حل بكالوريا 2014 هندسة كهربائية شعبة تقني رياضي — الموضوع الأول: نظام آلي لتشكيل قطع معدنية مفصّل خطوة بخطوة

شعبة تقني رياضي · الموضوع الأول: نظام آلي لتشكيل قطع معدنية · على 20 · 18 سؤالاً

التحليل الوظيفي والزمني 6,5 ن

الهدف من التآلية: يهدف هذا النظام إلى تشكيل قطع من قضبان معدنية على شكل حرف L تستعمل في الزخرفة. وصف التشغيل: يحتوي النظام على 6 أشغولات: (1) الإتيان بالصندوق، (2) تقديم وتثبيت القضيب المعدني، (3) تشكيل القطعة، (4) قطع القطعة المشكلة، (5) عد وفك التثبيت، (6) إخلاء صندوق القطع المشكلة. التشغيل: يضع العامل على البساط 2 رزمة من 12 قضيباً معدنياً يكشف عنها الملتقط f ثم يضغط على Dcy. يدور البساط 1 للإتيان بصندوق فارغ يكشف عنه الملتقط k، ثم يدور البساط 2 بواسطة المحرك

M_{2}

حتى الضغط على g فيثبت القضيب بواسطة الرافعة A. عملية التشكيل: يتم تشكيل جزء من القضيب بخروج ذراع الرافعة C حتى الضغط على

c_{1}

ثم يعود ساق الرافعة حتى الضغط على

c_{0}

. عملية القطع: ينزل ساق الرافعة B حتى الضغط على

b_{1}

فتبدأ عملية القطع بواسطة الجملة (الرافعة B والمحرك

M_{3}

) حتى الضغط على

b_{2}

، عندها تعود الجملة حتى الضغط على

b_{0}

. عملية عد وفك التثبيت: عند مرور القطعة المشكلة أمام خلية الكشف تبدأ عملية العد وفك التثبيت. عملية إخلاء القطع المشكلة: عند مرور 12 قطعة مشكلة يتم إخلاء الصندوق المملوء بواسطة الجملة (الرافعة D والمحرك

M_{4}

). ملاحظة: بعد انتهاء رزمة القضبان يحرر الملتقط f فيرن جرس التنبيه ليقوم العامل بتزويد البساط 2 برزمة جديدة. الاستغلال: عامل مختص (التهيئة والمراقبة والصيانة) وعاملان دون اختصاص. الوظيفة الشاملة (A-0): شكّل قطعاً معدنية؛ W:

E_{E}

طاقة كهربائية،

E_{P}

طاقة هوائية؛ R: N عدد القطع المشكلة؛ E: Auto آلي، manu يدوي، Au توقف استعجالي؛ C: تغيير برنامج الآلي المبرمج الصناعي API.

مخطط النشاط A-0 للوظيفة الشاملة

المناولة الهيكلية ولوحة التحكم

المناولة الزمنية: متامن GPN و GCI و GS وأشغولتي الإتيان بالصندوق والتقديم والتثبيت

جدول الاختيارات التكنولوجية للمنفذات والمنفذات المتصدرة والملتقطات

وثيقة الإجابة: التحليل الوظيفي التنازلي A0 (للإكمال)

