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BTS - CONCEPTION et INDUSTRIALISATION en MICROTECHNIQUES
SESSION 2010 Épreuve E 4 : Conception préliminaire d'un système microtechnique Durée : 4 heures
Coefficient : 2
AUCUN DOCUMENT AUTORISÉ MOYENS DE CALCUL AUTORISÉS Calculatrice de poches y compris les calculatrices programmables,
alphanumériques ou à écran graphique à condition que leur fonctionnement
soit autonome et qu'il ne soit pas fait usage d'imprimante (conformément à
la circulaire 99-186 du 16 novembre 1999). Le sujet comporte 3 dossiers :
- Dossier technique (DT 1 à DT 12)
- Dossier Travail Demandé (TD 1 à TD 7)
- Dossier Documents Réponses (DR1 à DR6)
Les candidats rédigeront les réponses aux questions posées
sur les « documents réponses » prévus à cet effet ou sur feuille de copie.
Tous les documents réponses mêmes vierges sont à remettre en fin d'épreuve. BTS - CONCEPTION et INDUSTRIALISATION en MICROTECHNIQUES
SESSION 2010 Épreuve E 4 : Conception préliminaire d'un système microtechnique Durée : 4 heures
Coefficient : 2
MICRO-PIPETTE DE LABORATOIRE DOSSIER TECHNIQUE
Ce dossier comporte 13 documents repérés
DT1 : Présentation
DT2 : Analyse fonctionnelle
DT3 : Chaîne fonctionnelle et organigramme de fonctionnement
DT4 : FAST
DT5 : Schémas cinématiques de la chaîne d'action
DT6 et DT7 : Documentation moteurs à courant continu
DT8 : Caractéristiques du microcontrôleur et des diodes
DT9 à DT11: Ponts en H disponibles pour la conception
DT12: Accumulateurs et packs accumulateurs disponibles pour la
conception Présentation d'une micro pipette mécanique
La pipette est un matériel de laboratoire (analyse médicale,
pharmaceutique, recherche, ...) permettant d'aspirer ou de distribuer
(action de pipetage) une dose calibrée de liquide qui peut être visqueux,
infecté... La pipette est un instrument de dosage de précision à part entière,
elle doit être qualifiée, vérifiée ou étalonnée périodiquement. Objectif de l'étude :
Evolution d'une pipette mécanique vers une pipette motorisée
électronique. La conception préliminaire portera :
> Le système motorisé permettant le pipetage.
> L'électronique embarquée permettant d'asservir le système. Nota : la reconception du système manuel d'éjection des pointes, afin
d'améliorer l'ergonomie, est hors étude. Cette évolution permettra :
> Action de pipetage indépendante de l'expérience de
l'utilisateur.
> Meilleure justesse et répétabilité
Analyse fonctionnelle (partielle)
Diagramme des inter-actions (méthode Apte)
FP1 : Permettre à l'utilisateur d'aspirer ou de distribuer une dose de
liquide
FP2 : Permettre à l'utilisateur d'éjecter les pointes
FC1 : Alimenter en énergie
FC2 : Etre ergonomique
FC3 : S'adapter au milieu ambiant
FC4 : S'adapter à différents liquides Caractérisation des fonctions de service |Fonctions|Critères |Performances |
|FP1 |Volume d'une dose |De 50 à 1200 µl, incrément 10|
| |Vitesse de pipetage |µl |
| |Modes de fonctionnement |3 vitesses programmées |
| |Purge |Trois |
| |Erreur de justesse |Oui |
| |Erreur de répétabilité |0.06 % à 0.9 % |
| |Température d'utilisation |0.05 % à 0.3 % |
| | |15° - 40° |
|FP2 |Man?uvre |Manuelle |
|FC1 |Autonomie |500 cycles de pipetage |
| |Tension d'alimentation |batterie rechargeable 6 V |
