4ème arduino + shield

Confort et domotiqueConfort et domotique

La principale difficulté est de trouver un module de programmation qui réponde aux critères suivants :

coût pérennité (communauté du libre) transfert vers le lycée simplicité de programmation modularité, nombreuses E/S organisation pour le réseau

Interface arduino

mais programmation

par le code

Interface Easycon


Programmation par organigramme pour simplifier et permettre la découverte des automatismes le plus tôt possible :


Progression

5ème : début de la domotique en fin d'année sur un élément simplissime. Exemple : dans un espace aménagé, rajouter sur la maquette un module (genre manège) qui fonctionne seul. Ou bien préparer l'éclairage automatisé de l'espace. Puis commencer à parler prog avec eux (→ passerelle avec le thème de 4ème).

4ème : maquette préparée, les élèves n'ont plus qu'à charger le plugin modification de programme existant simple, on charge sur l'arduino (serveur) du prof qui

évalue/conseille (ou bien sur une maquette fixe d'exemple comme le portail coulissant) efficacité énergétique et programmes pour minimiser les dépenses d'énergie répartition de tâches d'un projet collectif : sur une même maquette, répartition de tâches,

chaque groupe de 4 ou 5 élèves programme et envoie sur l'arduino central (notion de sous programme), ils câblent et vérifient. Exemple : bornes 1 à 6 : portail battant bornes 7 à 12 : plate forme

3ème : ils font tout !Analyse fonctionnelle, CdC, FT à résoudre, BF à inventerAnalyse de capteurs/actionneurs1 arduino par équipe : attribution des tâches (BF)

Fil rouge cohérentProgression concrète des niveaux de taxonomie et du glissement de la démarche d''investigation vers la démarche de projet

Répartition (glissements si besoin ?) des connaissances sur les niveaux

Confort et domotiqueConfort et domotiqueFil rouge de l'année :

Un club, ou une association sportive, vient d'obtenir des fonds pour construire une extension attenante au gymnase afin d'héberger les salles de réunion et ainsi devenir un centre de formation.

Les élèves possèdent un cahier des charges : dimensions maxi (maquette prof sans

aucun mur) aménagements à inventer

2 salles de réunion espace détente pourvu d'une cuisine sanitaires

Confort et domotiqueConfort et domotique1ère partie de l'année : projet par équipe de 4 ou 5 élèves

Création de l'extension les élèves imaginent ce centre sportif et en réalisent les cloisons en CFAO (elles

doivent pouvoir s'emboîter, rester fixées)

Processus de réalisation



doivent pouvoir s'emboîter, rester fixées) ils modélisent l'aménagement sous SweetHome3D

CGI de 5ème si pas eu le temps de la faire l'an passé.



doivent pouvoir s'emboîter, rester fixées) ils modélisent l'aménagement sous SweetHome3D sous Sketchup le positionner près du gymnase CGI de 5ème si pas eu le

temps de la faire l'an passé.

implantation des cloisons dans la maquette réelle photos et captures d'écran en vue de la revue de projet


Réflexion sur l'extension pour la rendre « plus écolo » analyse de la « bonne maison » : les élèves regardent la vidéo et complètent le

document d'analyse le professeur complète avec les élèves la synthèse (lecture de la ressource, « bons

gestes » : orientation, ouvertures, …) fiche connaissance – rappels sur les énergies les élèves doivent modifier ce nouveau bâtiment grâce à ces nouveaux paramètres :

orientation aménagement ouvertures

les élèves le positionnent au bon endroit (attention au nord ! Et au parking !)

Énergies

NordNord


Projet initial Projet modifié pour profiter des économies passives

Habitat, aménagé, en 3Dgrâce à SweetHome3D

Habitat nouvelle version, aménagé, en 3Dgrâce à SweetHome3D

Capture du plan, en 2D,de SweetHome3D

Capture du plan réaménagé, en 2D,de SweetHome3D

Photo(s) de la maquette Photo(s) de la maquette dans sa nouvelle configuration

1ère partie de l'année : projet par équipe de 4 ou 5 élèves

Oral de revue de projet

Les élèves explicitent leurs idées en s'appuyant sur les

captures des fichiers Sketchup & SweetHome

3D, ainsi que sur leur réalisation.

Réflexion sur l'extension pour la rendre « plus écolo » revue de projet avant/après

Confort et domotiqueConfort et domotique2ème partie de l'année : accessibilité et domotisation

Accessibilité – nouvelle situation problème En plus d'être centre sportif, l'association diffuse de l'information pour s'ouvrir aux

handicapés : http://www.videobadminton.com/presentation.html

Le handibad, comment ??Disposer d'un gymnase accessible.Disposer d'un court de Badminton

classique.Avec quelques adaptations de bon sens sur

le plan pédagogique et sécuritaire, il est très simple d'intégrer une personne handicapée dans son club, lors des créneaux d’entraînements valides. Des règles adaptées à chaque handicap existent pour permettre la pratique.

Seules les personnes se déplaçant dans un fauteuil roulant ont besoin de matériel adapté leur assurant une totale sécurité : afin d'éviter toute chute en reculant, une roulette "anti-bascule" doit être placée à l'arrière du fauteuil.

http://www.videobadminton.com/presentation.html


Accessibilité – nouvelle situation problème les élèves listent les solutions qu'ils connaissent pour faciliter l'accès au bâtiment ils doivent modifier la modélisation de l'aménagement sous SweetHome3D en respectant les

normes (voir document ressource sur les contraintes ministérielles pour les bâtiments recevant du public)

http://www.dailymotion.com/video/x7mlid_demonstration-handibad-a-millau_sport


Accessibilité – nouvelle situation problème quels problèmes se posent à une personne à mobilité réduite ? le terrain n'est pas droit

Attention au relief !Attention au relief !Les élèves doivent recopier leur aménagement dans ce nouveau bâtiment, dont le modèle est fourni par le

professeur.


Domotisation pour faciliter l'accessibilité besoin d'appareils commandés, découverte des capteurs analyse des problèmes et solutions à apporter automatisation des points clés :

portail d'entrée porte d'entrée du bâtiment ascenseur

efficacité énergétique matériaux éclairages intérieurs et extérieurs (comment le couper automatiquement ?) pour aller plus loin : accessibilité autre que pour les PMR (alarme sonore ET visuelle, etc)

Exemple avec la maquette A4Point de départ/découverte par une maquette simple,

mais dans laquelle il manque des éléments.

Premier travail de conception pour les élèves.


Domotisation pour faciliter l'accessibilité les élèves testent la maquette (sans capteurs), voient que des problèmes se posent ils posent des capteurs sur la maquette, guidés par l'enseignant qui a prévu le programme ils rajoutent ensuite une LED clignotante et modifient le programme

Consultation et Gestion de l'Information

Exemple avec la maquette A4


Domotisation pour faciliter l'accessibilité ils testent différents capteurs et découvrent les phénomènes captés par l'automate ils posent des capteurs sur la maquette, guidés par l'enseignant qui a prévu le programme



Domotisation pour faciliter l'accessibilité les élèves doivent automatiser des points clés du bâtiment :

portail d'entrée porte d'entrée du bâtiment ascenseur

pour cela ils analysent des systèmes automatisés qu'ils connaissent pour en faire les représentations fonctionnelles et repérer les chaînes d'énergie/d'information

Analyse fonctionnelle

2ème partie de l'année : accessibilité et domotisationConfort et domotiqueConfort et domotique

Répartition du travail d'analyse et de conception les élèves modifient et réalisent des pièces ils programment chaque maquette Ils font ensuite la mise en commun de leurs travaux pour obtenir une maquette globale du

bâtiment domotisé

Manque de place !



Efficacité énergétique les élèves doivent choisir l’éclairage du bâtiment pour que celui-ci ait la meilleure

efficacité énergétique possible tests pour savoir quel type de lampe est la plus efficace énergétiquement ?

www.tourreau-techno.fr

Énergies

Automatiser un éclairage analyse de l’exemple de la commune de Vif dont une part de l’éclairage public ne se

déclenche qu’à l’approche de passantshttp://www.roulonspourlavenir.com/emission_de_solution.php?id_vid=312

les élèves décident de l’implantation, fabriquent leurs lampadaires et pilotent, grâce aux capteurs choisis, un éclairage extérieur ’’intelligent’’

ils devront ensuite exposer leur projet

http://www.roulonspourlavenir.com/emission_de_solution.php?id_vid=312


Evolution dans le temps des systèmes d'éclairage après avoir vu l'efficacité énergétique de l'éclairage, les élèves repèrent les étapes de

l'évolution de l'OT en réalisant une frise chronologique ils comparent les choix esthétiques ergonomiques

Evolution de l'OT


Dans un souci d'efficacité énergétique (après l'éclairage) : les élèves mettent en place des tests sur des matériaux ils classent ceux-ci suivant les propriétés thermiques ils vérifient quel matériaux serait le plus adéquat pour un chauffe eau solaire

Matériaux


Améliorations personnelles la domotisation nécessaire est finie l'accessibilité ne concerne pas que les PMR, les élèves doivent aussi réfléchir aux alarmes

incendie pour mal voyants, etc... les élèves sont libres d'améliorer avec leurs propres scénarios à condition de décrire leur

scénario, réaliser le programme, fabriquer leur solution, lister les capteurs et actionneurs nécessaires

Exemple d'une amélioration indispensable : quand je rentre et que j'allume la lumière, cela

déclenche la rotation de la boule à facettes !


MERCI DE VOTRE ATTENTION !MERCI DE VOTRE ATTENTION !

1. Analyse et conception de l'OT

Classement par approche et par connaissance Académie de NantesAcadémie de NantesGroupe de PilotageGroupe de Pilotage Page 1/7

6°6° 5°5° 4°4° 3°3° ConnaissancesConnaissances NiveauNiveau CapacitésCapacités6° Besoin. 1 Mettre en relation besoin et objet technique.

3° Besoin 3 Formaliser sans ambiguïté une description du besoin

6° Valeur 1

3° 2 Définir les critères d’appréciation d’une ou plusieurs fonctions

6°2 Décrire le principe général de fonctionnement d’un objet technique1 Identifier les principaux éléments qui constituent l’objet technique.

4°

1 Décrire sous forme schématique le fonctionnement de l'objet technique

2 Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction

3

3° 2

6°1

2 Identifier des solutions techniques qui assurent une fonction technique.

5° Solutions techniques

1 Identifier la solution technique retenue pour réaliser une fonction de service

1

2

3 Réaliser cette modification à l’aide d’un logiciel.

4° Solution technique2

3 Choisir et réaliser une solution technique

3° Solution technique

3

3

3

5° Contraintes1

1

4° 2

4° 1 Identifier les éléments qui déterminent le coût de l'objet technique

3°

3 Dresser la liste des contraintes à respecter

3

2

Identifier les composantes de la valeur d’un objet technique : prix, fiabilité, disponibilité, délai.

Critères d’appréciationNiveau

Principe général de fonctionnement.

Représentation fonctionnelle

Établir un croquis du circuit d'alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d'un objet technique


Énoncer et décrire sous forme graphique des fonctions que l’objet technique doit satisfaire

Fonction technique, solution technique.

Dresser la liste des fonctions techniques qui participent à la fonction d’usage.

Comparer, sur différents objets techniques, les solutions techniques retenues pour répondre à une même fonction de service.Modifier tout ou partie d’une structure ou d’un assemblage pour satisfaire une fonction de service donnée

Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée

Proposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonctionProposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonctionChoisir et réaliser une ou plusieurs solutions techniques permettant de réaliser une fonction donnéeMettre en relation les contraintes à respecter et les solutions techniques retenues. Relier les choix esthétiques au style artistique en vigueur au moment de la création

Contraintes liées : - au fonctionnement - à la sécurité - à l'esthétique - à l'ergonomie - au développement durable

Mettre en relation des contraintes que l'objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues

Contraintes économiques : coût globalContraintes liées :- au fonctionnement et à la durée de vie ;- à la sécurité ;- à l’esthétique et àl’ergonomie ;- à l’impact environnementalet au développementdurable ;- aux aspects économiques :

Pour quelques contraintes choisies, définir le niveau que doit respecter l’objet technique à concevoir

Évaluer le coût d’une solution technique et d’un objet technique dans le cadre d’une réalisation au collège

1. Analyse et conception de l'OT


3° 2 Rédiger ou compléter un cahier des charges simplifié de l’objet technique

5° 1

4°1

1

6°

2

2

5°2

1

5°

3 Réaliser la maquette numérique d’un volume élémentaire.

2

2 Associer une représentation 3D à une représentation 2D

4°

3

3

3° 3

6°1

2 Extraire d’une fiche produit les caractéristiques techniques.

4° 2 Créer et justifier tout ou partie d'un planning

3° 3 Gérer l’organisation et la coordination du projet

Cahier des charges simplifié

Contexte social et économique

Identifier, de manière qualitative, l’influence d’un contexte social et économique sur la conception et la commercialisation d’un objet technique simple.


Relier les choix esthétiques au style artistique en vigueur au moment de la créationTraduire sous forme de croquis l’organisation structurelle d’un objet technique

Mode de représentation : croquis, vues 2D, perspective, modèle numérique 3D.

Identifier, à partir d’une représentation, les éléments qui assurent une fonction technique.

Décrire graphiquement à l’aide de croquis à main levée ou de schémas le fonctionnement observé des éléments constituant une fonction technique.

Croquis, schéma, codes de représentation

Traduire sous forme de croquis l’organisation structurelle d’un objet techniqueTraduire sous forme de schéma les fonctions assurées par un objet technique

Modélisation du réel et représentation en conception assistée par ordinateur

Modifier une représentation numérique d’un volume simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur

Représentation structurelle : modélisation du réel (maquette, modèles géométrique et numérique)

Créer une représentation numérique d'un objet technique simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur

Rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l'intégrer dans une maquette numérique

Représentation structurelle. Modélisation du réel

Réaliser un schéma, un dessin scientifique ou technique par une représentation numérique à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur, en respectant les conventions

Informations et caractéristiques techniques

Distinguer, dans une notice, les informations qui relèvent de la mise en service d’un produit, de son utilisation, de son entretien, ainsi que les règles de sécurité à observer.

Planification des activitésPlanification, antériorité,chronologie des opérations

2. Les matériaux utilisés


6°6° 5°5° 4°4° 3°3° ConnaissancesConnaissances NiveauNiveau CapacitésCapacités6° Matériaux usuels 1 Indiquer à quelle famille appartient un matériau.

6° 1

6°1

1

6° 1

5° Propriétés des matériaux1

2

5° 2

4°

3

2

1

4° 2

6° Contraintes environnementales. 1

3° 2

3° 1

3° Méthodologie de choix de matériaux

1

2 Hiérarchiser les propriétés

3

5°

1

1

1

3°3

2

Caractéristiques physiques des matériaux

Mettre en évidence à l’aide d’un protocole expérimental quelques propriétés de matériaux

Relations entre formes, matériaux et procédés de réalisation

Classer les matériaux par rapport à l’une de leurs caractéristiques.Identifier les relations formes - matériaux - procédés de réalisation.

Caractéristiques économiques des matériaux

Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.Mettre en place et interpréter un essai pour définir, de façon qualitative, une propriété donnéeClasser de manière qualitative plusieurs matériaux selon ne propriété simple à respecter

Propriétés mécaniques et esthétiques d'une structure

Mettre en relation, dans une structure, une ou des propriétés avec les formes, les matériaux et les efforts mis en jeu

Propriétés des matériaux: - propriétés intrinsèques (aspect physique, propriétés mécaniques, électriques, thermique) - aptitude à la mise en forme

Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l'objet techniqueMettre en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété électrique ou thermique donnéeVérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée

Caractéristiques économiques des matériaux: - coût de mise à disposition, - valorisation (au sens de l'écologie)

Mettre en relation le choix d'un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation

Identifier l’impact de l’emploi de certains matériaux sur l’environnement dans les différentes étapes de la vie de l’objet.

Critères de choix d’un matériau pour une solution technique donnée

Identifier les relations principales entre solutions, matériaux et procédés de réalisation

La mise en forme desmatériaux

Identifier quelques procédés permettant de mettre en forme le matériau au niveau industriel et au niveau artisanalIdentifier les propriétés pertinentes des matériaux à prendre en compte pour répondre aux contraintes du cahier des charges

Choisir un matériau dans une liste fournie en fonction d’un critère défini dans le cahier des charges

Origine des matières premières et disponibilité des matériaux

Identifier l’origine des matières premières et leur disponibilitéAssocier le matériau de l’objet technique à la (ou aux) matière(s) première(s)Identifier l’impact d’une transformation et d’un recyclage en terme de développement durable

Origine des matières premières et disponibilité des matériaux

Identifier l’origine des matières premières et leur disponibilitéIdentifier l’impact d’une transformation et d’un recyclage en terme de développement durable

3. Les énergies mises en oeuvre


6°6° 5°5° 4°4° 3°3° ConnaissancesConnaissances NiveauNiveau CapacitésCapacités6° Nature de l’énergie de fonctionnement 1

6°1

2

5°

2

1 Repérer les transformations énergétiques

1

3°2

3

3° 1 Identifier les grandes familles de sources d’énergies

6° 1

3° 2

Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique

Éléments de stockage, de distribution, et de transformation de l’énergie.

