OUVRE PORTAIL FAAC
DOSSIER PEDAGOGIQUE

DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT

I Ø Descriptif global :
	I.1.ØMise en situation du système «Ouvre-Portail Automatique FAAC »
	I.2.ØFonction d’usage du système «Ouvre-Portail Automatique FAAC »
II.Ø Description:
	II.1.Ø Position du portail par rapport au pilier
	II.2.Ø Caractéristiques numériques II.3.Ø Source d'énergie
III Ø Fonctionnement:
	III.1.Ø Structure du système
	III.2.Ø Graphe de coordination des tâches III.3.Ø Commande III.4.Ø  Principes de fonctionnement de la partie mécanique

CARACTERISTIQUES IMPOSEES

I Ø Caractéristiques fonctionnelles
II Ø Caractéristiques opérationnelles
III Ø Contraintes diverses
	III.1.Ø Solution aérienne
	III.2.Ø Solution souterraine III.3.Ø Contraintes communes
IV Ø Interfaces
	IV.1.Ø Avec la maçonnerie	1
	IV.2.Ø Avec le portail

ANALYSE FONCTIONNELLE

I Ø Analyse fonctionnelle:
	I.1 Ø Actigramme A-0
	I.1 Ø Actigramme A0
IIØ.Fonction d’usage du « Bloc de commande ‘Intelligent Control’ »
	II.1.Ø Présentation :
	II.2.Ø Schéma fonctionnel de degré 1 du « Bloc de commande ‘Intelligent Control’ »
IIØDescription des fonctions du « Bloc de commande ‘Intelligent Control’ »
	III.1 Ø. Fonction Principale FP1 « Acquisition des informations de fonctionnement »
	III.2.Ø Fonction Principale FP2 « Détection défaut secteur » III.3.Ø Fonction Principale FP3 « Conversion de l’énergie »
	III.4.Ø Fonction Principale FP4 « Traitement microprogrammé »
	III.5.Ø Fonction Principale FP5 «Adaptation de puissance »
	III.6.Ø Fonction Principale FP6 « Affichage »

I Ø Descriptif global :

I.1.ØMise en situation du système « Ouvre-Portail Automatique FAAC »

F L'ouvre portail étudié est monté sur le battant d'un portail dont on a voulu automatiser les opérations d'ouverture et de fermeture. L'ouverture et la fermeture du portail d'une propriété privée peuvent être particulièrement contraignantes dans les cas de figure suivants :

Ä Manœuvre d'un portail lourd et de grandes dimensions, ce qui exige un effort et des déplacements importants ;

Ä  Manœuvre du portail sous la pluie ou par grand froid ;

Ä Passage d'un véhicule, exigeant son arrêt avant et après le portail pour l'ouvrir puis le fermer ;

Ä Portail éloigné de l'habitation demandant donc un déplacement important pour le manœuvrer ;

Ä Manœuvre par un enfant ou une personne handicapée.

F L'ouvre portail automatique doit donc permettre de réduire voire d'éliminer ces contraintes d'utilisation.

F Un portail est généralement constitué de deux battants, identiques ou non (voir la figure 1.1 ci-dessous). Pour automatiser le portail, chaque battant doit être équipé d'une partie opérative (repère 1 sur la figure). Par contre, une seule partie commande (repère 2.) sera suffisante pour les piloter.

F Pour simplifier l’étude, celle-ci va donc porter sur un système constitué d'une partie de commande et d'une seule partie opérative. C’est ce système sous forme de maquette didactisée que vous retrouvez dans le laboratoire (voir figure 2) .

Figure 1

 

I.2.Ø Fonction d’usage du système « Ouvre-Portail Automatique FAAC »

F Le système technique permet de manœuvrer automatiquement un portail, sans dé-ploiement d’effort pour l’utilisateur. L'analyse du paragraphe précédent permet de définir :

Ä  La matière d'œuvre : c'est la position du portail, articulé autour d'un axe vertical.

Ä  La fonction globale : c'est d'ouvrir et de fermer le battant d'un portail, suivant un processus automatique et sans déploiement d'effort pour l'utilisateur. De façon plus générale, on la notera : MANŒUVRER LE PORTAIL.

