Synthèse documents techniques





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19.1Signal de commande du compresseur


Le compresseur, alimenté à l’aide de deux piles de 1,5 V en série soit Vcc = 3 V, est commandé par le montage ci-dessous. Le signal POMP issu du microcontrôleur attaque la base du transistor nommé Q2.




Figure 15 : schéma électrique commande du compresseur



Q20.Expliquer la fonction de ce montage.

La diode D1 est une diode de roue libre. Sa tension de seuil est de 0,6 V.

Q21.Analyser puis compléter les deux signaux (état de Q2 et tension aux bornes du compresseur) illustrant la commande du compresseur sur le DR5.

21.1Analyse structurelle


Une vue synoptique des chaînes d’énergie et d’information a été réalisée sur le DR6. Les constituants de la chaîne d’énergie sont reliés entre eux par un lien de puissance (demi-flèche) transportant les deux informations, effort e et flux f, dont le produit caractérise le transfert de puissance entre ces constituants. Quand on souhaite préciser les deux grandeurs précédentes sur un lien de puissance, la notation est montrée ci-contre.

e

f

Q22.Sur la vue synoptique du DR6, préciser les flux et les constituants manquants dans les zones grisées.

Q23.

Q24.Synthèse


Objectif de cette partie : proposer une synthèse du travail réalisé sous la forme d’un organigramme, ainsi que quelques pistes d’amélioration du système.

24.1Algorithme principal


Une fois le brassard enroulé autour du poignet gauche, l'appui sur le bouton POWER active le compresseur. La mise en pression se fait progressivement jusqu’à la consigne de pression PB. Lors du dégonflage du brassard, la diminution de la pression est assurée par l’électrovanne de décharge à vitesse contrôlée afin d’effectuer la mesure de la pression artérielle. Cette électrovanne permet le dégonflage de la poche lorsqu’elle est activée.

Les oscillations enregistrées permettent d’identifier par comparaison la pression artérielle moyenne, notée PAM. Ainsi grâce à un algorithme de calcul mettant en œuvre la méthode oscillométrique, la PAS et la PAD sont ainsi déterminées puis affichées sur l’écran. Au bout de 30 secondes, un bip sonore signale la fin de la mesure de la tension artérielle, puis, le tensiomètre est arrêté.

Q25.Compléter sur le DR7 l’algorigramme du programme principal de fonctionnement du tensiomètre. Indiquer les commandes de la pompe et de l’électrovanne en suivant les notations indiquées.

25.1Évolution du système


Afin de répondre au mieux au besoin des utilisateurs, une étude a été menée auprès d’un échantillon de personnes. Certains aspects négatifs de cet appareil sont ressortis tel que : son poids, son encombrement et un affichage des mesures peu agréable.

La société Spengler qui commercialise ce tensiomètre souhaite faire évoluer son matériel.
En justifiant la réponse par rapport au cahier des charges et aux différentes études conduites dans ce sujet, proposer des pistes d’amélioration du tensiomètre sous forme d’une rédaction de quelques lignes (cinq au maximum).

Document technique DT1 : description des composants




Désignation

Matériau



Nombre

Compresseur à membrane KPM-14A-3A2




1

1

Vanne de fuite à 300 mmHg




2

1

Électrovanne de décharge : IS1903B KHPE




3

1

Brassard gonflable

PEBD

4

1

Carte électronique contenant le microcontrôleur, le buzzer et le capteur de pression capacitif




5

1

Écran LCD




7

1

Piles AA 1.5 V




8

2

Tube de circulation d’air

Silicone

10

6

Boutons

6120(ABS)

11

2

Carter supérieur

6130(ABS)

12

1

Carter inférieur

6130(ABS)

13

1

Capot piles

6120(ABS)

14

1

Vitre de protection écran




15

1

Vis d’assemblage




16

8


Document technique DT2 : cahier des charges partiel

Tensiomètre

SPG 300

Environnement

Boîtier de transport

Utilisateur

Tension

artérielle

FS1

FS3

FS2

FS4
Normes


Fonctions de service

Critère

Niveau

Limite

FS1 : permettre à l’utilisateur de contrôler sa tension et de suivre son évolution sur plusieurs semaines