Identifier les éléments de stockage, de distribution, et de transformation de l’énergieReprésenter la circulation de l’énergie dans un objet technique par un croquis.

Chaîne d’énergie : alimentation, distribution, stockage, transformation, transport de l’énergie

Repérer, sur un objet technique, les énergies d’entrée et de sortie

Identifier, sur un objet technique, les différents éléments de la chaîne d’énergie et les repérer sur un schéma structurel

Caractéristiques d’une source d’énergie.Critères de choix énergétiques

Identifier les caractéristiques de différentes sources d’énergie possibles pour l’objet techniqueChoisir, pour une application donnée, une énergie adaptée au besoin

Sources et disponibilités desressources énergétiques: fossile, nucléaire, renouvelables

Impact sur l’environnement : dégradation de l’air, de l’eau et du sol.

Indiquer le caractère plus ou moins polluant de la source6 d’énergie utilisée pour le fonctionnement de l’objet technique

Impact sur l’environnement : dégradation de l’air, de l’eau et du sol

Indiquer le caractère plus ou moins polluant de la source d’énergie utilisée pour le fonctionnement de l’objet technique

4. L'évolution de l'OT


6°6° 5°5° 4°4° 3°3° ConnaissancesConnaissances NiveauNiveau CapacitésCapacités6° Familles d’objets. 1

5° Évolution d’OT 1 Identifier l’évolution des besoins

5°1

1

5° Évolution des outils et des machines1 Différencier outil et machine

1

4° 2

4° Adaptation aux besoins et à la société2

2

3° 1

3°

2

2

2

1

3° Veille technologique 1 Organiser une veille technologique

Citer des objets répondant à une même fonction d’usage.

Évolution des styles en fonctiondes principes techniques et destendances artistiques

Repérer sur une famille d’objets techniques, l’évolution des principes techniques ou des choix artistiquesAssocier les grands inventeurs, ingénieurs et artistes et leurs réalisations

Mettre en relation une tâche avec différents outils et machines utilisées au cours des âges

Évolution des solutions techniques: - non-mécanisées, - automatiques, - informatisées

Repérer dans les étapes de l'évolution des solutions techniques la nature et l'importance de l'intervention humaine à côté du développement de l'automatisation

Associer l'utilisation d'un objet technique à une époque, à une région du globeComparer les choix esthétiques et ergonomiques d'objets techniques d'époques différentes

Durée de vie.Cycle de vie d’un objettechnique

Repérer pour un objet technique donné, sa durée de vie et les conditions réelles ou imaginées de sa disparition

Progrès technique, inventions et innovations, développement durable

Situer dans le temps les inventions en rapport avec l’objet technique étudiéRepérer le ou les progrès apportés par cetobjetRepérer dans un objet technique donné une ou des évolutions dans les principes techniques de construction (matériaux, énergies, structures, design, procédés)Repérer les époques et identifier les mesures qui ont entrainé l’homme à prendre conscience de la protection de l’environnement

5. La communication et la Gestion de l'Information


6°6° 5°5° 4°4° 3°3° ConnaissancesConnaissances NiveauNiveau CapacitésCapacités

6°Stockage des données, arborescence. 3

2 Distinguer le rôle des différents types de mémoire.

5° 3

5° Outils logiciels 3

3° 2

3°

2

3

3

6°2

3

3°

1

2

3

Recenser des données, les classer, les identifier, les stocker, les retrouver dans une arborescence,

Mémoire.Unité de stockage.

Outils de base d’un environnement d’un espace numérique de travail ENT.

Entrer dans un ENT, identifier les services pour un travail collectif et utiliser les principales fonctionnalités es outils propres à un ENTOrganiser des informations pour les utiliser. Produire, composer et diffuser des documents

Messageries diverses, flux audio ou vidéo

Choisir un mode de dialogue ou de diffusion adapté à un besoin de communication

Outils de travail collaboratif :liste de diffusion, forum, blog, partage de documents, partaged’applications…Planification, calendrier.Identité numérique, mot de passe, identifiant.

Choisir et utiliser les services ou les outils adaptés aux tâches à réaliser dans un travail de groupe ou pour un travail collaboratifRechercher l’information utile dans le plan d’actions, le suivi des modifications et la planification des travaux à livrerGérer son espace numérique : structure des données, espace mémoire, sauvegarde et versions, droits d’accès aux documents numériques

Création et transmission de documents numériques.

Composer, présenter un document numérique (message, texte mis en page, tableaux, schéma, composition graphique) et le communiquer à un destinataire par des moyens électroniques.Présenter dans un document numérique les étapes d’une démarche ou d’un raisonnement.

Document multimédia.Nature et caractéristiques des documents multimédias

Distinguer les différents types de documents multimédias en fonction de leurs usagesChoisir et justifier un format de fichier pour réaliser un document multimédiaCréer et scénariser un document multimédia en réponse à un projet de publication, mobilisant plusieurs médias

6. Processus de Réalisation d'un OT


6°6° 5°5° 4°4° 3°3° ConnaissancesConnaissances NiveauNiveau CapacitésCapacités

6°

2 Associer un procédé de fabrication à une forme.2 Réaliser en suivant un protocole donné.

2

5°

1

2

2

4°

2

2

2

3

3°

2

3

3

6°

2

2

2 Tester le fonctionnement.

5°2

2

4°3

2

3°

3 Créer le planning de réalisation du prototype

3 Concevoir le processus de réalisation

3 Conduire la réalisation du prototype

Formes permises par les procédés de fabricationMise en position et maintien d’une pièce

Utiliser rationnellement matériels et outillages dans le respect des règles de sécurité.

Contraintes liées aux procédés de fabrication, de contrôle et de validation

Associer les formes, l’aspect et la structure d’un composant à un procédé de réalisationÉnoncer les contraintes de sécurité liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisationProposer un contrôle pour la réalisation future(pièces, assemblage, produit fini)

Contraintes liées aux procédés et mode de fabrication: - formes possibles, -précision acceptable

Contraintes liées aux procédés de contrôle et de validation

Énoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d'un procédé de réalisationMettre en relation des caractéristiques géométriques d'un élément et son procédé de réalisationPréparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponiblesEffectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante

Contraintes liées aux procédés et modes de réalisation.

Contraintes liées aux procédés de contrôle et de validation

Énoncer les contraintes liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation et notamment celle liées à la sécuritéRédiger les consignes relatives à la sécurité dans une fiche de procédure d’une opérationDéfinir à l’avance les contrôles à effectuer pour toute opération de fabrication ou d’assemblage

Procédés d’assemblage : soudage, rivetage, collage, emboîtement, vissage.

Réaliser un assemblage ou tout ou partie d’un objet technique en suivant une procédure formalisée.Effectuer un geste technique en respectant les consignes.

Processus opératoire

Antériorités et ordonnancement

Situer son action sur un planning de réalisation d’un objet techniqueJustifier des antériorités des opérations de fabrication ou d’assemblage

Processus de réalisation (fabrication, assemblage, configuration) d'un objet technique

Réaliser tout ou partie du prototype ou de la maquette d'un objet techniqueCompléter ou modifier un planning pour adapter la réalisation d'un objet technique en fonction d'aléas

Planning de réalisationProcessus de réalisationAntériorités etordonnancement

6èmeconnaissances capacités

1. L

’ana

lyse

du

fonc

tion

nemen

t d’un

obj

et t

echn

ique

Objet technique. 1

Besoin. 1 Mettre en relation besoin et objet technique.

Fonction.

1 Distinguer fonction d’usage et fonction d’estime

1

1

Valeur 1

2

1

1

2

2

2

1

2

2. L

es m

atér

iaux

utilis

és

Matériaux usuels 1 Indiquer à quelle famille appartient un matériau.

1

1

1

1

1

3. L

es é

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ies

1

1

2

1

Familles d’objets. 1

1

1 Situer dans le temps ces évolutions.

5. L

a co

mmun

icat

ion

et la

gest

ion

de l’in

fo

1

3

3

3

Mémoire.2

Unité de stockage.

3

Niv.

Distinguer en le justifiant objet et objet technique.

Énoncer la fonction d’usage d’un objet technique.

Énoncer les critères liés aux fonctions d’estime pour un objet technique.

Identifier les composantes de la valeur d’un objet technique : prix, fiabilité, disponibilité, délai.

Principe général de fonctionnement.

Décrire le principe général de fonctionnement d’un objet technique

Identifier les principaux éléments qui constituent l’objet technique.

Fonction technique, solution technique.

Dresser la liste des fonctions techniques qui participent à la fonction d’usage.

Identifier des solutions techniques qui assurent une fonction technique.

Mode de représentation : croquis, vues 2D,

perspective, modèle numérique 3D.

Identifier, à partir d’une représentation, les éléments qui assurent une fonction technique.

Décrire graphiquement à l’aide de croquis à main levée ou de schémas le fonctionnement observé des éléments constituant une fonction technique.

Informations et caractéristiques

techniques

Distinguer, dans une notice, les informations qui relèvent de la mise en service d’un produit, de son utilisation, de son entretien, ainsi que les règles de sécurité à observer.

Extraire d’une fiche produit les caractéristiques techniques.

Caractééristiques physiques des

matériaux

Mettre en évidence à l’aide d’un protocole expérimental quelques propriétés de matériaux

Relations entre formes, matériaux et

procédés de réalisation

Classer les matériaux par rapport à l’une de leurs caractéristiques.

Identifier les relations formes - matériaux - procédés de réalisation.

Caractéristiques économiques des

matériaux

Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.

Contraintes environnementales.

Identifier l’impact de l’emploi de certains matériaux sur l’environnement dans les différentes étapes de la vie de l’objet.

Nature de l’énergie de fonctionnement

Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique

Éléments de stockage, de

distribution, et de transformation de

l’énergie.

Identifier les éléments de stockage, de distribution, et de transformation de l’énergie

Représenter la circulation de l’énergie dans un objet technique par un croquis.

Impact sur l’environnement :

dégradation de l’air, de l’eau et du sol.

Indiquer le caractère plus ou moins polluant de la source6 d’énergie utilisée pour le fonctionnement de l’objet technique

4. L

’évo

l Citer des objets répondant à une même fonction d’usage.

Avancées technologiques.

Identifier quelques évolutions techniques et esthétiques.

Serveurs, poste de travail, terminaux

mobiles, périphériques,

logiciels

Identifier les principaux composants matériels et logiciels d’un environnement informatique.

Acquisition et restitution des

données.

Entrer des informations : clavier, lecture magnétique, scanneur, appareil photo.

Restituer des informations : affichage (écrans…), impression (encre, 3D, braille...), son, pilotage de machines…

Stockage des données,

arborescence.

Recenser des données, les classer, les identifier, les stocker, les retrouver dans une arborescence,

Distinguer le rôle des différents types de mémoire.

Consultation de documents numériques.

Ouvrir et consulter des documents existants (textes, schémas, animations, représentations volumiques…), extraire les informations utiles.

5. L

a co

mmun

icat

ion

et la

gest

ion

de l’in

fo2

3

2

6. L

es p

roce

ssus

de

réalisat

ion

2

2 Associer un procédé de fabrication à une forme.

2 Réaliser en suivant un protocole donné.

2

2

2

2 Tester le fonctionnement.

2

2 Confronter le résultat à celui attendu.

Création et transmission de

documents numériques.

Composer, présenter un document numérique (message, texte mis en page, tableaux, schéma, composition graphique) et le communiquer à un destinataire par des moyens électroniques.

Présenter dans un document numérique les étapes d’une démarche ou d’un raisonnement.

Recherche d’informations sur la “

toile ”.

Retrouver une ou plusieurs informations à partir d’adresses URL données.

Modes de représentation

(images, projections, cotes, symboles).

Extraire d’un dessin, d’un plan, d’un schéma, d’un éclaté ou d’une nomenclature les informations utiles pour la fabrication ou l’assemblage.

Formes permises par les procédés de

fabrication

Mise en position et maintien d’une pièce

Utiliser rationnellement matériels et outillages dans le respect des règles de sécurité.

Procédés d’assemblage :

soudage, rivetage, collage, emboîtement,

vissage.

Réaliser un assemblage ou tout ou partie d’un objet technique en suivant une procédure formalisée.

Effectuer un geste technique en respectant les consignes.

Mesure dimensionnelle

(diamètre, distance), unité.

Mesurer et contrôler à l’aide d’instruments de mesure, d’un gabarit.


1. L

’ana

lyse

du

fonc

tion

nemen

t d’un

OT

Fonction 1 Identifier les fonctions assurées par un OT

Solutions techniques

1

1

2

3 Réaliser cette modification à l’aide d’un logiciel.

Contraintes

1

1

1

2

1

3

2

2

2. L

es m

atér

iaux

1

2

2

1

1

1

3. L

es é

nerg

ies

2

1 Repérer les transformations énergétiques

1

1

1

4. L

’évo

lution

1 Identifier l’évolution des besoins

1

1

1 Différencier outil et machine

1

2

2

Niv.

Identifier la solution technique retenue pour réaliser une fonction de service

Comparer, sur différents objets techniques, les solutions techniques retenues pour répondre à une même fonction de service.

Modifier tout ou partie d’une structure ou d’un assemblage pour satisfaire une fonction de service donnée

Mettre en relation les contraintes à respecter et les solutions techniques retenues.

Relier les choix esthétiques au style artistique en vigueur au moment de la création


Identifier, de manière qualitative, l’influence d’un contexte social et économique sur la conception et la commercialisation d’un objet technique simple.

Croquis, schéma, codes de

représentation

Traduire sous forme de croquis l’organisation structurelle d’un objet technique

Traduire sous forme de schéma les fonctions assurées par un objet technique

Modélisation du réel et représentation en conception assistée

par ordinateur

Réaliser la maquette numérique d’un volume élémentaire.

Modifier une représentation numérique d’un volume simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur

Associer une représentation 3D à une représentation 2D

Propriétés des matériaux

Mettre en place et interpréter un essai pour définir, de façon qualitative, une propriété donnée

Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon ne propriété simple à respecter

Propriétés mécaniques et

esthétiques d'une structure

Mettre en relation, dans une structure, une ou des propriétés avec les formes, les matériaux et les efforts mis en jeu

Origine des matières premières et

diponibilité des matériaux

Identifier l’origine des matières premières et leur disponibilité

Associer le matériau de l’objet technique à la (ou aux) matière(s) première(s)

Identifier l’impact d’une transformation et d’un recyclage en terme de développement durable

Chaîne d’énergie : alim, distrib,

stockage, transfo, transport de

l’énergie

Repérer, sur un objet technique, les énergies d’entrée et de sortie

Identifier, sur un objet technique, les différents éléments de la chaîne d’énergie et les repérer sur un schéma structurel

Économie d’énergie, pertes

Identifier des solutions qui permettent de réduire les pertes énergétiques.

Caractériser l’impact environnemental de ces économies

Évolution d’OT

Évolution des styles en fonction

des principes techniques et des

tendances artistiques

Repérer sur une famille d’objets techniques, l’évolution des principes techniques ou des choix artistiques

Associer les grands inventeurs, ingénieurs et artistes et leurs réalisations

Évolution des outils et des machines Mettre en relation une tâche avec différents

outils et machines utilisées au cours des âges

5. L

a co

mm e

t la g

estion

de

l’inf

o

Environnement informatique

Distinguer les fonctions et énoncer les caractéristiques essentielles des composants matériels et logiciels d’un environnement informatique

Organisation fonctionnelle des

réseaux.

Identifier les principes de base de l’organisation et du fonctionnement d’un réseau

3

Outils logiciels 3

1

1

1

6. L

es p

roce

ssus

de

réalisat

ion

1

2

2

Prototype, maquette

2

3

3

3

Processus opératoire 2

2

5. L

a co

mm e

t la g

estion

de

l’inf

o

Outils de base d’un environnement d’un

espace numérique de travail ENT.

Entrer dans un ENT, identifier les services pour un travail collectif et utiliser les principales fonctionnalités es outils propres à un ENT

Organiser des informations pour les utiliser. Produire, composer et diffuser des documents

Moteur de recherche, mot clé, opérateurs

de recherche

Rechercher, recenser, sélectionner et organiser des informations pour les utiliser

Identifier les sources (auteur, date, titre, lien vers la ressource)

Propriété intellectuelle.

Copyright et copyleft

Identifier les droits d’utilisation et de partage des ressources et des outils numériques, ainsi que les risques encourus en cas de non respect des règles et procédures d’utilisation

Contraintes liées aux procédés de

fabrication, de contrôle et de

validation

Associer les formes, l’aspect et la structure d’un composant à un procédé de réalisation

Énoncer les contraintes de sécurité liées à la mise en oeuvre d’un procédé de réalisation

Proposer un contrôle pour la réalisation future(pièces, assemblage, produit fini)

Distinguer l’usage d’une maquette et d’un prototype dans le développement d’un objet technique

Participer à la réalisation de la maquette d’un objet technique

Echelles

Transférer les données d’un plan sur une maquette ou dans la réalité

Relever des dimensions sur l’objet technique réel et les adapter à la réalisation d’une maquette ou d’un plan.