Position initiale du portail

MANŒUVRER LE PORTAIL

Position finale du portail

 

II.Ø Description

II.1.Ø Position du portail par rapport au pilier

FLa  figure 2 ci-après montre, en vue de dessus, la position de l'axe d'articulation des battants par rapport aux piliers :

Fig 2

II.2.Ø Caractéristiques numériques

F Caractéristiques du portail

La figure 3 ci-dessous donne, à titre de documentation, les dimensions d'un portail existant non «normalisé». On se réfèrera utilement à une documentation de constructeur pour des dimensions standards.

Masse : 140 kg (grand battant) et 70 kg (petit battant ou portillon)

Fig 3

F Volume enveloppe (*) de la partie opérative :

Pour des raisons d'encombrement et d'esthétique, les dimensions du mécanisme resteront incluses dans les volumes enveloppes définis par la figure 4 ci-dessous.

F Amplitude angulaire des battants : 100° minimum depuis la position fermée (battants alignés).

F Temps d'ouverture : 20 secondes réglable à ± 5 secondes en fonction de l'inertie du portail et de son comportement pendant l'utilisation.

II.3.Ø Source d'énergie

Le portail étant généralement situé sur une voie de desserte publique, on peut disposer, à proximité de celui-ci, de deux sources d'énergie :

Ä Le courant électrique de l'EDF (220 V alternatif, 20 A) ;

Ä l'eau du circuit de distribution municipal (pression 3 bars).

III Ø Fonctionnement

III.1.Ø Structure du système

F La fonction globale impose que le système soit du type mécanisé à fonctionnement automatique.

III.2.Ø Graphe de coordination des tâches

Le système pourra fonctionner suivant deux modes indépendants l'un de l'autre :

Ä Fonctionnement simultané des deux battants ;

Ä Fonctionnement indépendant d'un battant servant dans ce cas de portillon.

D'autre part, un fonctionnement manuel est à prévoir en cas de panne d'alimentation en énergie. La figure 2.7 de la page suivante donne le graphe de coordination des tâches pour le fonctionnement automatique indépendant d'un seul battant.

III.3.Ø Commande

La transmission des informations de commande sera réalisée de deux façons différentes :

Ä Par liaison électrique,

Ä A distance, par ondes radio.

Les lieux de commandes sont les suivants :

Ä Au portail côté extérieur : par clavier à code ;

Ä Au portail côté intérieur : par bouton poussoir ;

Ä Depuis la maison : par bouton poussoir intégré à un interphone ;

Ä Depuis un véhicule et près du portail côté intérieur et côté extérieur : par émetteur d'ondes radio ou un émetteur à infra rouge.

III.4.Ø  Principes de fonctionnement de la partie mécanique

Par analogie avec certains systèmes existants, on peut se fixer deux principes de fonctionnement fondamentaux :

Ä Transformation énergie électrique / énergie mécanique ;

Ä Transformation énergie électrique / énergie hydraulique /énergie mécanique.

III.5ØDiagramme sagittal de « l’Ouvre portail Automatique FAAC »

 

I Ø Caractéristiques fonctionnelles

Les qualités essentielles attendues sont la fiabilité et la sécurité de fonctionnement. Elles impliquent les caractéristiques suivantes :

Ä Blocage des battants dans le sens de l'ouverture ;

Ä Débrayage de la transmission à l'ouverture et à la fermeture en cas de butée sur un obstacle inattendu (pierre, véhicule stoppé, enfant, animal, etc. ) ;

Ä Commande manuelle par action sur les battants en cas de panne de l'énergie motrice ;

Ä Manœuvre possible par grand vent.

II Ø Caractéristiques opérationnelles

Le système évoluant sur un lieu de passage et à l'extérieur, il est nécessaire qu'il soit protégé contre :

Ä La pluie (isolation électrique, étanchéité, oxydation) ;

Ä Les variations de température (de -20 à +45 °C) ;

Ä Les projections de boue et de graviers.

De plus, il est nécessaire que le système ne comporte aucune partie contondante ou tranchante externe.

III Ø Contraintes diverses

III.1.Ø Solution aérienne

Ä Prix : moins de 1900€ (12 000 F) pour l'équipement complet d'un portail.

Ä Fabrication : série renouvelable de 80 systèmes devant équiper 40 portails existants).

Ä Montage simple et rapide.