Temps de mesure

1,5 min

Maxi

Temps de gonflage du brassard pour un poignet de circonférence 17 cm

4 s

Maxi

Précision

Équivalente à la méthode auscultatoire

± 2 %

Plage de mesure

20 mmHg

Mini

300 mmHg

Maxi

Circonférence du poignet

12,5 cm

Mini

22 cm

Maxi

Méthode de mesure

Oscillométrique




Pression dans le brassard pour couper le flux sanguin (surpression par rapport à la pression atmosphérique)

180 mmHg

± 5 mmHg

FS2 : ne pas occasionner de gêne ni de danger pour l’utilisateur

Niveau de bruit

65 dB

Maxi

Vidange en cas de pression supérieure à 300 mmHg

Oui




Respect de la norme NF EN 1060-4

Oui




FS3 : s’adapter à l’environnement

Conditions d’utilisation : température

10 °C – 50 °C

Mini Maxi

Conditions d’utilisation : humidité ambiante

15 % – 85 %

Mini Maxi

Conditions de stockage : température

-10 °C – 50 °C

Mini Maxi

Conditions de stockage : humidité ambiante

15 % – 85 %

Mini Maxi

FS4 : être facilement transportable

Masse (piles incluses)

130 g

Maxi

Dimensions

78 x 74 x 30 mm

Maxi


Document technique DT3 : constitution du brassard gonflable
Le brassard est composé de trois éléments :

  • une poche gonflable 4a qui vient comprimer le poignet lorsque son volume augmente ;

  • une coque déformable 4b fixée au carter inférieur 13 (voir DT1) du tensiomètre par quatre plots d’accroche, et percée de deux trous laissant passer l’orifice d’admission en air comprimé et l’orifice de refoulement d’air de la poche gonflable 4a ;

  • une enveloppe en tissu 4c qui contient les deux premiers éléments et que l’utilisateur fixe à son poignet grâce à une bande auto-agrippante (« scratch »).

Brassard complet

Coque 4b + Poche 4a

Enveloppe en tissu 4c

Bande auto-aggripante

Coque 4b Poche 4a

Trous

Plots d’accroche

Orifice d’admission

Orifice de refoulement

La mise en place du brassard et le gonflage de la poche se décompose en 3 phases :

la phase 1 montre l’appareil avant l’enfilage ;

la phase 2 consiste à enfiler le brassard ; dans cette phase, la coque 4b se déforme pour s’adapter au poignet ; l’enveloppe 4c est ensuite fermée grâce au système à scratch ;

la phase 3 consiste à gonfler la poche 4a ; dans cette phase la coque 4b se déforme à nouveau sous l’effet de la pression exercée par la poche 4a; celle-ci gonflée, entoure et comprime le poignet.



Document technique DT4 : étude de la déformation de la coque
Conditions initiales et conditions aux limites du calcul éléments finis


Déplacement

(mm)

Contrainte de

Von

Mises (N/m

2

)

Résultats du calcul éléments finis



Photo de la coque après plusieurs cycles d’utilisation

zone blanchie


Caractéristiques des matériaux envisagés pour la coque




Densité

Résistance à la traction (MPa)

Limite d’élasticité (MPa)

Allongement à la rupture (%)

Module d’élasticité (MPa)

PE HD (PE100)

0,960

30

25

600

1500

PE BD (PE40)

0,920

25

15

400

1000

Document technique DT5 : description du compresseur à membrane KPM-14A-3A2




Document technique DT6 : caractéristiques des moteurs électriques


Modèle

Tension

Sans chargement

Conditions d’efficacité maximale

Calage du moteur

plage de fonctionnement

nominale

vitesse

courant

vitesse

courant

couple

puissance

couple

Courant

V

V



A



A



W



A

TFF-030PA

1,0 - 6,0

2,4

4800

0,035

3400

0,094

0,23

0,08

0,86

0,28

TFF-032

2,0 - 4,0

3,0

11500

0,018

9150

0,077

0,50

2,0

2,0

1,7

MFF-1418PA

1,0 - 6,0

3,0

10600

0,05

8700

0,225

0,42

0,4

2,33

1,02

TFF-M20VA/PA

1,0 - 3,0

2,4

16800

0,056

13100

0,210

0,17

1,7

0,230

0,76
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