Situer son action sur un planning de réalisation d’un objet technique

Antériorités et ordonnancement

Justifier des antériorités des opérations de fabrication ou d’assemblage

4ème

Do

c e

n r

ela

tion

00 & 10 20 30 30 40 50 55 60 701ère partie 2ème partie

Ré

alis

atio

n e

n C

FA

O

Mo

dé

lisa

tion

3D

Po

ur

alle

r p

lus

loin

connaissances capacités

1. L

’ana

lyse

et

la c

once

ption

de l'

OT

1

37

X2 X3 X

2 X

1 X

Solution technique

2

59X X

3 Choisir et réaliser une solution technique X X

3

16X

3 X2 créer et justifier tout ou partie d'un planning 61 63 X

2. L

es m

atér

iaux

utilis

és

3

44

X

2 X

1 X

2 X

2 51 59 X2 11 14 X X

1 12 X X

2

58

X

2 X

2 54 X

5. L

a co

mmun

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ion

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gest

ion

de l’in

form

ation

1

38 62X

1 Identifier les éléments qui les composent X

Fic

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co

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An

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l'écl

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Ma

que

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glo

ba

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t re

vue

de

pro

jet

Niv.

représentation fonctionnelle

Décrire sous forme schématique, le fonctionnement de l'objet technique

36 38

Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction

Établir un croquis du circuit d'alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d'un objet technique

Contraintes liées: - au fonctionnement - à la sécurité - à l'esthétique - à l'ergonomie - au développement durable

Mettre en relation des contraintes que l'objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues

Contraintes économiques: coût global

Identifier les éléments qui déterminent le coût de l'objet technique

Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée

21540

54

Représentation structurelle:

modélisation du réel (maquette, modèles

géométrique et numérique)

Créer une représentation numérique d'un objet technique simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur

Rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l'intégrer dans une maquette numérique

planification des activités

Propriétés des matériaux: - propriétés intrinsèques (aspect physique, propriétés mécaniques, électriques, thermique) - aptitude à la mise en forme

Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l'objet technique

414243

Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété électrique ou thermique donnée

Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée

Caractéristiques économiques des matériaux: - coût de mise à disposition, - valorisation (au sens de l'écologie)

Mettre en relation le choix d'un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation

3. L

es é

nerg

ies

Efficacité énergétique

Comparer les quantités d'énergie consommée par deux objets techniques

Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l'objet technique

Gestion de l'énergie, régulation

Identifier des solutions qui permettent de réduire les pertes énergétiques.

1154

4. L

'évo

lution

de

l'OT

Adaptation aux besoins et à la société

Associer l'utilisation d'un objet technique à une époque, à une région du globe 55

56 57Comparer les choix esthétiques et ergonomiques

d'objets techniques d'époques différentes

Evolution des solutions techniques: -non-mécanisées,- automatiques, - informatisées

Repérer dans les étapes de l'évolution des solutions techniques la nature et l'importance de l'intervention humaine à côté du développement de l'automatisation

Chaîne d'informationsChaîne d'énergie

Repérer, à partir du fonctionnement d'un système automatique, la chaîne: - d'informations (acquérir, traiter, transmettre), - d'énergie (alimenter, distribuer, convertir, transmettre)

5. L

a co

mmun

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ion

et la

gest

ion

de l’in

form

ation

1 32

33

X

1 32 X

1 34

35X

2 X

2 Identifier une condition logique de commande 61 62 X X

2 64 65 X X

1

66 67X

1 X

6. L

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roce

ssus

de

réalisat

ion

2

0

X3 Organiser le poste de travail X2 X2 X2 X3 X3 X X

2 61 63 X

Acquisition de signal: saisie, lecture magnétique, optique, numérisation, utilisation de capteurs,…

Forme du signal: information analogique, information numérique

Identifier les modes et dispositifs d'acquisition de signaux, de données

Identifier la nature d'une information et de signal qui le porte

Traitement du signal: - algorithme, - organigramme, - programme

Identifier les étapes d'un programme de commande représenté sous forme graphique

Modifier la représentation du programme de commande d'un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu

34 51

Commande d'un objet technique et logique combinatoire de base: ET, OU, NON

Interface.Mode de transmission avec ou sans fil

Identifier les composants d'une interface entre chaîne d'énergie et chaîne d'informations (réels ou objets graphiques virtuels)

Transport du signal: - lumière, infrarouge,

- ondes: hertziennes, ultrason

- électrique, ..

Repérer le mode de transmission pour une application donnée

Associer un mode de transmission à un besoin donné

Poste de travail - Règles de sécurité

Identifier et classer les contraintes de fonctionnement, d'utilisation, de sécurité du poste de travail

Contraintes liées aux procédés et mode de

fabrication: - formes possibles,

-précision acceptable

Énoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d'un procédé de réalisation

Mettre en relation des caractéristiques géométriques d'un élément et son procédé de réalisation

Préparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponibles

Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante

Processus de réalisation

(fabrication, assemblage,

configuration) d'un objet technique

Réaliser tout ou partie du prototype ou de la maquette d'un objet technique

Compléter ou modifier un planning pour adapter la réalisation d'un objet technique en fonction d'aléas


1. L

’ana

lyse

et

la c

once

ption

de l'

OT

Besoin 3

2

2

3 Dresser la liste des contraintes à respecter

3

2

2

Solution technique

3

3 Valider une solution technique proposée

3

3

3 Gérer l’organisation et la coordination du projet

2. L

es m

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utilis

és

2

1

1

2 Hiérarchiser les propriétés

3

3

2

3. L

es é

nerg

ies

2

3

1

2

1

2

Niv.

Formaliser sans ambiguïté une description du besoin


Énoncer et décrire sous forme graphique des fonctions que l’objet technique doit satisfaire

Critères d’appréciationNiveau

Définir les critères d’appréciation d’une ou plusieurs fonctions

Contraintes liées :- au fonctionnement et à la durée de vie ;- à la sécurité ;- à l’esthétique et àl’ergonomie ;- à l’impact environnementalet au développementdurable ;- aux aspects économiques :budget, coût

Pour quelques contraintes choisies, définir le niveau que doit respecter l’objet technique à concevoir

Évaluer le coût d’une solution technique et d’un objet technique dans le cadre d’une réalisation au collège

Cahier des charges simplifié

Rédiger ou compléter un cahier des charges simplifié de l’objet technique

Proposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonction

Choisir et réaliser une ou plusieurs solutions techniques permettant de réaliser une fonction donnée

Représentation structurelle.Modélisation du réel

Réaliser un schéma, un dessin scientifique ou technique par une représentation numérique à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur, en respectant les conventions

Planification, antériorité,

chronologie des opérations

Critères de choix d’un matériau pour une solution technique donnée

Identifier les relations principales entre solutions, matériaux et procédés de réalisation

La mise en forme desmatériaux

Identifier quelques procédés permettant de mettre en forme le matériau au niveau industriel et au niveau artisanal

Méthodologie de choix de matériaux

Identifier les propriétés pertinentes des matériaux à prendre en compte pour répondre aux contraintes du cahier des charges

Choisir un matériau dans une liste fournie en fonction d’un critère défini dans le cahier des charges

Origine des matières premières et

disponibilité des atériaux

Identifier l’origine des matières premières et leur disponibilité

Identifier l’impact d’une transformation et d’un recyclage en terme de développement durable

Caractéristiques d’une source d’énergie.Critères de choix énergétiques

Identifier les caractéristiques de différentes sources d’énergie possibles pour l’objet technique

Choisir, pour une application donnée, une énergie adaptée au besoin

Sources et disponibilités desressources énergétiques: fossile, nucléaire, renouvelables

Identifier les grandes familles de sources d’énergies

Impact sur l’environnement :

dégradation de l’air, de l’eau et du sol

Indiquer le caractère plus ou moins polluant de la source d’énergie utilisée pour le fonctionnement de l’objet technique

4. L

'évo

lution

de

l'OT

Durée de vie.Cycle de vie d’un objettechnique

Repérer pour un objet technique donné, sa durée de vie et les conditions réelles ou imaginées de sa disparition

Progrès technique, inventions et innovations,

développement durable

Situer dans le temps les inventions en rapport avec l’objet technique étudié

2

2

1

Veille technologique 1 Organiser une veille technologique

2

2

3

3

1

2

3

6. L

es p

roce

ssus

de

réalisat

ion 2

2

3

3

3 Créer le planning de réalisation du prototype

3 Concevoir le processus de réalisation

3 Conduire la réalisation du prototype

4. L

'évo

lution

de

l'OT

Progrès technique, inventions et innovations,

développement durable

Repérer le ou les progrès apportés par cetobjet

Repérer dans un objet technique donné une ou des évolutions dans les principes techniques de construction (matériaux, énergies, structures, design, procédés)

Repérer les époques et identifier les mesures qui ont entrainé l’homme à prendre conscience de la protection de l’environnement

5. L

a co

mmun

icat

ion

et la

gest

ion

de

l’inf

ormat

ion

Messageries diverses, flux audio ou vidéo

Choisir un mode de dialogue ou de diffusion adapté à un besoin de communication

Outils de travail collaboratif :liste de diffusion, forum, blog, partage de documents, partaged’applications…Planification, calendrier.Identité numérique, mot de passe, identifiant.

Choisir et utiliser les services ou les outils adaptés aux tâches à réaliser dans un travail de groupe ou pour un travail collaboratif

Rechercher l’information utile dans le plan d’actions, le suivi des modifications et la planification des travaux à livrer

Gérer son espace numérique : structure des données, espace mémoire, sauvegarde et versions, droits d’accès aux documents numériques

Document multimédia.Nature et aractéristiques des documents multimédias

Distinguer les différents types de documents multimédias en fonction de leurs usages

Choisir et justifier un format de fichier pour réaliser un document multimédia

Créer et scénariser un document multimédia en réponse à un projet de publication, mobilisant plusieurs médias

Propriétés des matériaux et procédés de réalisation

Justifier le choix d’un matériau au regard de contraintes de réalisation

Contraintes liées aux procédés et modes de

réalisation.

Contraintes liées aux procédés de contrôle

et de validation

Énoncer les contraintes liées à la mise en oeuvre d’un procédé de réalisation et notamment celle liées à la sécurité

Rédiger les consignes relatives à la sécurité dans une fiche de procédure d’une opération

Définir à l’avance les contrôles à effectuer pour toute opération de fabrication ou d’assemblage

Planning de réalisationProcessus de réalisationAntériorités etordonnancement

Domotiser un habitatréalisation de la maquette

Ce que nous avons dans la salleCe que nous avons dans la salle

FIL ROUGE DE L'ANNÉEUn club, ou une association sportive, vient d'obtenir des fonds pour construire une extension attenante au gymnase afin d'héberger les salles de réunion et ainsi devenir un centre de formation.

Les élèves possèdent un cahier des charges :• dimensions maxi (maquette prof sans

aucun mur)

• aménagements à inventer• 2 salles de réunion• espace détente pourvu d'une cuisine• sanitaires

1ÈRE PARTIE DE L'ANNÉE : PROJET PAR ÉQUIPE DE 4 OU 5 ÉLÈVES

Création de l'extension• réalisation des cloisons en CFAO (elles doivent pouvoir

s'emboîter, rester fixées)• modélisation de l'aménagement sous SweetHome3D• sous Sketchup le positionner près du gymnase• implantation des cloisons dans la maquette• photos et captures d'écran en vue de la revue de projet

Réflexion sur l'extension pour la rendre « plus écolo »• analyse de la « bonne maison » (vidéo, document

d'analyse)• « bons gestes » : orientation, ouvertures, …

(lecture de la ressource pour compléter la synthèse)

• fiche connaissance – rappels sur les énergies• modifier ce nouveau bâtiment :

• orientation• aménagement• ouvertures

• le positionner au bon endroit (attention au nord ! Et au parking !)

• revue de projet avant/après

01.processus_de_realisation.odt01.processus_de_realisation.odt Page Page 11//22

Pré-requisPré-requis

Domotiser un habitatréalisation de la maquette

Ce que nous avons dans la salleCe que nous avons dans la salle

2ÈME PARTIE DE L'ANNÉE : ACCESSIBILITÉ ET DOMOTISATION

Accessibilité• quels problèmes se posent à une personne à mobilité réduite ? le terrain n'est pas droit

• quelles solutions connaissons nous pour faciliter l'accès au bâtiment ?• modélisation de l'aménagement sous SweetHome3D• contraintes ministérielles pour les bâtiments recevant du public

Domotisation• besoin d'appareils commandés, découverte des capteurs• analyse des pb et solutions à apporter• automatisation des points clés :

• portail d'entrée• porte d'entrée du bâtiment• ascenseur

• efficacité énergétique• matériaux• éclairages intérieurs et extérieurs (comment le couper automatiquement ?)• pour aller plus loin : accessibilité autre que pour les PMR (alarme sonore ET visuelle, etc)

01.processus_de_realisation.odt01.processus_de_realisation.odt Page Page 22//22

Pré-requisPré-requis

Attention au relief !

Aménager un habitatAménager un habitat«« La bonne maisonLa bonne maison », mais pourquoi», mais pourquoi ??

Quels avantagesQuels avantages ??

PPROBLÉMATIQUEROBLÉMATIQUE

Il parle de "maison du bon sens", pourquoi ?

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

EENERGIESNERGIES DANSDANS LL''HABITATHABITAT

Quelles sont les sources d'énergie renouvelables citées ?

___________________________________________________________________________________________

Quels "gestes", décisions permettent de réduire la consommation de cet habitat ?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Quels sont les gains cités ?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Quels sont les problèmes cités ?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Il cite un chiffre impressionnant : pendant l'émission dont est tiré l'extrait, soit environ 1h30, il y a eu au

monde près de 25 000 naissances. Hors vous savez que les énergies que nous utilisons ne sont pas

toutes issues de sources renouvelables.

11_la_bonne_maison.odt11_la_bonne_maison.odt Page Page 11//33

Ressources, énergiesRessources, énergies



RRAPPELSAPPELS

"Rien ne se perd, ne se créé, tout se transforme", phrase faussement attribuée au chimiste Antoine Laurent Lavoisier, avait été lui-même déjà énoncé au Ve siècle avant J.-C. par un philosophe atomiste très en avance sur son temps, Anaxagore de Clazomènes : « Rien ne naît ni ne périt, mais des choses déjà existantes se combinent, puis se séparent de nouveau ».

En effet, nous utilisons de l'énergie produite par transformation d'une autre énergie, négligemment assimilée comme une source d'énergie. L'énergie est transformée pour les besoins de l'homme en une manifestation utilisable.

Rappel :

ATTENTION au formalisme ! L'élément de transformation est celui qui est entouré.

Énergie d'entrée Élément de transformation Énergie de sortie

_______________________

________________________

_________________________

______________________



Énergie de sortieÉlément de transformation de l'énergie

Énergie d'entrée



Tu vas maintenant regarder les 2 animations du site TechnologiesCollège et schématiser la (les) chaînes d'énergie de chaque exemple :



Dans cet exemple, on

fera 2 chaînes d’énergie.

http://www.technologiescollege.fr/spip/spip.php?article90



PPROBLÉMATIQUEROBLÉMATIQUE

Il parle de "maison du bon sens", pourquoi ?

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

EENERGIESNERGIES DANSDANS LL''HABITATHABITAT

Quelles sont les sources d'énergie renouvelables citées ?

___________________________________________________________________________________________

Quels "gestes", décisions permettent de réduire la consommation de cet habitat ?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Quels sont les gains cités ?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Quels sont les problèmes cités ?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Il cite un chiffre impressionnant : pendant l'émission dont est tiré l'extrait, soit environ 1h30, il y a eu au

monde près de 25 000 naissances. Hors vous savez que les énergies que nous utilisons ne sont pas

toutes issues de sources renouvelables.

11_la_bonne_maison_correction.odt11_la_bonne_maison_correction.odt Page Page 11//33


Conjuguer les savoirs et les technologies pour économiser jusqu’à

85% d’énergie par rapport à un habitat « classique »

Réduire notre impact sur la planète.

soleil (chauffer l'air et l'eau), poële à bois, mur à inertie

isolation, orientation, récupérateur d'eau de pluie, éclairage basse consommation,

appareils de classe A+

Panneau solaire : 50% d'économie sur le chauffage de l'eau

Appareils classe A+ : 1 appareil consomme autant que tout l'éclairage

Consommation électrique x7 en 30ans

30% des ressources de la planète puisées/épuisées

Transport individuel majoritaire, pollaunt



RRAPPELSAPPELS

"Rien ne se perd, ne se créé, tout se transforme", phrase faussement attribuée au chimiste Antoine Laurent Lavoisier, avait été lui-même déjà énoncé au Ve siècle avant J.-C. par un philosophe atomiste très en avance sur son temps, Anaxagore de Clazomènes : « Rien ne naît ni ne périt, mais des choses déjà existantes se combinent, puis se séparent de nouveau ».