س12 ن

أكمل التحليل الوظيفي التنازلي A0 على وثيقة الإجابة.
الحل
1. العلبة 1: «قدّم الصندوق»، دخول: صندوق فارغ، خروج: صندوق آتٍ، دعامة: نظام التقديم، مراقبة: $E_{E}$ و E و C.
2. العلبة 2: «قدّم وثبّت القضيب»، دخول: قضيب معدني، خروج: قضيب مقدّم ومثبت، دعامة: نظام التقديم والتثبيت، مراقبة: $E_{E}$ و $E_{P}$ و E.
3. العلبة 3: «شكّل القطعة»، خروج: قطعة مشكلة، دعامة: نظام التشكيل، مراقبة: $E_{E}$ و $E_{P}$ و E.
4. العلبة 4: «قطّع القطعة»، خروج: قطعة مقطعة، دعامة: نظام القطع، مراقبة: $E_{E}$ و $E_{P}$ و E.
5. العلبة 5: «عدّ وفكّ التثبيت»، دعامة: نظام العد وفك التثبيت، مراقبة: $E_{E}$ و $E_{P}$ و N و E، ومعلومة «نهاية العد والتفكيك» نحو العلبة 6.
6. العلبة 6: «أخلِ الصندوق»، خروج: قطع معدنية مشكلة، دعامة: نظام الإخلاء، مراقبة: $E_{E}$ و $E_{P}$ و E. ولكل علبة خروج 7: نفايات وتقارير.
7. سلم التنقيط: 0.125 لكل عنصر صحيح (16 عنصراً).
الجواب ست علب مرتبة: 1 قدّم الصندوق، 2 قدّم وثبّت القضيب، 3 شكّل القطعة، 4 قطّع القطعة، 5 عدّ وفكّ التثبيت، 6 أخلِ الصندوق، مع دعاماتها ومعطيات المراقبة.

انتبه نسيان $E_{P}$ في العلب التي تستعمل رافعات هوائية.

التحليل الوظيفي: المخطط A-0 والتحليل التنازلي A0
س22 ن

أنجز متمن أشغولة قطع القطعة المشكلة من وجهة نظر جزء التحكم.
الحل
1. المرحلة 40 ابتدائية؛ النداء من GPN: الانتقال $X_{104} \cdot X_{4}$ .
2. 41: نزول ساق الرافعة B: $d B^{+}$ ؛ الانتقال $b_{1}$ .
3. 42: القطع بالمحرك: $K M_{3}$ ؛ الانتقال $b_{2}$ .
4. 43: رجوع الجملة: $d B^{-}$ و $K M_{3}$ ؛ الانتقال $b_{0}$ .
5. 44: مرحلة الجواب (المرحلة 4 من GPN تعبر بـ $X_{44}$ )؛ الانتقال $X_{4}$ نحو 40.
الجواب 40 (ابتدائية) — $X_{104} \cdot X_{4}$ — 41 ( $d B^{+}$ ) — $b_{1}$ — 42 ( $K M_{3}$ ) — $b_{2}$ — 43 ( $d B^{-}$ ، $K M_{3}$ ) — $b_{0}$ — 44 — $X_{4}$ — 40، مع نداء من المرحلة 4 وجواب $X_{44}$ .

انتبه نسيان المرحلة 44 التي تعطي الجواب لـ GPN.

المتمن: الأشغولات والتدرج بين المتامن (GS، GCI، GPN)
س31,5 ن

اكتب على شكل جدول معادلات التنشيط والتخميل لمتمن الأشغولة 1 (الإتيان بالصندوق).
الحل
1. المتمن: 10 — $X_{104} \cdot X_{1} \cdot f$ — 11 ( $K M_{1}$ ) — $k$ — 12 — $X_{1}$ — 10، والإرغام $X_{200}$ من GS.
2. $X_{10}$ (ابتدائية): تنشيط $X_{12} \cdot X_{1} + X_{200}$ ؛ تخميل $X_{11}$ .
3. $X_{11}$ : تنشيط $X_{10} \cdot X_{104} \cdot X_{1} \cdot f$ ؛ تخميل $X_{12} + X_{200}$ .
4. $X_{12}$ : تنشيط $X_{11} \cdot k$ ؛ تخميل $X_{10} + X_{200}$ .
الجواب $X_{10}$ : تنشيط $X_{12} X_{1} + X_{200}$ ، تخميل $X_{11}$ ؛ $X_{11}$ : تنشيط $X_{10} X_{104} X_{1} f$ ، تخميل $X_{12} + X_{200}$ ؛ $X_{12}$ : تنشيط $X_{11} k$ ، تخميل $X_{10} + X_{200}$ .