III.2.Ø Solution souterraine

Ä Prix : moins de 2300€ (15 000 F) pour l'équipement complet d'un portail.

Ä Fabrication : série renouvelable de 500 systèmes devant équiper des portails à fabriquer.

III.3.Ø Contraintes communes

Ä Durée de vie : 1000 heures correspondant à 25 manœuvres d'ouverture/fermeture par jour pendant 10 ans.

Ä Entretien pratiquement nul.

Ä Réglages : uniquement pour la vitesse d'ouverture, les autres étant faits à la mise en service.

IVØ Interfaces

IV.1.Ø Avec la maçonnerie

Ä Solution aérienne : prévoir un support vissé dans des chevilles encastrées dans le pilier (pas de détérioration du crépi existant).

Ä Solution souterraine : envisager une extension de la maçonnerie du pilier, monobloc avec les fondations et qui réalisera l'assise et l'enveloppe du système.

IV.2.Ø Avec le portail

Ä Solution aérienne : les liaisons avec le portail seront limitées à des assemblages vissés ou soudés avec le châssis de celui-ci, sans détérioration de l'habillage visible côté extérieur.

Ä Solution souterraine : toute liaison s'intégrant parfaitement dans la structure initiale du portail ou faisant partie de cette structure sera acceptée.

Principaux éléments de l’opérateur.
2.1 - Bride de fixation arrière 2.2 - Corps de l’opérateur contenant le moteur et la pompe 2.3 - Corps cylindrique 2.4 - Tige du piston 2.5 - Vis de réglage de la force à l’ouverture 2.6 - Vis de réglage de la force à la fermeture 2.7 - Dispositif de verrouillage manuel	2.8 - Clé de déverrouillage 2.9 - Coffret de protection 2.10 - Couvercle du coffret 2.11 - Vis de fixation du coffret 2.12 - Plaque de protection 2.13 - Vis de soupirail d’huile 2.14 - Bouchon de charge d’huile 2.15 - Presse câble fileté pour gaine de protection

Caractéristiques ::
Moteur électrique monophasé à deux sens de rotation
Pompe hydraulique à débit fixe et très silencieuse.
Tige du piston en acier chromé
Alimentation :		: 220 V ; 50-60 Hz
Puissance absorbée :		150W
Courant absorbé:		1,2 A
Vitesse de rotation du moteur:		1400 tr/min
Débit de la pompe		1 ; 1,5 l/min
Force de traction et de poussée		: 0 à 500 daN
Pression Max. de la pompe		30 Bars
Nombre max. de manœuvres /heure		55
Température de fonctionnement		-25°C + 75°C

I Ø Analyse fonctionnelle:

I.1.Ø Actigramme A-0

I.2.Ø Actigramme A0 (incomplet)

IIØ.Fonction d’usage du « Bloc de commande ‘Intelligent Control’ »

II.1.Ø Présentation :

Le rôle de l’objet technique étudié est de commander le positionnement du portail (motorisé par l’opérateur « Compact 402 ») en fonction des besoins de l’utilisateur et de l’environnement immédiat.

Remarque : Pour des raisons évidentes, la sécurité (environnement immédiat du portail) sera prioritaire par rapport aux commandes d’ouverture ou de fermeture demandées par l’utilisateur.

II.2.Ø Schéma fonctionnel de degré 1 du « Bloc de commande ‘Intelligent

Control’ »

Le schéma fonctionnel du « bloc de commande ‘Intelligent Control’ » est représenté à la page suivante. La description des fonctions principales se situe après le schéma fonctionnel

.

IIIØDescription des fonctions du « Bloc de commande ‘Intelligent Control’ »

III.1.Ø. Fonction Principale FP1 « Acquisition des informations de fonctionnement »

Cette fonction permet de convertir les signaux en provenance des capteurs en information sous forme d’impulsions de commande calibrées compréhensibles par le micro-contrôleur.

F E : Entrées :

Ordres de commande : Signaux logiques délivrés par l’ensemble des capteurs.

Ces signaux permettent tous de commander l’ouverture ou la fermeture du portail, il s’agit des signaux suivants :

Ä « Entrée récepteur télécommande »

Ä « Entrée clavier »

Ä « Entrée clé »

Contact capteur d’obstacle :

Ä Contact normalement ouvert, fermé lorsqu’un obstacle est détecté.