Rappel :


Énergie d'entrée Élément de transformation Énergie de sortie

_______________________

________________________

_________________________

______________________



Énergie de sortieÉlément de transformation de l'énergie

Énergie d'entrée

Énergie électrique

Énergie éolienne


Énergie fossile

Énergie solaire


Énergie thermique

Énergie mécanique

Capteurs photovoltaïques

Eoliennes

Radiateur électrique

Moteur à explosions



Tu vas maintenant regarder les 2 animations du site TechnologiesCollège et schématiser la (les) chaînes d'énergie de chaque exemple :



Dans cet exemple, on

fera 2 chaînes d’énergie.

Énergie solaire Panneauxphotovoltaïques


Énergie solaire Capteurs solaires Énergie thermique

Énergie électrique Pompedu circuit solaire

Énergie mécanique

http://www.technologiescollege.fr/spip/spip.php?article90

Aménager un habitatAménager un habitatDans notre habitat, il faut économiser l'énergieDans notre habitat, il faut économiser l'énergie

mais de quelle façon ?mais de quelle façon ?

L'L'ARCHITECTUREARCHITECTURE BIOBIO--CLIMATIQUECLIMATIQUE

Elle utilise l’énergie solaire disponible sous

forme de lumière ou de chaleur, afin de

consommer le moins d’énergie possible pour un

confort équivalent. Elle s’appuie sur 3 grands

principes, il s’agit pour les constructeurs d’allier,

par ces biais, l’architecture aux potentialités du

climat extérieur.

C’est avant tout la première étape dans un

projet de construction qui aboutira à la réalisation

d’un Bâtiment Basse Consommation tout en soignant le confort de ses occupants.

LES 3 GRANDS PRINCIPES DE L’ARCHITECTURE CLIMATIQUE

L’orientation et les ouvertures

La répartition des pièces et la compacité

Le choix des matériaux

1. L’1. L’ORIENTATIONORIENTATION ETET LESLES OUVERTURESOUVERTURES

Le sud : afin de capter un maximum de lumière et de chaleur gratuite, il faut s’ouvrir au sud. C’est ce

que l’on appelle les apports passifs.

Contrairement à certaines idées reçues, de grandes ouvertures au sud sont bénéfiques pour le

confort des habitants, à condition de savoir se protéger l’été or c’est bien au sud qu’il est le plus

facile de se protéger du soleil l’été.

L’est et l’ouest : ces faces du bâtiment seront à étudier avec prudence et bon escient car elles

correspondent à une incidence quasiment perpendiculaire du soleil qui occasionne le plus souvent une

gêne visuelle ou des « surchauffes ».

Bénéficier du soleil levant et du soleil couchant n’offre donc pas que des avantages.

Le nord : c’est la partie la plus froide. Il faudra donc s’en protéger et limiter les ouvertures afin de

minimiser les déperditions thermiques du bâtiment. Malgré tout la lumière diffuse qu’offre une ouverture

au nord peut se révéler très agréable et offrir de remarquable rendu de couleur.

NomNom :: PrénomPrénom :: ClasseClasse :: Page Page 11//44

12_ressource_bioclimatique.odt12_ressource_bioclimatique.odt

Maison bioclimatique Source : ASDER

Energies, consommationEnergies, consommation



De manière générale il est conseillé de respecter un ratio de surface vitrée d’environ 20 % de à la

surface habitable, répartie de manière théorique comme suit : 50 % au sud, 20 ou 30 % à l’Est, 20% à

l’ouest, 0 à 10% au nord

2. L2. LAA RÉPARTITIONRÉPARTITION DESDES PIÈCESPIÈCES ETET LALA COMPACITÉCOMPACITÉ

L’aménagement interne de l’habitat

Aménager des espaces tampons au nord

permet de réduire l’impact du froid et

contribuera directement aux économies

d’énergies et au confort des occupants.

Les pièces peu utilisées et à faible

température sont à placer de préférence côté

nord de l’habitat : ces " zones tampons " seront

des intermédiaires isolants entre l’intérieur et

l’extérieur, du côté le plus exposé au froid. La salle de bains, le garage, la buanderie, les escaliers, le

cellier, les couloirs, etc. constituent des zones tampons idéales.

Des apports gratuits

Au sud, les ouvertures permettront aux pièces de vie de profiter au maximum des apports passifs.

Mais il n’y a pas que les apports directs du soleil :

• des surfaces claires aux abords d’un bâtiment (graviers, dalles, etc.) réfléchissent sur les murs

l’énergie solaire qu’elles reçoivent.

• des murs aux couleurs extérieures absorbantes (ocres, bruns, tours de fenêtres en noir)

emmagasineront plus de rayonnement, donc auront une température de surface plus élevée.

Attention toutefois aux risques de surchauffe en été.

• l’utilisation de vérandas et de serres

• d’autres apports gratuits sont l’utilisation de la chaleur dégagée par les appareils

électroménagers, la cuisine, etc.

Enfin plus le bâtiment sera compact, plus ses performances thermiques seront améliorées et plus il

sera économe en énergie ; cela permet pour un même volume de réduire les surfaces déperditives. Exemple : une maison de 120m² aura plus de facilité à atteindre un bon niveau de performance sur deux étages plutôt

que de plain-pied.






3. L3. LEE CHOIXCHOIX DESDES MATÉRIAUXMATÉRIAUX

Le choix des matériaux est un élément capital de la conception bioclimatique. Les matériaux

composants le bâtiment vont directement impacter sur :

le confort des occupants : en captant la chaleur ou en préservant la fraicheur et en évitant les

sensations de « parois froides »

les économies d’énergies : grâce à leur capacité d’isolation, d’inertie etc.

le bilan écologique global du bâtiment.

Puisque la conception bioclimatique vise à minimiser l’impact du bâtiment sur son environnement, il

est important d’utiliser des matériaux à faible impact sur leur environnement tant au niveau de leur

fabrication que de leur destruction. Les matériaux retenus en architecture climatique sont sélectionnés

sur :

• une bonne absorption des rayons lumineux

• un stockage de chaleur

• une bonne rapidité d’absorption et de restitution de la chaleur.

UUNENE SEULESEULE FINALITÉFINALITÉ : : LELE BIENBIEN ÊTREÊTRE !!

Le logement ne poursuit qu’une finalité : le bien être des ses occupants. Le confort est-il le même pour tous ? La

notion de bien-être thermique inclut les dimensions culturelles et psychologiques, elle dépasse donc la simple notion

de confort.

Le bien-être diminue lorsqu’une différence de plus de 2°c existe entre les murs et l’air ambiant. Plus la différence de

température est grande entre les murs et l’air ambiant, plus le rayonnement froid des parois génère une sensation

d’inconfort. En conséquent, une pièce chauffée à 19°c mais aux murs à 15°c sera plus confortable qu’une pièce à

22°c mais aux murs à 12°c.

Le bien-être est également tributaire des mouvements d’air dans l’habitat. Des mouvements d’air importants

augmentent les échanges thermiques entre le corps et l’extérieur. En hiver, le corps humain perd d’autant plus en

chaleur qu’il est exposé à des courants d’air. L’aération de l’habitat doit donc être soigneusement étudiée afin

d’assurer une bonne ventilation tout en évitant des mouvements d’air inutiles. En été, par contre, l’augmentation des

échanges d’air contribue à la sensation de fraîcheur.

Enfin, des facteurs visuels peuvent jouer sur la sensation de chaleur : des couleurs chaudes évoqueront la lumière

et la chaleur, tandis que des couleurs froides auront tendance à " rafraîchir " la pièce.






CCONFORTONFORT DD’’ÉTÉÉTÉ : : COMMENTCOMMENT SESE PROTÉGERPROTÉGER DUDU SOLEILSOLEIL ? ?

Un brise soleil, appelé également « casquette » permet de protéger le bâtiment des rayons lumineux

l’été, tout en bénéficiant du soleil en intersaison et l‘hiver. On l’installe en façade Sud au dessus de

baies vitrées ou de fenêtres. Il s’agit d’une avancée de toiture, d’un balcon, d’une « pergola »

recouverte de végétaux grimpants ou d’un store fixe.

Comment calculer la longueur du brise-soleil :

1/ Faire un croquis présentant la coupe de la façade à l’échelle (ex 2 cm sur le dessin représente

1 m en réalité). La ligne horizontale du bas représente le bas de la fenêtre.

2/ Avec un rapporteur tracer les angles d’inclinaison du soleil le 21 juin (jour où le soleil est le

plus haut), le 21 mars et le 21 septembre et le 21 décembre (jour où le soleil est le plus bas).

Utiliser les mesures des angles indiqués sur le schéma ci-dessous qui correspondent au

diagramme de trajectoire du soleil à la latitude de Lyon (environ 46° Nord).

3/ Mesurer la longueur du brise soleil et traduisez là en mètre (avec l’échelle choisie)

Exemple de croquis de dimensionnement d’un brise-soleilDans cet exemple, la baie vitrée est jusqu’au sol et la longueur calculée pour le brise-soleil permet de bloquer

les rayons du soleil sur toute la hauteur vitrée du 21 avril au 21 septembre.






PPRODUCTIONRODUCTION DD''ÉNERGIEÉNERGIE ETET ÉCONOMIESÉCONOMIESA partir de tout ce que nous avons vu et entendu, complète le schéma ci-dessous avec les moyens possibles pour répondre aux besoins d'énergie (électrique ou thermique) de façon autonome :


13_synthese.odt13_synthese.odt

Économies« gestes naturels »

Production d'énergie

Économies « techniques »

HABITAT

Confort

SynthèseSynthèse



PPRODUCTIONRODUCTION DD''ÉNERGIEÉNERGIE ETET ÉCONOMIESÉCONOMIESA partir de tout ce que nous avons vu et entendu, complète le schéma ci-dessous avec les moyens possibles pour y répondre aux besoins d'énergie (électrique ou thermique) de façon autonome :


13_synthese_correction.odt13_synthese_correction.odt

Économies« gestes naturels »

Production d'énergie

Économies « techniques »

Électricité parl’éolien

Électricité parle solaire

Thermique parle solaire

Mur à inertiethermique

HABITAT

Apport de chaleurpar aéro/géo-thermie

IsolationDouble vitrage

Thermique parcombustion

Orientation,répartition des pièces

Récupérateurd’eau de pluie

Appareils basseconsommation

Couper la lumièrePrendre des douches

au lieu des bains

Ne pas laissercouler l’eau

Arroser le soir

Thermique parélectricité

Confort

Casquettebrise-soleilVégétation

persistante Végétationsaisonnière

Choix des matériauxde construction

Couleurs intérieureset extérieures

SynthèseSynthèse

Aménager un habitatAménager un habitatDans notre habitat, les équipements doivent êtreDans notre habitat, les équipements doivent être

alimentés mais de quelle façon ?alimentés mais de quelle façon ?

PPRODUCTIONRODUCTION DD''ÉNERGIEÉNERGIE"Rien ne se perd, ne se créé, tout se transforme", phrase faussement attribuée au chimiste Antoine

Laurent Lavoisier, avait été lui-même déjà énoncé au Ve siècle avant J.-C. par un philosophe atomiste très en avance sur son temps, Anaxagore de Clazomènes.


Rappel :


Les sources (nos énergies d'entrée) sont issues de phénomènes naturels (énergie renouvelable) ou du sous sol de la terre (énergie non renouvelable). Ces énergies sont principalement utilisées sous forme d'énergie électrique, thermique ou mécanique.

Énergies d'entrée

Énergies non renouvelables

Énergies fossiles

Énergie fissible (réaction nucléaire)

Pétrole, charbon, gaz naturel

Uranium

Énergies renouvelables

Énergie ___________________le rayonnement

Énergie ___________________le mouvement de l'eau (exemple : énergie marémotrice)

Énergie ___________________les plantes, les arbres

Énergie ___________________la chaleur de la terre

Énergie ___________________le mouvement du vent

Élém

ent de transformation

Énergies de sortie

Afin de répondre aux besoins de l'homme, l'énergie d'entrée est transformée et réutilisée principalement sous les manifestations suivantes :

énergie électrique, se manifeste sous la forme d'un courant électrique circulant dans un conducteur.

énergie thermique, se manifeste sous la forme de chaleur.

énergie mécanique, permet le mouvement de pièces ou de l'objet technique lui-même.


14_connaissances_energies.odt14_connaissances_energies.odt

Énergie de sortieÉlément de transformation

de l'énergieÉnergie d'entrée

Connaissances - énergiesConnaissances - énergies



SSOURCESOURCES DESDES ÉNERGIESÉNERGIES

Les énergies proviennent toujours des 3 grandes familles de sources d'énergie : fossile, nucléaire et

renouvelable.Famille Source d'énergie

(énergie d'entrée)Énergie produite(énergie de sortie)

Impact durable sur l'environnement(fabrication, utilisation, élimination)

Non renouvelable

Effet de serre, pollution atmosphérique (risque pour la santé)Mécanique (force)

Renouvelable

SolaireHydrauliqueMarée-motriceBiomasseGéothermieÉolien

Solaire : pollution en fabrication et déchets des panneaux photovoltaïques

Éolien :

Mécanique (force)

Exemple dans l'habitat :

CCRITÈRESRITÈRES DEDE CHOIXCHOIX ÉNERGÉTIQUESÉNERGÉTIQUES

Le choix des sources d'énergie pour une solution technologique est réalisé en prenant en compte le

besoin et les contraintes définies dans le cahier des charges auxquels doit répondre l'Objet Technique :

• performance (en vue d'un rendement permettant un minimum de consommation)• __________________________________• __________________________________• __________________________________

• respect de l'environnement (développement durable)• __________________________________



Réseau EDF/GDF

Habitat

Énergie de sortie utilisée :

______________

Panneaux photovoltaïques

Eolienne

Centrale marée-motriceet hydro-électrique

Chauffe eau solaireChaudière à

énergie fossile(gaz, fioul)

Chauffage pargéothermie/aérothermie/puits canadien


______________




CCONSOMMATIONSONSOMMATIONS ÉNERGÉTIQUESÉNERGÉTIQUES : : ANALYSESANALYSES ETET BILANSBILANS






PPRODUCTIONRODUCTION DD''ÉNERGIEÉNERGIE"Rien ne se perd, ne se créé, tout se transforme", phrase faussement attribuée au chimiste Antoine

Laurent Lavoisier, avait été lui-même déjà énoncé au Ve siècle avant J.-C. par un philosophe atomiste très en avance sur son temps, Anaxagore de Clazomènes.


Rappel :


Les sources (nos énergies d'entrée) sont issues de phénomènes naturels (énergie renouvelable) ou du sous sol de la terre (énergie non renouvelable). Ces énergies sont principalement utilisées sous forme d'énergie électrique, thermique ou mécanique.

Énergies d'entrée

Énergies non renouvelables

Énergies fossiles

Énergie fissible (réaction nucléaire)

Pétrole, charbon, gaz naturel

Uranium

Énergies renouvelables

Énergie solairele rayonnement

Énergie hydrauliquele mouvement de l'eau (exemple : énergie marémotrice)

Énergie de la biomasseles plantes, les arbres

Énergie géothermiquela chaleur de la terre

Énergie éoliennele mouvement du vent

Élém

ent de transformation

Énergies de sortie

Afin de répondre aux besoins de l'homme, l'énergie d'entrée est transformée et réutilisée principalement sous les manifestations suivantes :

énergie électrique, se manifeste sous la forme d'un courant électrique circulant dans un conducteur.

énergie thermique, se manifeste sous la forme de chaleur.

énergie mécanique, permet le mouvement de pièces ou de l'objet technique lui-même.


14_connaissances_energies_correction.odt14_connaissances_energies_correction.odt

Énergie de sortieÉlément de transformation

de l'énergieÉnergie d'entrée




SSOURCESOURCES DESDES ÉNERGIESÉNERGIES

Les énergies proviennent toujours des 3 grandes familles de sources d'énergie : fossile, nucléaire et

renouvelable.Famille Source d'énergie

(énergie d'entrée)Énergie produite(énergie de sortie)

Impact durable sur l'environnement(fabrication, utilisation, élimination)

Non renouvelable

Nucléaire Électricité Radioactivité, problème des déchets

FossileChaleur Effet de serre, pollution atmosphérique (risque pour la

santé)Mécanique (force)

Renouvelable

SolaireHydrauliqueMarée-motriceBiomasseGéothermieÉolien

ÉlectricitéSolaire : pollution en fabrication et déchets des panneaux photovoltaïques

Éolien : néant

Chaleur Néant

Mécanique (force) Néant

Exemple dans l'habitat :

CCRITÈRESRITÈRES DEDE CHOIXCHOIX ÉNERGÉTIQUESÉNERGÉTIQUES

Le choix des sources d'énergie pour une solution technologique est réalisé en prenant en compte le

besoin et les contraintes définies dans le cahier des charges auxquels doit répondre l'Objet Technique :

• performance (en vue d'un rendement permettant un minimum de consommation)

• autonomie

• encombrement

• confort d'utilisation

• respect de l'environnement (développement durable)

• coût



Réseau EDF/GDF

Habitat


électricité

Panneaux photovoltaïques

Eolienne

Centrale marée-motriceet hydro-électrique

Chauffe eau solaireChaudière à

énergie fossile(gaz, fioul)

Chauffage pargéothermie/aérothermie/puits canadien

Nucléaire

Thermique


chaleur






Eolienne Puits canadien

Géothermie

Aérothermie

Photovoltaïque

Chauffage solaire




CCONSOMMATIONSONSOMMATIONS ÉNERGÉTIQUESÉNERGÉTIQUES : : ANALYSESANALYSES ETET BILANSBILANS




Aménager un habitatAménager un habitatMalgré la qualité de réalisation,Malgré la qualité de réalisation,

comment déterminer les pertescomment déterminer les pertes ??

