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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Guy Gauthier


PLAN DE COURS

Automne 2014
GPA668 : Capteurs et actionneurs (4 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 50,0 % 50,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure : d’établir les spécifications complètes d’un système de capteurs et d'actionneurs incluant la chaîne de mesure et de contrôle; de déterminer les caractéristiques optimales en fonction d’une application particulière; de sélectionner les technologies de mesure et d’opération les plus appropriées.

Caractéristiques d’un système de mesure : précision, résolution, répétabilité, temps de réponse, plage d’opération, linéarité. Éléments d’une chaîne de mesure et de contrôle : grandeur physique, capteur, système d’acquisition, stratégie de contrôle, actionneur.

Présentation des caractéristiques et des diverses technologies des capteurs: proximité, position, vitesse, accélération, force, pression, niveau, débit, température. Caractéristiques des systèmes d'acquisition. Normes sur les signaux de mesure ainsi que les réseaux de terrain. Schémas d'instrumentation (norme ISA). Présentation des caractéristiques importantes de divers actionneurs: moteur CA, moteur CC, moteurs pas-à-pas, valves de contrôle.

Séances de laboratoire : appliquer les capteurs et actionneurs à l’aide d’automates programmables; évaluer la performance du système résultant.



Objectifs du cours
  • Initier l’étudiant(e) au contrôle de procédés industriels et aux différents instruments et actionneurs en utilisation dans cette discipline.
  • Fournir à l’étudiant(e) des notions de base lui permettant de sélectionner les technologies de mesure et d’opération les plus appropriées et d’en déterminer les caractéristiques optimales en fonction d’une application particulière.

 

  • Permettre à l’étudiant(e) d’établir des spécifications complètes d’un système, incluant les cartes d’acquisition et les systèmes de mesure et de contrôle reliant les capteurs aux actionneurs.



Stratégies pédagogiques
  • 39 heures de cours magistral (enseignement théorique)
  • 36 heures de laboratoire (projet de session)
  • 12 heures de travail personnel (en moyenne) par semaine

 

13 cours d’une durée de 3 h 30 par semaine et 12 séances de travaux pratiques d’une durée de 3 
heures par semaine.




Utilisation d’appareils électroniques

Le professeur permet l'utilisation d'appareils électroniques, en autant que cela ne dérange pas les autres étudiants ainsi que le professeur.  Il est interdit d'enregistrer le professeur de quelques façons que ce soit, sans son accord écrit.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Mercredi 18:00 - 21:00 Laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Yanick Noiseux Activité de cours cc-yanick.noiseux@etsmtl.ca
01 Simon Lessard Laboratoire cc-simon.lessard@etsmtl.ca A-3754



Cours

Cours

Semaine

Date

Description

1

08-sept-14

Terminologie de la mesure, principe de base des capteurs.

2

15-sept-14

Présentation générale des capteurs et actionneurs de type "Tout ou rien"

3

22-sept-14

Étude des principes de mesure de force et de couple.
Présentation des caractéristiques (limitations, applications et
avantages) des éléments de mesure de pression mécaniques,
élastiques et électriques.

4

29-sept-14

Présentation des appareils de mesure de niveau et leurs
caractéristiques tels qu’utilisés dans les mesures de niveaux
liquides et solides granulaires.

5

06-oct-14

Étude des principes de détection de la température avec
transmission et indication continue.

6

14-oct-14

Chaîne de mesure et régulation d'un élément physique

7

20-oct-14

INTRA

8

27-oct-14

Étude des différents types de débitmètres : organes
déprimogènes pour conduites fermées et conduites ouvertes,
tubes électromagnétiques, à déplacement positif, à surface
variable, débit massique.

9

03-nov-14

Étude des différents types de débitmètres : organes
déprimogènes pour conduites fermées et conduites ouvertes,
tubes électromagnétiques, à déplacement positif, à surface
variable, débit massique.

10

10-nov-14

Définition des composantes d’une valve de régulation.
Dimensionnement d’une valve pour les écoulements
turbulents de liquides.

11

17-nov-14

Dimensionnement d’une valve pour les écoulements
laminaires de liquides. Dimensionnement d’une valve pour
les gaz. Phénomènes de cavitation, vaporisation, auto
réfrigération et bruit dans les valves.

12

24-nov-14

Analyse des types de moteurs CA, CC et pas à pas. Calculs
pour dimensionner un moteur.