|FC2 |Prise en main et manipulation |Confortable et aisée |
| |Manuel d'utilisation |Oui |
|FC3 |Etanchéité |Réciproque |
|FC4 |Compatibilité |Tout type de liquide | Nombre de produits prévus : 10 000 / an Chaîne fonctionnelle Organigramme de fonctionnement
Aspiration d'une dose de liquide Distribution d'une dose
de liquide FAST
Schémas cinématiques de la chaîne d'action
Trois solutions sont envisagées pour le système de transformation de
mouvement : Documentation moteurs à courant continu
[pic]
[pic] Documentation moteur - suite [pic]
[pic]
Caractéristiques du microcontrôleur Le microcontrôleur utilisé est un ATMEL Mega 169P Diodes disponibles pour la conception [pic] Version CMS |Quantité |Prix HT pour paquet de 5 |
|1 |1,49 Euros |
|5 |1,27 Euros |
|20 |0,74 Euros |
|50 |0,53 Euros |
|100 et plus |0,47 Euros |
Ponts en H disponibles pour la conception
Pont ZHB6718
Version CMS
|Quantité |Prix unitaire HT |
|1 - 24 |4,71 Euros |
|25 - 99 |3,04 Euros |
|100 - 999 |1,91 Euros |
|1000 et plus |1,61 Euros | Il est nécessaire d'adjoindre à ce pont quatre diodes (Cf. DT8) pour
obtenir le fonctionnement désiré. Pont SI9986 Version CMS
|Quantité |Prix unitaire HT |
|1 - 9 |3,83 Euros |
|10 - 99 |3,45 Euros |
|100 - 249 |3,09 Euros |
|250 - 499 |2,80 Euros |
|500 et plus |2,38 Euros |
Pont à base de transistors discrets Pont à base de 2 transistors NPN Zetex BCX68 et 2 transistors PNP Zetex
BCX69 |Pour le PNP Zetex BCX69 |Pour le NPN Zetex BCX68 |
|Quantité |Prix unitaire HT |Quantité |Prix unitaire HT |
|5 - 20 |0,27 Euros |5 - 20 |0,47 Euros |
|25 - 95 |0,186 Euros |25 - 95 |0,30 Euros |
|100 - 245 |0,158 Euros |100 - 245 |0,193 Euros |
|250 - 995 |0,151 Euros |250 - 995 |0,161 Euros |
|1000 et plus |0,144 Euros |1000 et plus |0,134 Euros |
|Il est nécessaire d'adjoindre à ce pont quatre diodes (Cf. DT8) pour |
|obtenir le fonctionnement désiré. |
Accumulateurs disponibles pour la conception Packs accumulateurs disponibles pour la conception
BTS - CONCEPTION et INDUSTRIALISATION en MICROTECHNIQUES SESSION 2010
Épreuve E 4 : Conception préliminaire d'un système microtechnique
Durée : 4 heures
Coéfficient : 2
MICRO-PIPETTE DE LABORATOIRE
DOSSIER TRAVAIL DEMANDÉ
Temps conseillé
Lecture du sujet : 30 min Etude de la fonction FP1 Activité 1 : 15 min
Activité 2 : 25 min
Activité 3 : 20 min
Activité 4 : 15 min
Activité 5 : 20 min
Activité 6 : 20 min
Activité 7 : 20 min
Activité 8 : 15 min
Activité 9 : 20 min Etude de la fonction FC1 Activité 10 : 20 min
Activité 11 : 20 min A- Etude de la fonction FP1 Permettre
à l'utilisateur d'aspirer ou de
distribuer une dose de liquide FT 13 - Activité 1 : Choix du système de transformation du mouvement Données > Déplacement maximal du piston L = 34 mm (pipetage de 1200 µl)
> L'aspiration ou la distribution de liquide se fait par incrément de 10
µl (10 mm3)
> Pour la solution 2, le pas de la vis sera de 0.5 mm
> Le contrôle du moteur s'effectue par l'intermédiaire du capteur Question : Entre les trois solutions proposées pour réaliser le système de
transformation de mouvement, laquelle est la plus pertinente ? Compléter le
tableau de décision du document réponse. Répondre sur le document réponse DR1
FT 11 - Activité 2 : Choix du moteur Don