THERMOGRAPHIE INFRAROUGELe diagnostic par caméra infrarouge permet de connaître l'état réel de l'isolation d'une habitation.La caméra permet de détecter :

– des défauts d'isolation– des défauts d'étanchéité– des ponts thermiques

Les conditions climatiques idéales pour les mesures sont par temps froid, sec et sans vent.

Comment ça fonctionne?

Tous les corps rayonnent. Ce rayonnement dépend de la quantité de chaleur émise. La caméra thermique infrarouge, à travers son objectif, capte ces rayonnements. Là où une photo numérique va capter les points de lumière, la caméra infrarouge va capter ce rayonnement et le traduire en un ensemble de points de températures de surface qui vont composer "l'image thermique".

Sur chaque image, la température est traduite par un code de couleur. Plus un point est froid, plus la couleur associée va être choisie dans les tons de couleurs froides (noir, violet, bleu...) et inversement.

La mesure de cette température est relative aux autres éléments dans la pièce. C'est-à-dire que si tous les murs sont froids, l'image infrarouge sera homogène. En revanche, si un radiateur est posé sur la face interne d'un mur non isolé, l'examen thermographique de la surface extérieure du mur permettra de visualiser l'empreinte thermique du radiateur (la fuite des calories à travers le mur) par un rectangle de couleur jaune orangé, tranchant vivement avec la couleur plutôt bleutée du reste du mur.

Exemples

Photo réelle Thermographie infrarouge Commentaires

Il s'agit d'un bâtiment des années 80. On voit très nettement des ponts thermiques :

- au niveau de la porte d'entrée - au niveau de la dalle.


15_pertes_energie_chauffage.odt15_pertes_energie_chauffage.odt

RessourceRessource



Photo réelle Thermographie infrarouge Commentaires

La porte d'entrée de ce logement est en aluminium et en simple vitrage. L'intérieur du logement est à environ 18°. Ce cliché nous montre la très mauvaise qualité de cet élément avec des zones à -6°.

Cette tâche bleue sur le plafond à l'endroit des néons nous montre un défaut d'isolation. Après enquête, il s'est avéré qu'à cet endroit une opération de maintenance a été effectuée et que la laine de verre n'a pas été replacée.

Au niveau de ce décrochement, les tâches bleues mettent en évidence :

- un défaut d'isolation

- un pont thermique dans l'angle (l'isolant a été mal positionné)



RessourceRessource



Cette porte de garage est constituée de deux matériaux : du verre (simple vitrage) et du PVC. Ce cliché nous montre donc les différences en terme de propriété isolante :- le verre est plus chaud donc laisse passer la chaleur- le PVC est bleu donc plus isolant- on remarque aussi le manque d'étanchéité au niveau de la fermeture

Ces ouvrants sont en aluminium et en verre simple vitrage. La déperdition thermique est importante. On observe aussi un pont thermique au niveau du plancher.

Nous sommes en présence d'une fenêtre en aluminium double vitrage.

Ce cliché met en évidence :- le caractère isolant d'un double vitrage- la différence entre l'aluminium et le verre double vitrage en terme d'isolation.

Ce cliché permet surtout de mettre en avant l'utilisation des volets roulants dans une habitation. On voit la déperdition quand les volets sont ouverts



RessourceRessource

Aménager un habitatAménager un habitatComment aménager et modifier notre bâtiment?Comment aménager et modifier notre bâtiment?

Préparer son oralPréparer son oral

MMODIFICATIONODIFICATION DEDE LL’’HABITATHABITATEn vous aidant de la vidéo de Yann Arthus Bertrand sur la « Bonne maison » et du document

Ressource sur l’architecture bio-climatique, vous allez préparer les éléments suivants en vue d’une revues de projet :

Projet initial Projet modifié pour profiter des économies passives

Habitat, aménagé, en 3Dgrâce à SweetHome3D

Habitat nouvelle version, aménagé, en 3Dgrâce à SweetHome3D

Capture du plan, en 2D,de SweetHome3D

Capture du plan réaménagé, en 2D,de SweetHome3D

Photo(s) de la maquettePhoto(s) de la maquette dans sa nouvelle

configuration

CONTRAINTESCONTRAINTES ÀÀ RESPECTERRESPECTER : :Quelles chaînes d'énergie choisies ?Zones d'ombre dans SweetHome3D afin de repérer l'orientation du bâtiment

CCONSIGNESONSIGNES POURPOUR UNEUNE REVUEREVUE DEDE PROJETPROJET

Le temps total de l’intervention orale sera de 8 minutes.

Les qualités attendues lors de cette intervention seront de 2 sortes :

une première partie basée sur la communication, une seconde partie fondée sur l’argumentation.

La démonstration et la présentation orale de votre projet doit permettre à chacun de s’exprimer.

Vous devez savoir répondre aux questions qui vous seront posées à la fin de l'exposé.

LLESES PARTIESPARTIES ÀÀ DÉVELOPPERDÉVELOPPER

Rappel des contraintes à respecter. Explication des solutions choisies. Difficultés rencontrées.

CCONSEILSONSEILS DEDE PRÉPARATIONPRÉPARATION

Pour les documents projetés, privilégier les schémas plutôt que les textes. Écrire son discours et s’entraîner à le lire à haute voix en se chronométrant. Prévoir des transitions entre les parties.


16_oral_modelisation_habitat.odt16_oral_modelisation_habitat.odt

RessourceRessource

Aménager un habitatAménager un habitatComment aménager et modifier notre bâtiment?Comment aménager et modifier notre bâtiment?

Préparer son oralPréparer son oral

CCONSEILSONSEILS PENDANTPENDANT LL’’EXPOSÉEXPOSÉ• Parler fort et pas trop vite.• Se présenter à l’auditoire ainsi que le problème à traiter.• Regarder l’auditoire pendant l’exposé.• Dévoiler les documents au fur et à mesure.• Utiliser les documents vidéo-projetés et/ou le tableau.

Grilles d'évaluations pour le professeur :

Langage clair et sensé / 2Expression / élocutionRichesse du contenu / vocabulaireDynamismeAttitude (position, placement, orienté vers le public) / 2Contrôle de soi (sérieux, maintien) / 2Volume / 2Pertinence des diapositives / 2Utilisation des diapositives / 2Liaison entre les membres du groupe / 2Qualité/pertinence du contenu / 4Respect du temps / 2Note finale / 20

Pour te préparer, tu peux aller consulter ce très bon site :

http://www.ebsi.umontreal.ca/jetrouve/oral/index.htm


16_oral_modelisation_habitat.odt16_oral_modelisation_habitat.odt

Impératif :Impératif :Illustrations scannées correctement ?Photos pertinentes ?Clarté des textes ?Complémentarité avec l'oral ?

RessourceRessource


Aménager un habitatAménager un habitatPistes pour aider les élèves face à des textesPistes pour aider les élèves face à des textes

longs à lirelongs à lire

DDANSANS LELE CASCAS DD''UNUN TEXTETEXTE LONGLONG

Travail maison (avec les parents ?) :• souligner tous les mots qu'ils connaissent• surligner les mots "transparents", ceux qu'on ne connaît pas mais qui n'empêchent pas la

compréhension globale du paragraphe• surligner d'une autre couleur les mots vraiment bloquants à la compréhension• faire une liste de tous ces mots bloquants

En classe, le prof se met au vidéoproj :• le professeur demande aux élèves d'énumérer tous les mots bloquants et en fait la liste au fur

et à mesure au vidéoprojecteur• pour chaque mot, le professeur soumet une définition ou une explication, remaniée jusqu'à ce

que ce soit clair pour tous les élèves• de même pour les mots gênants mais non bloquants, les "transparents"• le professeur imprime ce nouveau lexique et distribue ce nouveau document Ressource (voire

le dépose sur l'ENT ?)

Il suffit alors d'imprimer pour la classe ce nouveau lexique Ressource.

DDANSANS LELE CASCAS DD''UNUN TEXTETEXTE COURTCOURT

La synthèse est écrite avec l'enseignant, ou bien distribuée par celui-ci, mais avec des parties manquantes. Tous les élèves n'ont pas les mêmes trous dans le texte :

• dans un texte il manque des verbes (ceux importants pour la démarche scientifique, des "classiques")

• dans un autre il manque des noms importants• dans le dernier il manque des expressions, des "classiques" de la démarche d'investigation

("nous avons observé que...", "notre hypothèse est ...", etc)

Le professeur lit le texte une seule fois et les élèves doivent compléter.

Par groupe de 3, les élèves mettent en commun et se corrigent, cette synthèse rédigée par l'enseignant est une partie de leur cours (à coller sur une fiche s'ils ont des classeurs)

En utilisant les noms, verbes et expressions "toute faites" ("on constate que...", "notre hypothèse de départ était...", etc) enrichissent un lexique à utiliser à chaque fois qu'ils auront à rédiger une démarche d'investigation ou bien un oral à présenter.


18_pistes_pour_lecture_textes_longs.odt18_pistes_pour_lecture_textes_longs.odt

SynthèseSynthèse

Fédération Française de Badminton

9-11 avenue Michelet93583 Saint-Ouen CedexTéléphone 01 49 45 07 07Télécopie 01 49 45 18 71e-mail : [email protected]

Habilitée par arrêté ministériel N° 06034 du 16 mars 1979. Affiliée au Comité National Olympique et Sportif Français. Membre de l’International Badminton Federation

Tampon du Club/Codep/Ligue

LE MOT DU PRÉSIDENT

Le Badminton connaît un engouement qui ne se dément pas. La Fédération Française de Badminton a la volonté forte de poursuivre son ouverture et de faciliter l’accueil de tout un chacun.

L’Handibad a donc sa place parmi nous.

Cette plaquette a pour objetd’expliquer les aménagementsnécessaires et l’on conviendra aisément qu’ils ne sont pasrédhibitoires.

Aussi je souhaite vivement que chaque club, chaque structurefavorise la pratique du Badminton des personnes à mobilité réduite.

Le respect d’autrui et la convivialitéinhérente à notre sport

qui constituent nos valeurs et notre état d’esprit s’y trouveront confortés.

Paul-André TramierPrésident de la FFBA

FFBA

06/

2005

- X

000

ex -

Con

cept

ion

: stu

dio

desp

lan

tes

- Im

pres

sion

:

TYPE MATÉRIEL HAUTEUR COURTDE HANDICAP SPECIFIQUE DE FILET UTILISÉHandicap Normale Membre Supérieur Aucun (1,55 m) Normal(amputations, plexus…)HandicapMembre Inférieur Aucun Normale Joueur Debout (1,55 m)(amputations, hémiplégie…)

Handicap Membre Inférieur Fauteuil Roulant 1,40 m Joueur en Fauteuil avec rouletteAVEC abdominaux anti-bascule(paraplégique, polio, IMC…)

Handicap Membre Inférieur Fauteuil Roulant 1,40 mJoueur en Fauteuil avec rouletteSANS abdominaux anti-bascule(paraplégique, polio…)

Handicap Membre Inférieur Aucun 1,20 mJoueur Assis(tétraplégique,polyhandicap…)

Règlement adapté

Vous trouverez toutes les informations relatives au Handibad sur le site officiel : www.ffba.org/handisport

Zone de jeuZone de service

Le handibadCOMMENT ?

• Disposer d’un gymnaseaccessible.

• Disposer d’un court deBadminton classique.

• Avec quelques adaptations de bon sens sur le planpédagogique et sécuritaire, il est très simple d’intégrer une personne handicapée dans son club, lors descréneaux d’entraînementsvalides. Des règles adaptées à chaque handicap existentpour permettre la pratique.

Seules les personnes se déplaçant dans un fauteuil roulant, ont besoin de matériel adapté leur assurant une totale sécurité : afin d’éviter toute chute en reculant, une roulette “anti-bascule” doit être placée à l’arrière du fauteuil.

Le Handibad peut se pratiquer en Simple Homme, Simple Dame, Double Hommes, Double Dames et Double Mixteet allier des pratiquants valides et handicapés.

Le handibadPOURQUOI ?

Favoriser la pratique dubadminton pour les personneshandicapées physiques enapportant des informations aux clubs en vue de les accueillir :

• Les bienfaits du sport,notamment du Badminton pourles pratiquants handicapés sontmultiples. Il est utile de se rappeler que la pratique sportive procure une plus grande confiance en soi, une meilleure santé, une meilleure image de soncorps et développe la notion de dépassement de soi et de respect de l’autre.

• De plus, la notion d’intégrationpar le sport est omniprésentedans la volonté des acteurs dumouvement sportif français. En effet, ce dernier œuvre pourque les pratiquants accèdent aux mêmes offres de pratique que tout autre sportif.

Le handibadPOUR QUI ?

L’handibad s’adresse à toutespersonnes, enfants et adultes,pratiquants occasionnels ousportifs confirmés, présentant un handicap physique.

Améliorer l'habitat conçuLa section handibad vient d'ouvrir,La section handibad vient d'ouvrir,

mais comment accueillir tout le mondemais comment accueillir tout le monde ??

ACCESSIBILITÉ DANS LE BÂTIMENT

Tu as repensé et implanté le bâtiment de ce nouveau centre sportif afin d'économiser ses déperditions en chaleur, mais le terrain sur lequel nous travaillons n'est pas nivelé, ce qui explique le changement de hauteur à mi-terrain.

Rends toi sur le site pour regarder la vidéo située à dans cette partie :

Quelles solutions envisager pour permettre la circulation dans le bâtiment ?

• portail automatisé pour arriver jusqu'au bâtiment

• rampe à l'entrée

• porte d'entrée automatique

• rampe intérieure

• meubles bas

Extrait du site de la Fédération Française de Badminton :Le handibad, comment ??

• Disposer d'un gymnase accessible.• Disposer d'un court de Badminton classique.• Avec quelques adaptations de bon sens sur le plan

pédagogique et sécuritaire, il est très simple d'intégrer une personne handicapée dans son club, lors des créneaux d’entraînements valides. Des règles adaptées à chaque handicap existent pour permettre la pratique.


NORMES D'ACCESSIBILITÉ

Finalement, nous n'avons que le gymnase et la bâtiment du centre sportif à vérifier...

Il te faudra remanier les fichiers Sketchup et SweetHome chez toi pour correspondre aux normes d'accessibilité (voir document ressource 23). Dans ton équip, vous allez ainsi enregistrer les 2 fichiers en v3 = bâtiment économe en énergie + accessibilité malgré le changement de hauteur.

Cette pente du terrain nous oblige à couper notre centre sportif en deux parties, nous allons préparer la rampe pour passer d'un niveau à l'autre.

21.scenario.odt21.scenario.odt Page Page 11//22

Analyse des besoinsAnalyse des besoins

http://www.technologiescollege.fr/arduino/spip.php?rubrique3



SE DÉPLACER DANS LE BÂTIMENT

« Dans le bâtiment », en effet pour éviter que les gens n'aient trop de rampes à utiliser et faciliter la fabrication, tu devras orienter la porte d'entrée en haut du terrain, pour qu'elle soit au niveau du sol.

La pente de toute rampe doit être inférieure à 5 % (ou alors bénéficier de paliers de repos, ce qui rallonge la pente). A l'intérieur nous avons donc à aménager cette ouverture :

Voici donc le problème à résoudre :

On sait que : tangente(angle) = côté opposé à l'angle côté adjacent à l'angle

Il nous faut donc une rampe dont la longueur au sol est de : ____________ m

Que constates-tu ? _____________________________________________________________________

Que proposes-tu ? ______________________________________________________________________

Conclusion :

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

ET POUR ACCÉDER AU BÂTIMENT ?

Afin de faciliter l'accès au centre sportif, nous avons décidé d'avoir des ouvertures automatiques.

On va commencer par étudier le mécanisme du portail d'entrée, l'actionner et trouver des solutions aux problèmes techniques restants.

21.scenario.odt21.scenario.odt Page Page 22//22


Pour le prof :

L'élévateur : doit être sécurisé par des rambardes intérieures, sinon la personne en fauteuil tombe ou risque de se blesser.

Une pente à 5 % correspond à un angle

de 2,86°

2,86°

H =

0,6

mL = ??m

12m...impossible à l'intérieur (trop longue)

donc ascenseur

Il faudrait 3 zigzags de plus de 5m, d'une

largeur de 1,2m de large, cela prend trop de place...

Donc ascenseur !

Le prof câble et utilise un programme établi.

Les élèves voient que ça s'ouvre mais qu'il se pose des problèmes :

comment stopper la porte ? (pas de butée sinon casse!)et de l'autre côté ?comment déclencher l'ouverture ?comment empêcher le portail de se refermer sur

quelqu'un ?