معادلات التنشيط والتخميل للمتمن
س41 ن

ما هو دور المرحلة X201 في متمن الأمن والمرحلة X104 في متمن القيادة والتهيئة؟
الحل
1. في GS: المرحلة 200 ترغم GCI و GPN؛ عند عبور الشرط تنشط 201 فتزول أوامر الإرغام: إنتاج عادي أو تسمح بتطور متمن الإنتاج العادي.
2. في GCI: المرحلة 104 (إذن بالتشغيل الآلي) تظهر في شروط نداء كل الأشغولات.
الجواب X201: إنتاج عادي للنظام الآلي (تسمح بتطور متمن الإنتاج العادي). X104: الإذن بالتشغيل الآلي.

المتمن: الأشغولات والتدرج بين المتامن (GS، GCI، GPN)

تحليل وإنجازات تكنولوجية 7,25 ن

دارة إلكترونية لكشف وعد 12 قطعة مشكلة (المضخم العملي مثالي): خلية كشف ضوئية cp (الصمام

D_{1}

والمقحل الضوئي

T_{1}

) تعطي

V_{B}

، مقسم التوتر

R_{3}

R_{4}

يعطي

V_{A}

، المقارن يقود المقحل

T_{2}

الذي يغذي المرحل KA (مع الصمام D)، تماس المرحل يقود القلاب RS، ومخرج القلاب يعطي نبضات الساعة H لعداد بدارتين مندمجتين SN74LS90، وتصفيره بـ init +

X_{60}

V_{C C} = 12 V

. المرحل KA ذو المرجع 720: توتر التغذية 12 V، مقاومة الوشيعة

530 Ω

دارة إلكترونية لكشف وعد 12 قطعة مشكلة

خصائص وشائع المرحل KA

الدارة المندمجة SN74LS90: جدول الحقيقة وترتيب المرابط

متمن أشغولة تقديم وتثبيت القضيب

وثيقة الإجابة: المعقب الهوائي لأشغولة التقديم والتثبيت

وثيقة الإجابة: جدول تشغيل دارة الكشف

وثيقة الإجابة: دارة العداد

س52 ن

أكمل ربط دارة المعقب الهوائي لأشغولة تقديم وتثبيت القضيب على وثيقة الإجابة.
الحل
1. الوحدة 20 (ابتدائية): مدخلها A يأتي من بوابة «أو» (≥1) بين $X_{200}$ (إرغام) ومخرج آخر وحدة مع $X_{2}$ ؛ المدخل P على التغذية.
2. الوحدة 21: الاستقبالية $X_{104} \cdot X_{2}$ عبر بوابة «و» على المدخل A؛ مخرجها يقود الملامس $K M_{2}$ .
3. الوحدة 22: الاستقبالية $g$ على A؛ مخرجها $d A^{+}$ (تثبيت القضيب).
4. الوحدة 23: الاستقبالية $a_{1}$ على A؛ وهي مرحلة الجواب.
5. المداخل R للوحدات 21 و 22 و 23 مربوطة بـ $X_{200}$ لإعادة التهيئة، وكل وحدة تخمل سابقتها عبر B.
6. ملاحظة: الحل الرسمي كتب $K M_{1}$ على مخرج الوحدة 21، والصحيح حسب متمن الأشغولة وجدول الاختيارات $K M_{2}$ (ملامس المحرك $M_{2}$ للبساط 2).
7. سلم التنقيط: 0.2 لكل ربط صحيح (10 عناصر).
الجواب الوحدة 20: A عبر «أو» بين $X_{200}$ والرجوع من 23 بـ $X_{2}$ ؛ الوحدة 21: A عبر «و» بين $X_{104}$ و $X_{2}$ ، مخرجها $K M_{2}$ (كتب $K M_{1}$ في الحل الرسمي)؛ الوحدة 22: A من $g$ ، مخرجها $d A^{+}$ ؛ الوحدة 23: A من $a_{1}$ ؛ المداخل R للوحدات 21 إلى 23 على $X_{200}$ .

