Électricité, électronique et automatismes : circuits, logique et GRAFCET
L'épreuve porte sur les circuits embarqués et les systèmes automatisés d'un aéronef ou d'un atelier : calculs de courant et de puissance, choix et câblage de capteurs, lecture d'un logigramme ou d'un GRAFCET. Le contexte aéronautique impose ses ordres de grandeur : 28 V continu, 115/200 V alternatif à 400 Hz, boucles de mesure 4-20 mA.
Lois et méthodes
- Loi d'Ohm U = R·I ; lois de Kirchhoff (nœuds et mailles) ; série (R équivalente = somme) et parallèle (1/R = somme des inverses).
- Diviseur de tension : U₂ = U × R₂/(R₁ + R₂), valable seulement si la sortie n'est pas chargée.
- Puissance : P = U·I en continu ; en alternatif P = U·I·cos φ, et S = U·I en VA. La différence compte pour dimensionner un câble ou un disjoncteur.
- Logique combinatoire : table de vérité, équation booléenne, simplification, câblage ET/OU/NON ; un automatisme séquentiel se décrit par un GRAFCET (étapes, transitions, conditions, actions).
- Capteurs : fin de course, détecteur inductif, codeur incrémental ; sortie tout ou rien ou analogique 4-20 mA, où 4 mA représente l'échelle basse et 20 mA l'échelle haute.
Exemple travaillé
Un capteur est alimenté en 12 V par un diviseur : R₁ = 1 kΩ en série, R₂ = 2 kΩ vers la masse, mesure aux bornes de R₂. U₂ = 12 × 2000/(1000 + 2000) = 8 V. Le courant dans le pont vaut I = 12/3000 = 4 mA. Raisonnement à formuler : la formule ne s'applique qu'en l'absence de charge ; si l'entrée du capteur consomme du courant, elle se met en parallèle avec R₂, la résistance équivalente baisse et la tension mesurée chute. Il faut donc soit choisir des résistances faibles devant l'impédance d'entrée, soit ajouter un étage suiveur.
Pièges fréquents
Oublier cos φ en alternatif et annoncer des watts là où l'on calcule des VA ; appliquer le diviseur de tension à un montage chargé ; confondre énergie (kWh) et puissance (kW) ; mélanger série et parallèle dans un même calcul ; dans un GRAFCET, confondre l'action associée à une étape et la condition de transition ; ignorer les exigences de sécurité (arrêt d'urgence câblé en série, contact normalement fermé).