Besoin de capteurs fiche 31, choix et mise en place →sur la maquette.




Tu as repensé et implanté le bâtiment de ce nouveau centre sportif afin d'économiser ses déperditions en chaleur, mais le terrain sur lequel nous travaillons n'est pas nivelé, ce qui explique le changement de hauteur à mi-terrain.

Rends toi sur le site pour regarder la vidéo située à dans cette partie :

Quelles solutions envisager pour permettre la circulation dans le bâtiment ?

• _______________________________________________________________________________

• _______________________________________________________________________________

• _______________________________________________________________________________

• _______________________________________________________________________________

• _______________________________________________________________________________

Extrait du site de la Fédération Française de Badminton :Le handibad, comment ??

• Disposer d'un gymnase accessible.• Disposer d'un court de Badminton classique.• Avec quelques adaptations de bon sens sur le plan

pédagogique et sécuritaire, il est très simple d'intégrer une personne handicapée dans son club, lors des créneaux d’entraînements valides. Des règles adaptées à chaque handicap existent pour permettre la pratique.


NORMES D'ACCESSIBILITÉ

Finalement, nous n'avons que le gymnase et la bâtiment du centre sportif à vérifier...

Il te faudra remanier les fichiers Sketchup et SweetHome chez toi pour correspondre aux normes d'accessibilité (voir document ressource 23). Dans ton équipe, vous allez ainsi enregistrer les 2 fichiers en v3 = bâtiment économe en énergie + accessibilité malgré le changement de hauteur.

Cette pente du terrain nous oblige à couper notre centre sportif en deux parties, nous allons préparer la rampe pour passer d'un niveau à l'autre.

21.scenario_eleve.odt21.scenario_eleve.odt Page Page 11//22


http://www.technologiescollege.fr/arduino/spip.php?rubrique3



SE DÉPLACER DANS LE BÂTIMENT

« Dans le bâtiment », en effet pour éviter que les gens n'aient trop de rampes à utiliser et faciliter la fabrication, tu devras orienter la porte d'entrée en haut du terrain, pour qu'elle soit au niveau du sol.

La pente de toute rampe doit être inférieure à 5 % (ou alors bénéficier de paliers de repos, ce qui rallonge la pente). A l'intérieur nous avons donc à aménager cette ouverture :

Voici donc le problème à résoudre :

On sait que : tangente(angle) = côté opposé à l'angle côté adjacent à l'angle

Il nous faut donc une rampe dont la longueur au sol est de : ____________ m

Que constates-tu ? _____________________________________________________________________

Que proposes-tu ? ______________________________________________________________________

Conclusion :

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

ET POUR ACCÉDER AU BÂTIMENT ?

Afin de faciliter l'accès au centre sportif, nous avons décidé d'avoir des ouvertures automatiques.

On va commencer par étudier le mécanisme du portail d'entrée, l'actionner et trouver des solutions aux problèmes techniques restants.

21.scenario_eleve.odt21.scenario_eleve.odt Page Page 22//22


Une pente à 5 % correspond à un angle

de 2,86°

2,86°

H =

0,6

mL = ??m

Domotiser un habitatréalisation de la maquette virtuelle

Ce que nous devons respecter - infos pour le profCe que nous devons respecter - infos pour le prof

CONSIGNES DE MODIFICATION

Dimensions à respecter pour refaire le modèle Sketchup et SweetHome3D :http://www.cmhc-schl.gc.ca/fr/co/relo/fedore/fedore_032.cfm#principles

Principes de la conception universelle en résumé

Par conception universelle, on entend :

« La conception de produits et d’environnements qui peuvent être utilisés par toutes les personnes, dans la plus grande mesure possible, sans devoir recourir à des adaptations ou à des conceptions spécialisées. »

Ce concept est une philosophie en constante évolution.

Principe 1 – Utilisation équitableLe principe consiste à donner un accès équitable à tous, d’une manière digne et intégrée. Il implique une conception qui plaît à chacun et qui procure un même niveau de sécurité à tous les utilisateurs.

Principe 2 – Flexibilité de l’utilisation

Ce principe suppose que le concepteur de l’habitation ou du produit a tenu compte d’une vaste gamme de préférences et d’habiletés individuelles pour la totalité du cycle de vie des occupants.

Principe 3 – Simplicité et intuitivitéL’aménagement et la conception de l’habitation et des appareils doivent être faciles à comprendre, peu importe l’expérience ou la capacité cognitive de l’utilisateur. Ce principe nécessite donc que les éléments de conception soient simples et qu’ils fonctionnent de manière intuitive.

Principe 4 – Perceptibilité de l’informationLa diffusion d’information au moyen d’une combinaison de modes différents, qu’ils soient visuels, auditifs ou tactiles, permettra à chaque personne d’utiliser les éléments de l’habitation de manière efficace et en toute sécurité. Ainsi, ce principe encourage la transmission d’information faisant appel à tous les sens, tels que la vue, l’ouïe et le toucher, au moment d’interagir avec le milieu.

Principe 5 – Tolérance à l’erreur

Ce principe comprend une certaine tolérance à l’erreur qui minimise la possibilité d’obtenir des résultats indésirables. Il faut donc que le concepteur prévoie des caractéristiques à sécurité intégrée tenant compte des différentes façons dont toutes les personnes peuvent se servir de l’espace ou du produit en toute sécurité.

Principe 6 – Effort physique faibleCe principe consiste à limiter la force, la résistance et la dextérité requises pour accéder aux espaces ou utiliser les commandes et les produits.

Principe 7 – Dimensions et espaces pour l’approche et l’utilisation

Ce principe vise l’espace nécessaire pour accéder aux lieux, à l’équipement et aux commandes. Les dimensions et les espaces calculés par le concepteur doivent donc permettre à tous les membres de la famille et aux visiteurs d’atteindre, de voir et de faire fonctionner tous les éléments de l’habitation, et ce, en toute sécurité.

22.cahier_des_charges.odt22.cahier_des_charges.odt Page Page 11//55

Cahier des chargesCahier des charges

http://www.cmhc-schl.gc.ca/fr/co/relo/fedore/fedore_032.cfm#principles



BILAN SUR LES PMR

Définition d'une Personne à Mobilité Réduite dite PMRUne personne dite à mobilité réduite est atteinte temporairement ou définitivement d'une limitation de ses capacités :

- motrice-ambulatoires : handicap lié à la marche- de préhension : handicap lié à- visuelles : handicap lié à- auditives : handicap lié à- cognitives : handicap lié à- de communication : handicap lié à- cardio-respiratoire : handicap lié à

Exemples de PMR :

Les enjeux liés à la mobilité réduite

Actuellement 40% de la population est gênée à des degré divers, définitivement ou temporairement, par l'environnement. D'ici 2030, la part des personnes de plus de 65 ans passera de 20 à 25% et au sein de cette tranche d'âge, les plus de 80 ans auront doublé. Tôt ou tard, le vieillissement s'accompagne inéluctablement d'une limitation des capacités visuelles, auditives et locomotrices.

Analyse d'une situation handicapante :





La législation PMR concernant les Bâtiments d'Habitation Collectifs (BHC) et les Maisons Individuelles (MI)

Elle concerne : les cheminements extérieurs, le stationnement, l'accès au bâtiment, les parties intérieures communes (ex. circulations verticales), les équipements extérieurs et intérieurs (ex. boîtes aux lettres) , les qualités générales du bâtiment (éclairage)...

- Les cheminements :

- Le stationnement automobile :





- Caractéristiques de base des logements :

Les logements doivent comporter une unité de vie fonctionnel, permettant à une PMR de séjourner, dormir, préparer et prendre ses repas, de disposer d'un lieu d'aisance et de toilette corporelle.

Les accès : →

Le séjour : → CARACTERISTIQUES DIMENSIONNELLES→

La cuisine : → CARACTERISTIQUES DIMENSIONNELLES : → possibilité de demi-tour (diamètre 1,50 m)





La salle de bain et les WC: → CARACTERISTIQUES DIMENSIONNELLES→

La chambre : → CARACTERISTIQUES DIMENSIONNELLES→

L'ascenseur : → CARACTERISTIQUES DIMENSIONNELLES→



Domotiser un habitatPermettre à tous les joueurs de pouvoir utiliser lePermettre à tous les joueurs de pouvoir utiliser le

centre sportifcentre sportif

NORMES MINISTÉRIELLES À RESPECTER

23.ressource_accesssibilite.odt23.ressource_accesssibilite.odt Page Page 11//33

RessourceRessource




RessourceRessource




RessourceRessource

Fauteuil roulant « sport »

Améliorer l'habitat conçuNotre habitat est devenu accessible à tous,Notre habitat est devenu accessible à tous,

mais comment optimiser les accèsmais comment optimiser les accès ??

ANALYSE DU BÂTIMENT ET DE SON ENVIRONNEMENT

Tu as fini de mettre en place ton bâtiment, mais parmi les problèmes à résoudre, il y a l'accès en voiture.Tu vas observer la maquette de portail que le professeur va te montrer, la tester avec ton groupe et résoudre les problèmes.

ANALYSE DE LA MAQUETTE

Quel type de liaison est monté entre le moteur et la barrière ? (recours aux fiches connaissance de 6ème)

_______________________________________________________________________________________

Quel élément provoque le déplacement du portail ?

_______________________________________________________________________________________

Trace la chaîne d'énergie correspondante :

Comment as tu déclenché l'ouverture du portail ?

_______________________________________________________________________________________

Quel système reçoit l'information que tu donnes par cet élément ? A quoi est connecté cet élément ?

_______________________________________________________________________________________

Comment est transmise l'information, grâce à quoi circule-t-elle ?

_______________________________________________________________________________________

Après avoir mis en route l'ouverture du portail, quel(s) problème(s) avez vous constaté ?

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Que faudrait il pour que cela n'arrive pas ?_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

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Automatisme ?Automatisme ?

Crémaillère

Le moteur

Énergie électrique Énergie mécaniqueMoteur

En appuyant sur le bouton

Rien n'arrête le portail, il se déboîte

La carte électronique

Le long des fils électriques

Question ouverte, les élèves émettent des hypothèses par équipeLe prof discute recense leurs solutions techniques au tableau et écrit en face les pb

techniques que ça pose (butée : casse, chrono : peu précis, etc)



SCHÉMATISE TON IDÉE

Sur les vues suivantes, schématise ton idée et la position des éléments que tu comptes rajouter en les légendant :

31.domotique_decouverte.odt31.domotique_decouverte.odt Page Page 22//22


Améliorer l'habitat conçuLe portail est automatisé grâce aux capteurs, maisLe portail est automatisé grâce aux capteurs, mais

quels phénomène sont détectables ?quels phénomène sont détectables ?

TESTS DES PHÉNOMÈNES ET DES CAPTEURS ASSOCIÉS

Votre objectif est de déterminer quelle action sur le capteur déclenche l'allumage de la diode.Tu as devant toi une platine sur laquelle sont connectés des capteurs différents, ils réagissent tous à un phénomène différent. Teste chacun des capteurs avec ton groupe, et complète le tableau suivant :

Photo Nom De quelle façon penses tu l'avoir déclenché ?

Bouton poussoir

Fin de course

Télécommande

Potentiomètre

ILSInterrupteur Lame Souple

Luminosité

Température

Proximité

32.decouverte_des_capteurs.odt32.decouverte_des_capteurs.odt Page Page 11//22

Notion de capteursNotion de capteurs


quels phénomène sont détectables ?quels phénomène sont détectables ?

NATURE DU SIGNAL

Tu vas rajouter une dérivation dans le câblage du capteur pour pouvoir déterminer la nature de l’information transmise par le capteur, numérique ou analogique, lorsque tu l’actionnes.

Pour cela utilise la dérivation et le multimètre fournis, celui-ci sera sur le calibre 20V.

Il faut impérativement que tu retires l’alimentation de l’interface avant chaque manipulation de capteur !

Analogique ou numérique ?Une information est dite analogique si elle peut prendre une infinité de valeurs, elle semble alors évoluer de façon continue dans le temps.

Exemple : le son

Une information est dite numérique si elle ne peut prendre que 2 valeurs, interprétées ensuite en programmation par 0 ou 1.

On parle de logique « tout ou rien ».

Exemple : interrupteur

Nom du capteur Nature du signal fourni par le capteur

Bouton poussoir

Fin de course

Télécommande

Potentiomètre

ILSInterrupteur Lame Souple

Luminosité

Température

Proximité

32.decouverte_des_capteurs.odt32.decouverte_des_capteurs.odt Page Page 22//22



quels phénomène sont détectablesquels phénomène sont détectables ??

TTESTSESTS SURSUR MAQUETTEMAQUETTE

6 îlotsNous avons besoin de 60 E/S, la carte easycon1 possède 20 E/S et la easycon2 en possède 18. Avec un kit easycon1+easycon2+arduino, nous avons ce qu'il nous faut pour 3 îlots, il nous faut donc 2 packs complets pour un groupe. Sinon il faudrait 4 cartes eayscon2 avec 4 arduino ?

Le programme de test devra prendre en charge les capteurs/actionneurs suivants :

1. bouton poussoir2. fin de course3. télécommande4. potentiomètre5. ILS6. luminosité7. température8. mouvement9. écran LCD10.LED

L'écran LCD et la LED permettent de valider une action sur un capteur pour déterminer ce que le capteur détecte comme phénomène.

32.decouverte_des_capteurs_prof_preparation.odt32.decouverte_des_capteurs_prof_preparation.odt Page Page 11//11




DÉFINITION

Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée (mesure d'un phénomène : chaleur, intensité du courant, température, position, ...) en une information. Ils transmettent ces informations sous la forme d’un signal analogique ou numérique.

De nos jours, le moindre de nos instruments électroniques est truffé de capteurs pour interagir avec l'utilisateur : capteur de position (GPS), capteur résistif (écran tactile), accéléromètre,....

Ils permettent aux systèmes de réagir à des phénomènes afin de renvoyer une réponse adéquate, programmée par le concepteur.

Exemples courants :

33.fiche_connaissance_capteurs.odt33.fiche_connaissance_capteurs.odt Page Page 11//22

Fiche connaissanceFiche connaissance

Porte automatique :Capteur de présence

Bouilloire :Capteur de température

Robinet automatique :Capteur de présence

Manette de jeux :Capteur de mouvement

Alarme de fumée :Capteur de fumée

Compteur de vitesse :Capteur magnétique

Alarme d'intrusionCapteur de présence



SIGNAL ANALOGIQUE OU NUMÉRIQUE

Lorsqu'un capteur capte un phénomène, celui-ci peut être numérique, c'est à dire qu'il varie par paliers, par opposition avec un phénomène analogique qui peut prendre une infinité de valeurs. Pour nos capteurs, on parle alors de signal numérique ou analogique.

Exemples :Nom du capteur Nature du phénomène Signal transmis par le capteur

Présenceporte automatique

Analogiquela personne est plus ou moins loin

Numériquesoit la personne est trop loin, et rien ne se déclenchesoit la personne est proche et le système est déclenché

Mouvementmanette de jeux

Analogiquechaque petit mouvement est détecté

Analogiquele mouvement est plus ou moins grand, mais on veut tout recevoir comme information pour le reproduire à l'écran

Capteur de températurebouilloire

Analogiquetoutes les variations de température sont perçues

Numériquequand la température dépasse une certaine valeur, le mécanisme est actionné

Interrupteur Numériquefermé ou ouvert

Numériquele courant passe ou pas

MODE DE TRANSMISSION DE L'INFORMATION

Suivant le capteur choisi pour mesurer le phénomène et transmettre le signal, on choisit une technologie différente en fonction du résultat voulu, du coût, de la fragilité par rapport au milieu, de l'encombrement, de la facilité de mise en œuvre, de la précision, …

Exemple d'un écran tactile :

Exemple d'une ouverture de porte :On peut détecter votre approche grâce à un radar à infrarouges (comme pour l'alarme à intrusion), mais on peut aussi détecter si vous êtes passé entre 2 bornes infrarouges (comme la porte d'un ascenseur). Mais on pourrait imaginer un capteur de poids ! Bien évidemment peu fiable...

C'est le concepteur qui choisira la solution la plus adaptée !

33.fiche_connaissance_capteurs.odt33.fiche_connaissance_capteurs.odt Page Page 22//22


Capacitif :On repère sur une grille à quel endroit un courant électrique faible a une « fuite » le long de votre doigt

Résistif :On repère sur une grille à quel endroit le doigt provoque un contact électrique par la pression

C'est grâce à cette technologie que l'iphone estdevenu le premier téléphone aussi réactif et fluide !



A VOUS DE JOUER !

Vous allez maintenant placer et connecter le capteur de fin de course de fin d'ouverture sur la broche xx et le capteur de fin de course de fin de fermeture sur la broche yy.

Teste avec ton groupe ta solution, qu'en pensez vous ?

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Tu viens de détecter des phénomènes grâce aux capteurs que vous avez installés.

Décris étape par étape ce qui se passe lorsque tu mets en œuvre tout le système :

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Le programme doit être prêt pour la solution

complète, avec les 2 FDCLes élèves construisent leur

solution pour placer les BP.

Difficultés de mise en œuvre, des choses à améliorer ?

