle par cycle alors que le bouton 2SM autorise la marche automatique, ce que vous présente la figure 3.57.

Figure 3.57    Poste manuel-automatique.

 

Commande en fonction du temps

La commande en fonction du temps signifie que le signal est contrôlé par le temps de réponse à un commandement donné. Pour obtenir un bon résultat, il est nécessaire d'utiliser un temporisateur pneumatique, qui sera situé entre le capteur de commande (signal) et le composant qui reçoit l'information, exemple d'un pré-actionneur.

Temporisateur pneumatique

Le temporisateur pneumatique est un appareil employé pour retarder l'arrivée d'un signal pendant un laps de temps préalablement déterminé.

Un temporisateur, schéma technologique figure 3.59, est constitué de trois éléments

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