إنجاز المتمن بالمعقب الهوائي والكهربائي
س61,5 ن

املأ جدول تشغيل دارة الكشف (حالة $T_{1}$ ، التوتر $V_{S}$ ، حالة $T_{2}$ ، المدخل S، المدخل R، المخرج Q) في حالتي غياب القطعة ومرور القطعة.
الحل
1. غياب القطعة: المقحل الضوئي $T_{1}$ مضاء فهو مشبع و $V_{B} \approx 0 < V_{A}$ ، إذن $V^{+} < V^{-}$ و $V_{S} = 0$ .
2. $V_{S} = 0$ : $T_{2}$ متوقف، المرحل KA غير مغذى، تماسه يعطي $S = 0$ و $R = 1$ فـ $Q = 0$ .
3. مرور القطعة: تقطع الحزمة فيتوقف $T_{1}$ و $V_{B} = 12 V > V_{A}$ ، إذن $V_{S} = + 12 V$ .
4. $T_{2}$ مشبع، المرحل مغذى، التماس ينقلب: $S = 1$ و $R = 0$ فـ $Q = 1$ .
5. سلم التنقيط: 0.125 لكل خانة (12 خانة).
الجواب غياب القطعة: $T_{1}$ مشبع، $V_{S} = 0$ ، $T_{2}$ متوقف، $S = 0$ ، $R = 1$ ، $Q = 0$ . مرور القطعة: $T_{1}$ متوقف، $V_{S} = + 12 V$ ، $T_{2}$ مشبع، $S = 1$ ، $R = 0$ ، $Q = 1$ .

الترانزستور في التبديل: المرحل والملتقط الضوئي والقلاب RS المضخم العملي: المقارن، التابع، المضخم غير العاكس
س71 ن

احسب قيمة $V_{A}$ إذا كانت $R_{3} = R_{4}$ . (بالفولط)
الحل
1. قاسم التوتر: $V_{A} = V_{C C} \frac{R _{4}}{R _{3} + R _{4}}$ .
2. $R_{3} = R_{4}$ : $V_{A} = V_{C C} \frac{R _{4}}{2 R _{4}} = \frac{12}{2} = 6 V$ .
الجواب $V_{A} = 6 V$

المضخم العملي: المقارن، التابع، المضخم غير العاكس
س82 ن

لعد 12 قطعة مشكلة استعملنا عداداً بدارتين مندمجتين SN74LS90. مستعيناً بالوثائق التقنية للصانع، أكمل ربط دارة العداد على وثيقة الإجابة.
الحل
1. طابق الآحاد: الساعة H على CKA (14)، و QA (12) نحو CKB (1) ليصبح العد عشرياً.
2. الربط بين الطابقين: QD (11) للآحاد نحو CKA (14) للعشرات، و QA نحو CKB في العشرات أيضاً.
3. التغذية: Vcc على المربط 5 و GND على المربط 10 في الدارتين؛ R9(1) و R9(2) (6 و 7) إلى الأرضي.
4. التصفير: R0(1) و R0(2) (2 و 3) للدارتين على مخرج البوابة «أو» (init + X60).
5. 12 = 0001 0010: البوابة «و» بين QA للعشرات و QB (9) للآحاد تعطي N = 12.
6. سلم التنقيط: 0.5 للربط بين الطابقين، 0.5 للتصفير، 0.5 لـ N = 12، 0.5 للتغذية.
الجواب طابق الآحاد: H على CKA، QA نحو CKB؛ QD للآحاد نحو CKA للعشرات، وفي العشرات QA نحو CKB؛ R9 إلى الأرضي، R0(1) و R0(2) للطابقين على init + X60؛ Vcc (5) و GND (10)؛ N = 12 = «و» بين QA للعشرات و QB للآحاد.

انتبه ترك R9(1) و R9(2) في الهواء، فيقرأ العداد 9.