F P Sortie

Ä Impulsions de commande: Signal de commande sous forme d’une impulsion.

Ä Présence d’obstacle : d.d.p. indiquant la présence d’un obstacle.

III.2.Ø Fonction Principale FP2 « Détection défaut secteur »

Son rôle est de fournir un signal logique actif à l’état bas lorsque la d.d.p. d’alimentation est insuffisante de façon à réinitialiser le microprocesseur.

F E : Entrées :

Ä U2 : d.d.p. issue du secondaire du transformateur.

Ä Vcc : Alimentation de la carte de commande

F P Sortie :

Ä Reset µP : signal logique actif à l’état bas indiquant si la d.d.p. d’alimentation à une valeur inférieure à un seuil nécessaire au fonctionnement correct du système.

III.3.Ø Fonction Principale FP3 « Conversion de l’énergie »

Cette fonction assure l’alimentation des structures en énergie électrique.

F E : Entrées :

Ä Tension Secteur : d.d.p. alternative de 220 Volts efficace et de fréquence 50 Hz fournie par le réseau de distribution B.T.

F P Sortie :

Ä « +VCC » : différence de potentiel continue régulée de 12 volts lorsque le système est correctement alimenté en énergie.

Ä +24V : différence de potentiel continue non régulée, utile au fonctionnement des capteurs du système.

III.4.Ø Fonction Principale FP4 « Traitement microprogrammé »

Cette fonction permet de fournir les signaux de commandes utiles à l’ouverture et la fermeture du portail. Ce traitement est assuré logiciellement par un programme. Il fournit des informations sur l’état de fonctionnement du système technique à destination de l’utilisateur.

Principe de fonctionnement :

Le portail est normalement fermé. A la suite d’une impulsion de commande, le portail s’ouvre ( action d’ouverture d’une durée de 10 secondes). Il reste ouvert durant une pause de 7 secondes, puis se referme automatiquement (action de fermeture d’une durée de 10 secondes).

* Si une impulsion de commande est envoyée :

- pendant la phase d’ouverture, elle n’est pas prise en compte et le portail continue son mouvement d’ouverture,

- durant la pause de 7 secondes, celle-ci est réactivée pour une nouvelle durée de 7 secondes,

- pendant la phase de fermeture, le sens d’action est inversé, le portail s’ouvre (action de d’ouverture d’une durée de 10 secondes).

* Si la liaison optique de la fonction détection d'obstacle est interrompue, - pendant la phase d’ouverture, aucun effet,

- durant la pause de 7 secondes, activation d’une temporisation de 5 secondes. A la fin de cette temporisation, le portail se ferme (action de fermeture d’une durée de 10 secondes).

- pendant la phase de fermeture, inversion du sens de marche, le portail s’ouvre.

F E : Entrées :

Ä Impulsion de commande,

Ä Présence obstacle,

Ä Reset µP

F P Sortie :

Ä « Ordre d’ouverture du portail » : signal logique actif à l’état haut ordonnant l’ouverture du portail.

Ä « Ordre de fermeture du portail » : signal logique actif à l’état haut ordonnant la fermeture du portail.

Ä « Information fonctionnement » : signal logique indiquant que le système est en phase d’activation.

III.5.Ø Fonction Principale FP5 «Adaptation de puissance »

Cette fonction assure la commande en puissance des moteurs (opérateurs) manœuvrant les vantaux du portail

F E : Entrées :

Ä « Ordre d’ouverture du portail »

Ä « Ordre de fermeture du portail »

F P Sortie :

Ä « Commande Moteur en ouverture » : [ CMO ] Signal de puissance alimentant le moteur de façon à ce que le portail s’ouvre.

Ä « Commande Moteur en Fermeture » [ CMF ] : Signal de puissance alimentant le moteur de façon à ce que le portail se ferme.

III.6.Ø Fonction Principale FP6 « Affichage »

Cette fonction informe sous forme lumineuse, l’utilisateur de l’état d’activation du système.

F E : Entrées :

Ä « Information Fonctionnement »

F P Sortie :

Ä « Voyant lumineux » : Ce voyant informe l’utilisateur de l‘activation du système.

Il est :

þ- « Clignotant » si le système est actif

þ « Eteint » lorsque le système est en phase d’attente.