Le prof distribuera le programme pour que les élèves le collent dans cette partie du

tableau

Les élèves devront entourer au crayon la ou les phrases de la colonne de gauche pour les

mettre en miroir à une étape de l'organigramme.



MODIFICATION DU PROGRAMME

En t'aidant de la fiche connaissance que le professeur vient de te distribuer sur les organigrammes ainsi que sur le document ressource sur le logiciel, modifie le programme pour qu'une diode s'allume quand le portail est en mouvement, et uniquement quand il est en mouvement !

Décris étape par étape ce qui se passe lorsque tu mets en œuvre tout le système et insère à droite une capture d'écran de ton organigramme :

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Lorsque le programme sera validé par le professeur, câble la diode, positionne la sur la maquette puis envoie ton programme dans l’interface afin de faire fonctionner la maquette.

34.notion_de_programme.odt34.notion_de_programme.odt Page Page 22//22


Améliorer l'habitat conçuJe peux décrire et représenter un objet technique,Je peux décrire et représenter un objet technique,

mais il manque des informationsmais il manque des informations ??!???!?

REPRÉSENTATION FONCTIONNELLE

Tu as déjà vu que tu pouvais représenter les solutions techniques (voir fiche de connaissance 35) qui constituent un système sous la forme :

• d'un diagramme fonctionnel• d'un schéma fonctionnel

A ce stade là, on n'est plus au stade du choix de la solution technique à mettre en œuvre !

Tu sais déjà que pour répondre à une fonction technique, il existe toujours plusieurs solutions techniques, et que le choix se fait par le concepteur en fonction des besoins énoncés par le client mais aussi des contraintes à respecter :

Contraintes Catégorie Incidence sur la solution technique

Contraintes techniques

Liées au fonctionnementChoix de la source d'énergieEncombrementTechnologies des capteurs choisis

Liés à la durée de vieMatériauxStockage de l'énergie

Liés à la sécurité des utilisateurs

Systèmes de détection et de prévention des dangers possibles lors du fonctionnement du système

Contraintes environnementales

Développement durable (qui répond aux besoins actuels sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs)

Matériaux recyclablesLimitation des nuisances (sonores, visuelles, etc)Choix de la source d'énergieRecyclage et revalorisation prévus dès la conception

Contraintes ergonomiques

Choix esthétiques et styles artistiquesSimplifier l'utilisation

Respecter des formes correspondant aux goûts actuelsFaciliter l'utilisation pour tout(e) utilisateur(trice)

Contrainte économique

Coût

Matière première (matériaux...)Façonnage et réalisation (machines, matériels, énergie, …)Main d’œuvre (salaires)Maintenance et SAVAptitude au recyclage...

MAIS COMMENT DÉCRIRE UN OBJET TECHNIQUE QUI N'EST PAS STATIQUE ??

On peut décrire un objet technique par un schéma fonctionnel ou bien un diagramme fonctionnel, mais on sait aussi qu'il y a un va-et-vient d'informations entre les éléments de la PC et les éléments de la PO (voir fiche connaissance), comment rendre compte de son fonctionnement dans le temps ? Facile ! On aligne les unes sous les autres les étapes qui progressent dans le temps, en les décrivant pour les rendre plus explicites.

35.fiche_connaissance_traitement_signal.odt35.fiche_connaissance_traitement_signal.odt Page Page 11//33




Exemple du portail pour les voitures du collège :

MAIS CE NE SERAIT PAS UN PROGRAMME ?

Dans l'exemple précédent, le diagramme de fonctionnement pourrait presque se lire comme un paragraphe avec une suite de situations :

Mais il s'agit là du point de vue de l'observateur, hors nous devons maintenant nous mettre à la place du système automatisé pour anticiper et programmer. Notre paragraphe devient :

Il s'agit là d'un algorithme !

LEXIQUE

Diagramme : représentation visuelle d'idées

Algorithme : suite d'instructions ordonnées pour répondre à un problème

Organigramme : représentation sous forme d'un schéma d'une programmation pensée à partir de l'algorithme



Diagramme de fonctionnement Fonctions techniques Solution technique

Une personne déclenche l'ouverture du portail

Acquérir l'information Détection de carte magnétique

Le voyant clignote et la porte s'ouvre

Le voyant s'éteint et le véhicule passe

La porte se ferme et le voyant clignote

Actionner l'ouvertureFaire clignoter le voyant

Détecter que le portail est ouvert

Moteur + crémaillèreLampe

Capteur + temporisation

Eteindre le voyantDétecter le passage du véhicule

Faire clignoter le voyantDétecter que le portail est fermé

Actionner la fermeture

VoyantCapteur ILS + barrière IR

Moteur + crémaillèreVoyant

Capteur + temporisation

Une personne déclenche l'ouverture du portail, ALORS le voyant clignote ET la porte s'ouvre.PUIS le voyant s'éteint et le véhicule passe.PUIS la porte se ferme et le voyant clignote.

SI une personne déclenche l'ouverture du portail, ALORS le voyant clignote ET la porte s'ouvre.PUIS le voyant s'éteint et le véhicule passe.SI le véhicule est passé, ALORS la porte se ferme et le voyant clignote.PUIS à nouveau on vérifie si une personne déclenche l'ouverture.



Exemple du fonctionnement d'une alarme de maison :

Le fonctionnement d'un système automatisé est donc inventé par la description d'un algorithme, que l'on traduit ensuite sous la forme d'un organigramme afin de le traduire en programme.

Mais le diagramme était une succession d'étape (voir page précédente), pourquoi il y a des losanges dans l'organigramme ? Parce qu'il s'agit d'un diagramme particulier...

ORGANIGRAMME ET SES POSSIBILITÉS

Il s'agit d'un outil universel de communication, il faut donc respecter des conventions d'écriture :



ALGORITHME ORGANIGRAMME PROGRAMME

Les cases de DEBUT et de FIN (s'il y a lieu) sont représentées sous forme d'une bulle.

Les cases de TEST sont représentées sous forme d'un losange.On y inscrit aussi les conditions pour suivre une branche du

programme en fonction de la réponse au TEST.

Les cases d'ACTION sont représentées sous forme d'un rectangle.

Améliorer l'habitat conçuJ'ai pu observer un mécanisme en fonctionnement,J'ai pu observer un mécanisme en fonctionnement,

mais comment le décriremais comment le décrire ??

REPRÉSENTATION

A partir de ce que tu as vu du fonctionnement du portail à crémaillère, liste les composants que tu as reconnus :

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Chaque élément est donc la solution technique choisie pour répondre à une fonction technique.

Schématise (différence schéma, dessin, représentation vues en 6ème) le fonctionnement de cet objet technique de façon suffisamment claire pour qu'un élève qui découvre la maquette puisse comprendre son fonctionnement avant de la manipuler :

36.schema_et_BF.odt36.schema_et_BF.odt Page Page 11//22

ReprésentationReprésentation

Boutons poussoir, fin de course, moteur, crémaillère, carte électronique

Chaque élève fait au brouillon sur feuille blanche, puis échange avec

son voisin et annote jusqu’à ce que ce soit clair.

Coller ici le résultat final du schéma ? Recopier ?

Idéal : chacun (ou par binôme, mais pas de la même équipe qui a observé) a une ardoise blanche et des feutres, ils modifient jusqu'à ce qu'ils soient

d'accord puis recopient ici au propre.


mais comment le décriremais comment le décrire ??

BLOCS FONCTIONNELS

Tu as vu en 5ème la relation entre la fonction d'usage, les fonctions techniques et les solutions techniques. Pour satisfaire une fonction technique demandée, le concepteur invente (ou réutilise) une solution technique, celle-ci met en œuvre des pièces, des objets techniques ; et l'ensemble des pièces nécessaires pour créer la solution forme un bloc fonctionnel.

Fonction technique Liste des pièces (bloc fonctionnel)

Déplacer le portail

Détecter que le portail est ouvert

Transmettre l'information jusqu'à la platine de commande

Gérer les informations et commander

Exemple d'un VTT

Fonction technique Liste des pièces(bloc fonctionnel)

Diriger

Freiner

Transformer l'énergie musculaire en énergie mécanique

Transmettre l'énergie mécanique

36.schema_et_BF.odt36.schema_et_BF.odt Page Page 22//22

ReprésentationReprésentation

Moteur + alimentation + crémaillèreA compléter avec les élèves

Capteur fdc

Fils électriques

Carte électronique arduino


mais comment le décriremais comment le décrire

RAPPELS

BLOCS FONCTIONNELS

Afin de remplir la fonction de service, le concepteur doit la décomposer en fonctions techniques et trouver de quelles solutions technologiques il a besoin. Les objets techniques nécessaires à la mise en place de la solution technologique forment un ensemble : le bloc fonctionnel.

Fonction d'usage Fonction de service Fonction technique Bloc fonctionnel

Loger une famille dans de bonnes conditions

Se protéger

Isoler des intempéries Toit + tuiles + murs +...

Isoler thermiquement Isolant + cloisons

Isoler acoustiquement Isolant + cloisons

Avoir une bonne luminosité à toute heure

Éclairer naturellement Ouvertures (fenêtres, baie vitrée, ...)

Éclairer artificiellement Lampes

Commander l'éclairage artificiel

Interrupteurs

Alimenter Circuit électrique

... ...

... ... ...

On peut voir dans notre exemple qu'un même bloc fonctionnel peut devoir répondre à plusieurs fonctions techniques : isolant + cloisons. Le concepteur doit alors faire un choix pour obtenir le meilleur équilibre répondant aux besoins du client.

REPRÉSENTATION FONCTIONNELLE

Dans le but de communiquer des idées et des solutions, on va utiliser une représentation qui décrira au mieux le fonctionnement de l'objet technique. La représentation doit permettre de comprendre le lien entre la solution technique et la fonction technique recherchée.

37.fiche_connaissance_representation_fonctionnelle.odt37.fiche_connaissance_representation_fonctionnelle.odt Page Page 11//22

Représentation fonctionnelleReprésentation fonctionnelle


mais comment le décriremais comment le décrire

• Diagramme fonctionnel

Pour simplifier la compréhension d'un système, on le décompose sous la forme d'un diagramme fonctionnel en reliant les blocs fonctionnels. Ces blocs fonctionnels sont simplement représentés par des rectangles portant le nom de la fonction technique.

Exemple du VTT :

• Schéma fonctionnel

Comme son nom l'indique, on fait apparaître, en plus du nom des fonctions techniques, un croquis pour représenter la solution technique :

37.fiche_connaissance_representation_fonctionnelle.odt37.fiche_connaissance_representation_fonctionnelle.odt Page Page 22//22

Représentation fonctionnelleReprésentation fonctionnelle

Se déplacer sur tout type de terrain

Diriger

Freiner

Transformer l'énergie

Pédale + pédalier + roulement

...

Fonctions techniques Solutions techniques

Roue avant + guidon

Manette + câble + patin

Améliorer l'habitat conçuJ'ai pu décrire un système automatisé, mais de quoiJ'ai pu décrire un système automatisé, mais de quoi

est-il constituéest-il constitué ??

BLOCS FONCTIONNELS DE NOTRE CHAÎNE CFAO

Tu as utilisé CharlyRobot en début d'année pour usiner votre projet d'équipe, comment nommes tu les éléments de la chaîne CFAO ?

Si tu ne te souviens plus, vas sur cette page web :http://support.charlyrobot.com/Didacticiels/Charlydidactic/1-Les_Organes/page_intro_organes.htm et regarde les différentes parties (pense à lire les vidéos) pour compléter les schémas suivants :

38.identifier_elements.odt38.identifier_elements.odt Page Page 11//44

Identification des élémentsIdentification des éléments

http://support.charlyrobot.com/Didacticiels/Charlydidactic/1-Les_Organes/page_intro_organes.htm



BLOCS FONCTIONNELS DE NOTRE AUTOMATE

Tu as manipulé à plusieurs reprises les éléments nécessaires à la création et au pilotage d'un système automatisé, pour chaque élément indique s'il fait partie de la partie commande (écris PC à côté de l'élément) ou de la partie opérative (écris PO à côté de l'élément) du système :

Nom de l'élément Partie...Entrée ou sortie ?

L'élément envoie-t-il une information ou bien utilise-t-il de l'énergie pour une action ?



DiodeP__

Bouton poussoirP__

MoteurP__

OrdinateurP__Interface arduino

P__

Faire barrer l'ordinateur : il n'est ni l'un ni l'autre, c'est un pupitre de programmation.

En enlevant le carré avec le texte, on montre aux élèves que les éléments ne sont pas reliés...

Entrée Sortie



DONC EN GÉNÉRAL...

Si on fait le parallèle des informations en entrée de quelques capteurs du corps humain :



image son odeurgoûttexture

Acquérir Traiter CommuniquerOrdres à effectuer

Grandeur physique

mouvement lumièrefuméeson...



MAIS DANS LE CAS PARTICULIER DE NOTRE PORTAIL...

Tu as étudié un portail coulissant, mais son défaut est la place qu'il prend en largeur quand il est ouvert (le double), nous allons donc installer un portail battant.

Pour notre cas particulier, recopie les noms des différents éléments (voir schéma ou tableau en bas la page) dans les colonnes correspondant aux étapes de la chaîne d'information :

Armoire de commande

Détecteur infra rouge de sécurité

Radio émetteur Signal lumineux Antenne de réception

Moteurélectrique

Câblesélectriques

Battantde barrière

Présence d’une personne

Capteur fin de course



Acquérir Traiter CommuniquerOrdres a effectuer

Grandeur physique

Partie commande (écris PC dans la bonne case)Partie opérative (colore les cases en gris et écris PO)Les capteurs (dans la bonne bulle)Les actionneurs (dans la bonne bulle)



BLOCS FONCTIONNELS DE NOTRE CHAÎNE CFAO

Tu as utilisé CharlyRobot en début d'année pour usiner votre projet d'équipe, comment nommes tu les éléments de la chaîne CFAO ?

Si tu ne te souviens plus, vas sur cette page web :http://support.charlyrobot.com/Didacticiels/Charlydidactic/1-Les_Organes/page_intro_organes.htm et regarde les différentes parties (pense à lire les vidéos) pour compléter les schémas suivants :

38.identifier_elements_correction.odt38.identifier_elements_correction.odt Page Page 11//44


Table d'usinage

0X

Y

Z

Mise en service Bouton d'arrêt d'urgence

Capot

Broche

Mandrin

Fraise

OrdinateurPartie commande

MOCNPartie opérative

http://support.charlyrobot.com/Didacticiels/Charlydidactic/1-Les_Organes/page_intro_organes.htm



BLOCS FONCTIONNELS DE NOTRE AUTOMATE

Tu as manipulé à plusieurs reprises les éléments nécessaires à la création et au pilotage d'un système automatisé, pour chaque élément indique s'il fait partie de la partie commande (écris PC à côté de l'élément) ou de la partie opérative (écris PO à côté de l'élément) du système :

Nom de l'élément Partie...Entrée ou sortie ?

L'élément envoie-t-il une information ou bien utilise-t-il de l'énergie pour une action ?

Carte arduino PC X Ni l'un ni l'autre car c'est la PC

Moteur PO S Utilise de l'énergie sous l'ordre de la PC

Diode PO S Utilise de l'énergie sous l'ordre de la PC

Bouton poussoir PO E Envoie une information à la PC

Ordinateur Pupitre E Envoie le programme à la PC s'il est connecté



DiodePO

Bouton poussoirPO

MoteurPO

OrdinateurP__Interface arduino

PC

Faire barrer l'ordinateur : il n'est ni l'un ni l'autre, c'est un pupitre de programmation.

En enlevant le carré avec le texte, on montre aux élèves que les éléments ne sont pas reliés...

Entrée Sortie



DONC EN GÉNÉRAL...

Si on fait le parallèle des informations en entrée de quelques capteurs du corps humain :



image son odeurgoûttexture

Acquérir Traiter CommuniquerOrdres à effectuer

Grandeur physique

mouvement lumièrefuméeson...

Capteurs Actionneurs



MAIS DANS LE CAS PARTICULIER DE NOTRE PORTAIL...

Tu as étudié un portail coulissant, mais son défaut est la place qu'il prend en largeur quand il est ouvert (le double), nous allons donc installer un portail battant.

Pour notre cas particulier, recopie les noms des différents éléments (voir tableau en bas la page) dans les colonnes correspondant aux étapes de la chaîne d'information :

Armoire de commande


Radio émetteur Signal lumineux Antenne de réception

Moteurélectrique

Câblesélectriques

Battantde barrière




Signal lumineux

PO


Acquérir Traiter CommuniquerOrdres a effectuer

Grandeur physique

Partie commande (écris PC dans la bonne case)Partie opérative (colore les cases en gris et écris PO)Les capteurs (dans la bonne bulle)Les actionneurs (dans la bonne bulle)



Radio émetteur

MoteurÉlectrique

PO

Antenne de réception

Câblesélectriques


ActionneursArmoire de commande

PC

Battant de barrière

Capteurs

Améliorer l'habitat conçuLe portail est automatisé grâce aux capteurs,Le portail est automatisé grâce aux capteurs,

mais ça signifie quoi ?mais ça signifie quoi ?