العداد اللاتزامني والدارة المندمجة 74LS90
س90,75 ن

احسب التيار المار في وشيعة المرحل KA ذات المرجع 720 علماً أن $V_{C E s a t} = 0 V$ . (بـ mA)
الحل
1. من الوثيقة: المرجع 720: $U = 12 V$ و $R_{K A} = 530 Ω$ .
2. $V_{C C} = R_{K A} I_{C s a t} + V_{C E s a t}$ .
3. $I_{C s a t} = \frac{V _{C C} - V _{C E s a t}}{R _{K A}} = \frac{12}{530} \approx 22 mA$ .
الجواب $I_{C s a t} = \frac{12}{530} \approx 22 mA$ (بدقة $22, 6 mA$ )

الترانزستور في التبديل: المرحل والملتقط الضوئي والقلاب RS

المبرمج الآلي الصناعي 2,75 ن

نريد التحكم في المنفذ المتصدر لأشغولة الإتيان بالصندوق باستعمال المبرمج الآلي الصناعي. طابق خروج المبرمج الآلي الصناعي يحتوي على مستبدل (8 بت). التيار في كامل السلم يقدر بـ

20 mA

I_{o u t} = 20 mA

عند

N = (11111111)_{2} = (255)_{10}

المبرمج الآلي الصناعي وميزة المستبدل

متمن أشغولة الإتيان بالصندوق

س100,5 ن

ما هو نوع المستبدل المستعمل في دارة الخروج؟
الحل
1. المدخل عدد ثنائي N من المبرمج والمخرج تيار تماثلي Iout.
2. إذن هو مستبدل رقمي تماثلي CNA.
الجواب مستبدل رقمي تماثلي CNA.

المستبدل الرقمي التماثلي CNA
س11 أ0,5 ن

احسب خطوة المستبدل. (بـ mA)
الحل
1. $q = \frac{I _{r e ˊ f}}{2 ^{n} - 1}$ مع $n = 8$ .
2. $q = \frac{20 \times 1 0 ^{- 3}}{2 ^{8} - 1} = \frac{20 \times 1 0 ^{- 3}}{255} = 0, 078 mA$ .
الجواب $q = \frac{20 \times 1 0 ^{- 3}}{255} = 0, 078 mA$

انتبه القسمة على $256$ بدل $255$ .

المستبدل الرقمي التماثلي CNA
س11 ب0,5 ن

احسب تيار الخروج $I_{o u t}$ عند القيمة الرقمية $N = (10000000)_{2}$ . (بـ mA)
الحل
1. $(N)_{10} = (10000000)_{2} = 2^{7} = 128$ .
2. $I_{o u t} = q \cdot (N)_{10} = 0, 078 \times 128 = 9, 984 mA$ (بالقيمة الدقيقة للخطوة: $\approx 10, 04 mA$ ).
الجواب $I_{o u t} = 0, 078 \times 128 = 9, 984 mA$

المستبدل الرقمي التماثلي CNA
س121,25 ن

اكتب متمن أشغولة الإتيان بالصندوق بلغة المتمن (langage grafcet) حيث نمثل المداخل: Inputs (I) والمخارج: Outputs (O).
الحل
1. جدول التخصيص: $X_{1} \to I 1$ ، $X_{1} \to I 2$ ، $X_{104} \to I 3$ ، $f \to I 4$ ، $k \to I 5$ ، و $K M_{1} \to O 1$ .
2. المرحلة 10 ابتدائية؛ الانتقال $I 1 \cdot I 3 \cdot I 4$ .
3. المرحلة 11 تنشط $O 1$ ؛ الانتقال $I 5$ .
4. المرحلة 12؛ الانتقال $I 2$ نحو 10.
5. سلم التنقيط: 0.2 لكل سطر من جدول التخصيص (5) و 0.25 للمتمن.
الجواب المداخل: $I 1 = X_{1}$ ، $I 2 = X_{1}$ ، $I 3 = X_{104}$ ، $I 4 = f$ ، $I 5 = k$ ؛ المخرج: $O 1 = K M_{1}$ . المتمن: 10 — $I 1 \cdot I 3 \cdot I 4$ — 11 ( $O 1$ ) — $I 5$ — 12 — $I 2$ — 10.