13

01-déc-14

Étude sur les contrôleurs électroniques.




Laboratoires et travaux pratiques

TP

Semaine

Date

Description

Durée

1

10-sept-14

AUCUN TP

-

2

17-sept-14

Devoir no 1 : Caractéristiques des capteurs, schémas
d’instrumentation et stratégies de contrôle.

3h00

3

24-sept-14

3h00

4

01-oct-14

3h00

5

08-oct-14

Devoir no 2 : Détecteurs de proximité. Capteurs de
distance, vitesse, accélération, force, pression, niveau et
température.
Projet de session : Système d’arrosage

3h00

6

15-oct-14

3h00

7

22-oct-14

3h30

 

29-oct-14

Horaire du jeudi

 

8

05-nov-14

 

3h30

9

12-nov-14

Devoir no 3 : Débitmètres, valves de régulation et moteurs.
Projet de session : Système d’arrosage

3h30

10

19-nov-14

3h30

11

26-nov-14

3h30

12

03-déc-14

3h30

 




Utilisation d'outils d'ingénierie

Calculatrice TI-Nspire

Logiciel Matlab 
Logiciel Excel

Logiciel Processing

 




Évaluation
Pondération des évaluations du cours
Activité Proportion en %
Trois devoirs 24
Projet de session 11
Examen de mi-session (Intra) 30
Examen final 35

 




Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés à l’article 6.5.2 du Règlement des études, se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Un malus de 7.5 % par jour de retard est applicable sur les travaux en retard.




Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier ! http://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Guichet-interactif/Citer-pas-plagier



Documentation obligatoire

Fichiers disponibles sur le site Internet du cours GPA668 - Capteurs et Actionneurs




Ouvrages de références

ALALOUF, S., D. LABELLE et J. MÉNARD (1990). Introduction à la statistique appliquée, 2e éd., Addison-Wesley, Montréal.

ALBERT, C.L. et D.A. COGGAN (éd.). (1992). Fundamentals of Industrial Controls, Practical Guides for Measurement and Control, Instrument Society of America, Research Triangle Park (N.C.).

BOLEA, I. et S.S.NASAR (1998).  Electric Drive, CRC Press.

BORDEN, G. (1998). Control Valves, Instrument Society of America, Research Triangle Park (N.C.).

BSATA, A. (1994). Instrumentation et automation dans le contrôle des procédés, Les éditions Le Griffon d’argile.

CONSIDINE, D.M. (1993). Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, McGraw-Hill.

De SILVA, C.W. (1989). Control Sensors and Actuators, Prentice-Hall.

DOEBELIN, E.O. (1966). Measurement Systems: Application and Design, McGraw-Hill, New York.

DRISKELL, L. (1983). Control-Valve Selection and Sizing, Instruments Society of America, Research Triangle Park (N.C.).

FRADEN, J. (1993). AIP Handbook of Modern Sensors : Physics, Designs and Application, AIP Press, New York.

GROUT, M. (2002). Instrumentation industrielle : spécification et installation des capteurs et des vannes de régulation, Paris, Dunod.

ISA (1988). Pressure, Industrial Measurement Series, Instrument Society of America, Research Triangle Park (N.C.).

Idem, Temperature.

Idem, Level.

Idem, Flow.

ISA, Standards and Recommended Practices for Instrumentation and Control, Instrument Society of America, Research Triangle Park (N.C.).

KISSEL, T.E. (1990). Modern industrial / Electrical Motor Controls: Operation, Installation  and Troubleshooting, Prentice-Hall.

KIRK, F.W., T.A. WEEDON, A. THOMAS et P. KIRK (2005).  Instrumentation, American Technical Publication.

LECOUFLE, J.-C. (1993). Actionneurs électriques industriels : technologie et méthodes de choix, CETIM.

PALAS-ARENY, R. et J.G. WEBSTER (1991). Sensors and Signal Conditioning, Wiley and Sons.

PARATTE, P.-A. et P. ROBERT (1996). Traité d’électricité – Systèmes de mesure, volume XVII, Presses polytechniques romandes.

RIOUT, J. (1986). Capteurs industriels, technologie et méthodes de choix, CETIM.

SOLOMAN, S. (1999). Sensor Handbook, McGraw-Hill, New York.

WILDI, T. (1991). Électrotechnique, Presses de l’Université Laval.

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours GPA-668: https://cours.etsmtl.ca/gpa668




Autres informations

Ne s'applique pas.