المبرمج الآلي الصناعي API: المداخل والمخارج

وظيفة الاستطاعة والتغذية 3,5 ن

دراسة المحرك

M_{1}

: لوحة مواصفاته:

Δ220 / Y 380 V

50 Hz

935 tr/mn

1, 1 kW

cos φ = 0, 78

4, 5 / 2, 6 A

. الشبكة: 3 ~ 220/380 V، 50 Hz. المراحل الحرارية: LR2D13 07 (1,6–2,5 A)، LR2D13 08 (2,5–4 A)، LR2D1310 (4–6 A)، LR2D13 12 (5,5–8 A). التغذية وتحويل الطاقة: لتغذية المنفذات المتصدرة استعملنا محولاً أحادي الطور مواصفاته: 220/24 V، 300 VA، 50 Hz. تجربة في الفراغ:

U_{1} = 220 V

U_{20} = 26, 4 V

. تجربة بدارة قصيرة تحت تيار ثانوي اسمي:

U_{1 cc} = 20 V

P_{1 cc} = 23, 4 W

I_{2 cc} = I_{2 N}

لوحة مواصفات المحرك وجدول اختيار أجهزة الحماية والتحكم

س13 أ0,5 ن

كيف تقرن لفات ساكن المحرك على شبكة التغذية؟ علل إجابتك.
الحل
1. من اللوحة: توتر اللفة الواحدة هو أصغر قيمة: 220 V.
2. الشبكة 220/380 V: التوتر البسيط 220 V.
3. لكي تخضع كل لفة لـ 220 V نقرن نجمياً (Y).
الجواب إقران نجمي، لأن كل لفة تتحمل 220 V.

المحرك اللاتزامني ثلاثي الطور والشبكة ثلاثية الطور
س13 ب0,5 ن

عيّن المرحل الحراري المناسب لحماية المحرك.
- a LR2D13 07
- b LR2D13 08
- c LR2D1310
- d LR2D13 12
الحل
1. في الإقران النجمي شدة التيار الممتصة I = 2,6 A.
2. المجال 2,5 – 4 A يحتوي 2,6 A: المرحل LR2D13 08.
الجواب LR2D13 08

انتبه أخذ 4,5 A (تيار الإقران المثلثي) فاختيار LR2D1310.

المحرك اللاتزامني ثلاثي الطور والشبكة ثلاثية الطور
س140,5 ن

احسب نسبة التحويل في الفراغ.
الحل
1. $m = \frac{U _{20}}{U _{1}} = \frac{26 , 4}{220} = 0, 12$ .
الجواب $m = 0, 12$

المحول أحادي الطور: نسبة التحويل والمقادير المرجعة للثانوي
س15 أ1 ن

احسب التيار الاسمي للثانوي $I_{2 N}$ ثم المقاومة المرجعة للثانوي $R_{S}$ . (اكتب $I_{2 N}, R_{S}$ بـ A و $Ω$ )
الحل
1. $S_{N} = U_{2 N} I_{2 N}$ إذن $I_{2 N} = \frac{300}{24} = 12, 5 A$ .
2. $R_{S} = \frac{P _{1 cc}}{I _{2 cc}^{2}} = \frac{23 , 4}{12 , 5 ^{2}} = 0, 149 Ω$ .
الجواب $I_{2 N} = 12, 5 A$ ؛ $R_{S} = 0, 149 Ω$

المحول أحادي الطور: نسبة التحويل والمقادير المرجعة للثانوي
س15 ب1 ن

احسب $Z_{S}$ ثم $X_{S}$ . (اكتب $Z_{S}, X_{S}$ بالأوم)
الحل
1. $Z_{S} = m \frac{U _{1 cc}}{I _{2 cc}} = 0, 12 \times \frac{20}{12 , 5} = 0, 192 Ω$ .
2. $X_{S} = Z_{S}^{2} - R_{S}^{2} = 0, 19 2^{2} - 0, 14 9^{2} = 0, 121 Ω$ .
الجواب $Z_{S} = 0, 192 Ω$ ؛ $X_{S} = 0, 121 Ω$

انتبه نسيان المعامل $m$ في $Z_{S}$ .

المحول أحادي الطور: نسبة التحويل والمقادير المرجعة للثانوي