DÉFINITIONS

Un système automatisé est un système qui exécute toujours les mêmes séquences d'opérations, les mêmes tâches. Ces séquences sont programmées et dépendent des consignes données par un opérateur. L'objectif d'un système automatisé est de refaire les mêmes opérations à l'infini sans intervention de l'homme.

Si un système automatisé est intégré dans un habitat, on parle de DOMOTISATION.

COMPOSITION D'UN SYSTÈME AUTOMATISÉ

LA PARTIE COMMANDE

La partie commande est celle qui contient le programme qui permet de faire fonctionner la partie opérative.

Elle se présente sous forme d'un système informatique, de boîtier électronique ou électrique.

La partie commande échange des informations avec la partie opérative, mais aussi avec l'opérateur au besoin.

LA PARTIE OPÉRATIVE

C’est l’ensemble des pièces du système automatisé qui permettent d’exécuter les actions pilotées par la partie commande. On y trouve 2 grandes catégories : les capteurs et les actionneurs

Un actionneur est un élément qui agit physiquement à partir de l'énergie qu'il reçoit.

Exemples : Les moteurs électriques transforment l'énergie électrique en énergie mécanique.

Les buzzers transforment l'énergie électrique en énergie mécanique et vibrent, ils produisent alors un son.

39.fiche_connaissance_systeme_automatise.odt39.fiche_connaissance_systeme_automatise.odt Page Page 11//22


Partie commande Partie

Opérative

Opérateur

actionneurs

capteurs

consignes

signaux

ordres

compte rendu

Améliorer l'habitat conçuLe portail est automatisé grâce aux capteurs,Le portail est automatisé grâce aux capteurs,

mais ça signifie quoi ?mais ça signifie quoi ?

Les lampes et DEL transforment l'énergie électrique en énergie lumineuse.

Les radiateurs électriques transforment l'énergie électrique en énergie thermique.

Rappels sur les capteurs :

CE QU'IL FAUT RETENIR

Partie commande - Partie opérative – Capteur - Actionneurs : voir plus haut.

Automatisme : objet technique qui exécute toujours les mêmes opérations à l'infini sans intervention de l'homme.

Domotique : ensemble des technologies qui permettent d'informatiser et d'automatiser les objets techniques de l'habitat.

39.fiche_connaissance_systeme_automatise.odt39.fiche_connaissance_systeme_automatise.odt Page Page 22//22


Pour fonctionner, le système automatisé a besoin :- de matières (tous les objets techniques simples qui le composent)- de données (des informations, ordres, etc)- d'énergies (pour alimenter la partie commande ou bien permettre aux actionneurs de l'utiliser)

Aménager un habitatAménager un habitat« La bonne isolation », pourquoi et comment choisir un« La bonne isolation », pourquoi et comment choisir un

matériau d'isolation ?matériau d'isolation ?

RÉCUPÉRER L’ÉNERGIEPour minimiser sa consommation d’énergie, l’homme a dû inventer de nouveaux objets techniques (comme le capteur solaire thermique). Mais cela n’est pas suffisant, il faut aussi trouver le moyen d’économiser l’énergie, principalement l’énergie thermique qui s’échappe de l’habitat (voir document ressource 15).

Capteur solaire thermique – principe de fonctionnement simplifié

Exemple de capteur plan :

Quels sont les principaux matériaux utilisés pour fabriquer un capteur solaire :

- ….......................................................................................................................

- ….......................................................................................................................

- ….......................................................................................................................

- ….......................................................................................................................

Généralement les capteurs se trouvent sur les toits. Quel est l’avantage d’avoir la surface supérieure

du capteur en verre plutôt qu’en plexiglas (plastique) ?

...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................

Quel en est l’inconvénient ?

...................................................................................................................

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41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique.odt41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique.odt Page Page 11//33

Énergies - économiesÉnergies - économies

1 Verre2 Matière plastique

noire 3 Tuyau en cuivre 4 Isolant thermique

(laine de verre)5 Cadre aluminium



EESSAISSAI NN°1 : °1 : TRANSFERTTRANSFERT DD’’ÉNERGIEÉNERGIE

- Mettre deux récipients contenant la même quantité d’eau dans les deux compartiments (l’un avec un couvercle en verre l’autre sans couvercle).- Allumer la lampe au-dessus des 2 récipients.- Laissez chauffer 3 minutes, éteignez la lampe puis relevez immédiatement la température dans chacune des 2 compartiments à l’aide du thermomètre infrarouge. Au bout d’une minute enlever le verre et relever la température dans chaque récipient.

Relevé immédiat de la température Relevé de la température au bout d’une minutethermomètre infrarouge

rayon lumineux verre

pot en verre rempli d'eau boîte métallique

Sans le couvercle Avec le verre Sans le couvercle Avec le verre enlevé

A partir des relevés de température, que pouvez-vous conclure de cette expérience ?

...................................................................................................................

...................................................................................................................

Réaliser la même expérience avec de l’altuglas fuméRelevé immédiat de la température Relevé de la température au bout d’une minute

thermomètre infrarouge

rayon lumineux


altuglas fumé

Sans le couvercle Avec altuglas fumé Sans le couvercle Avec altuglas fumé enlevé


...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................

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...................................................................................................................

41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique.odt41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique.odt Page Page 22//33



rayon lumineux


verre


rayon lumineux


altuglas fumé



EESSAISSAI NN°°22 : : CONSERVATIONCONSERVATION DD’’ÉNERGIEÉNERGIE

Allumer la lampe de 120W au-dessus des 2 boîtes contenant un plastique noir et un plastique blanc, laissez chauffer 10 secondes, éteindre la lampe puis relever la température dans chacune des 2 boîtes à l’aide du thermomètre infrarouge.

Température relevée

Boîte plastique noir

Boîte plastique blanc

A partir des relevés de température, quelle est la couleur la mieux adaptée ? ....................

Que pouvez-vous conclure de cette expérience ?

...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................

EESSAISSAI NN°°33 : : ISOLATIONISOLATION THERMIQUETHERMIQUEAllumer la lampe de 120W au-dessus des 2 boîtes contenant un plastique noir avec de la laine de verre et un plastique noir ne contenant pas de la laine de verre, laissez chauffer 1 min, éteignez la lampe puis relever la température au bout de 10 secondes dans chacune des 2 boîtes à l’aide du thermomètre infrarouge.


Boîte avec isolant en laine

de verre

Boîte sans laine de verre (sans

isolant)

A partir des relevés de température, quelle conclusion apportez-vous ?

...................................................................................................................

...................................................................................................................

QQUEUE POUVEZPOUVEZ--VOUSVOUS CONCLURECONCLURE DEDE CESCES 3 3 EXPÉRIENCESEXPÉRIENCES??...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique.odt41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique.odt Page Page 33//33



rayon lumineux

Plastique noir Plastique blanc

Plastique noir


rayon lumineux

Laine de verre

Plastique noir

Aménager un habitatAménager un habitat«« La bonne isolationLa bonne isolation », pourquoi et comment choisir un», pourquoi et comment choisir un

matériaux d'isolationmatériaux d'isolation ??

RÉCUPÉRER L’ÉNERGIEPour minimiser sa consommation d’énergie, l’homme a dû inventer de nouveaux objets techniques (comme le capteur solaire thermique). Mais cela n’est pas suffisant, il faut aussi trouver le moyen d’économiser l’énergie, principalement l’énergie thermique qui s’échappe de l’habitat (voir document ressource 15).

Capteur solaire thermique - principe de fonctionnement simplifié

Exemple de capteur plan :

Quels sont les principaux matériaux utilisés pour fabriquer un capteur solaire :

- Verre

- Aluminium

- Matière plastique

- Cuivre

Généralement les capteurs se trouvent sur les toits. Quel est l’avantage d’avoir la surface supérieure

du capteur en verre plutôt qu’en plexiglas (plastique) ?

Le verre vieillit « mieux » que le plastique qui ne garde pas son aspect

transparent dans le temps

Quel en est l’inconvénient ?

C'est plus fragile

41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique_correction.odt41.essais_materiaux_capteur_solaire_thermique_correction.odt Page Page 11//33


1 Verre2 Matière plastique

noire 3 Tuyau en cuivre 4 Isolant thermique

(laine de verre)5 Cadre aluminium



EESSAISSAI NN°1 : °1 : TRANSFERTTRANSFERT DD’’ÉNERGIEÉNERGIE

- Mettre deux récipients contenant la même quantité d’eau dans les deux compartiments (l’un avec un couvercle en verre l’autre sans couvercle).- Allumer la lampe au-dessus des 2 récipients.- Laissez chauffer 3 minutes, éteignez la lampe puis relevez immédiatement la température dans chacune des 2 compartiments à l’aide du thermomètre infrarouge. Au bout d’une minute enlever le verre et relever la température dans chaque récipient.

Relevé immédiat de la température Relevé de la température au bout d’une minutethermomètre infrarouge

rayon lumineux verre


Sans le couvercle Avec le verre Sans le couvercle Avec le verre enlevé


...................................................................................................................

...................................................................................................................

Réaliser la même expérience avec de l’altuglas fuméRelevé immédiat de la température Relevé de la température au bout d’une minute


rayon lumineux


altuglas fumé

Sans le couvercle Avec altuglas fumé Sans le couvercle Avec altuglas fumé enlevé


...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................

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...................................................................................................................




rayon lumineux


verre


rayon lumineux


altuglas fumé

Dans les deux cas, la température est plus élevée avec le verre car il a une grande capacité calorifique (possibilité à absorber ou restituer de l'énergie. )

Au relevé immédiat de la température l’altuglas fumé absorbe beaucoup plus la chaleur (la température est très élevée). au bout d’une minute quand on retire l’altuglas fumé, la température de l’eau est sensiblement égale dans les 2 récipients car l’altuglas fumé a absorbé la chaleur et ne l’a pas restitué à l’eau.



EESSAISSAI NN°°22 : : CONSERVATIONCONSERVATION DD’’ÉNERGIEÉNERGIE

Allumer la lampe de 120W au-dessus des 2 boîtes contenant un plastique noir et un plastique blanc, laissez chauffer 10 secondes, éteindre la lampe puis relever la température dans chacune des 2 boîtes à l’aide du thermomètre infrarouge.


Boîte plastique noir

Boîte plastique blanc

A partir des relevés de température, quelle est la couleur la mieux adaptée ? Le noirQue pouvez-vous conclure de cette expérience ? On doit utiliser un matériau noir pour

conserver l'énergie

EESSAISSAI NN°°33 : : ISOLATIONISOLATION THERMIQUETHERMIQUEAllumer la lampe de 120W au-dessus des 2 boîtes contenant un plastique noir avec de la laine de verre et un plastique noir ne contenant pas de la laine de verre, laissez chauffer 1 min, éteignez la lampe puis relever la température au bout de 10 secondes dans chacune des 2 boîtes à l’aide du thermomètre infrarouge.


Boîte avec isolant en laine

de verre

Boîte sans laine de verre (sans

isolant)

A partir des relevés de température, quelle conclusion apportez-vous ?

La température reste élevée plus longtemps avec la laine de verre

QQUEUE POUVEZPOUVEZ--VOUSVOUS CONCLURECONCLURE DEDE CESCES 3 3 EXPÉRIENCESEXPÉRIENCES??...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................




rayon lumineux

Plastique noir Plastique blanc

Plastique noir


rayon lumineux

Laine de verre

Plastique noir

La surface en verre permet de laisser passer les rayons du soleil.La couleur noire absorbe très bien la chaleur et la restitue au fluide à chauffer.L’association du verre et d’un revêtement de couleur noire emprisonne les rayons du soleil et génère un effet de serre.L’isolant thermique permet de maintenir plus longtemps cette chaleur.


mmaattéériau d'isolation ?riau d'isolation ?

FONCTIONNEMENT

Le capteur solaire thermique récupère l’énergie envoyée par le soleil sous forme de chaleur (rayonnement) pour la transmettre à un fluide caloporteur qui est très souvent de l’eau mélangée à un antigel alimentaire qui passe dans un serpentin placé derrière une vitre. Un fluide caloporteur : c’est un fluide chargé de transporter la chaleur entre deux ou plusieurs sources de températures.

CONSTITUTION

La surface supérieure du capteur est transparente, ce qui laisse passer les rayons du soleil. Il existe 2 types de matériaux pour obtenir une transparence :

• le plexiglas• le verre

Quelques exemples de caractéristiques de ces 2 matériaux :

Propriétés Verre PlexiglasTransparence Très grande Très

grandeMasse volumique 2600 kg/m3 1800

kg/m3Résistance chocs, intempéries Oui (verre

traité)Oui

Capacité calorifique(possibilité à absorber ou restituer de l'énergie)

2,18 1,62

Recyclable Oui Oui La matière plastique noire capte l’énergie du soleil et la restitue à l’eau qui circule à l’intérieur du capteur grâce à une pompe.

Un isolant thermique permet de garder la chaleur. Généralement, les capteurs se présentent sous forme de plaques rectangulaires, que l’on doit positionner selon une certaine inclinaison afin d’obtenir le meilleur rendement.

42.fiche_ressource.odt42.fiche_ressource.odt Page Page 11//11

RessourceRessource


mmaattéériau d'isolationriau d'isolation ??

N° Opérations Dessins - photos

1 Avant de commencer les essais, relevez à l’aide du thermomètre infrarouge, la température dans chaque récipient rempli d’eau (l'halogène doit être dirigé vers le centre de la boite de conserve).

2 Essai n°1

Placer un verre sur une boîte.

Allumer la lampe au-dessus des 2 récipients.

Laissez chauffer 3 minutes, éteignez la lampe puis relevez immédiatement la température dans chacune des 2 compartiments à l’aide du thermomètre infrarouge.

Au bout d’une minute enlever le verre et relever la température dans chaque récipient.

3 Placer un morceau d’altuglas fumé sur une boîte.

Allumer la lampe au-dessus des 2 récipients.

Laissez chauffer 3 minutes, éteignez la lampe puis relevez immédiatement la température dans chacune des 2 compartiments à l’aide du thermomètre infrarouge.

Au bout d’une minute enlever l’altuglas fumé et relever la température dans chaque récipient

43.protocoles_tests.odt43.protocoles_tests.odt Page Page 11//11

Procédure de testsProcédure de tests

Améliorer l'habitat conçuLes matériaux isolants : Les matériaux isolants : comment mesurer descomment mesurer des

propriétés thermiques propriétés thermiques ??

HISTORIQUE

Les matériaux isolants ont évolué au cours du temps : les découvertes faites sur les matériaux, la société, les préoccupations environnementales ont évolué. Par exemple il y a quelques années on isolait les bâtiments avec de l’amiante, alors qu’on sait maintenant que cet isolant est très dangereux pour l’homme. Maintenant on se tourne de plus en plus vers des matériaux naturels, sans danger ni pour l’homme ni pour l’environnement.

PRINCIPAUX MATÉRIAUX ISOLANTS DE L'HABITAT

Matériaux Matières

premièresDanger pour

l’hommeConcernant

l’environnementPrix

Laine de rocheBasalte(roche volcanique)

Fibres irritantes pour les muqueuses

Difficilementrecyclable.

3 € / m²

Polystyrène Pétrole Aucun

Mode de fabricationpolluant.Gaz toxique lorsqu’ilbrûle.

6,5 € / m²

Laine de bois Bois AucunTrès facilement recyclable.

9 € / m²

Remarque : un matériau est fabriqué grâce à un mélange de différentes matières premières. Les matières premières d’un matériau sont les éléments nécessaires à sa fabrication.

CHOIX D'UN MATÉRIAU ISOLANT

Lors du choix d’un isolant pour la construction d’un bâtiment, on regarde plusieurs paramètres de cet isolant, on parle alors de contraintes. Par exemple, on peut faire ce choix grâce :

• son prix, c’est la contrainte économique,• son respect de l’environnement, c’est la contrainte liée au développement durable,• sa dangerosité pour l’Homme, c’est la contrainte liée à la sécurité.

Lorsqu’un fabricant choisit un matériau, c’est pour une ou plusieurs de ses propriétés (dur, flexible, conducteur électrique, imperméable, …). Il est donc nécessaire de bien connaître les propriétés des matériaux afin de choisir le matériau le plus approprié à la solution technique attendue, le choix relève d’un compromis par rapport à l’ensemble des propriétés. Pour connaître ces propriétés, on fait des expériences permettant de classer les matériaux par rapport à une propriété, dans notre cas ça a été l’isolation thermique.

L’isolation thermique permet de limiter la circulation de chaleur entre un espace chaud et un espace froid : plus le matériau est isolant, moins la chaleur circulera.

Pour tester la capacité d’un matériau à conduire la chaleur, on peut faire l’expérience suivante :

44.fiche_connaissance_materiaux_isolants.odt44.fiche_connaissance_materiaux_isolants.odt Page Page 11//22


Améliorer l'habitat conçuLes matériaux isolants : Les matériaux isolants : comment mesurer descomment mesurer des

propriétés thermiques propriétés thermiques ??

Pour que les résultats de l’expérience soient plus faciles à comprendre, on peut faire des courbes grâce au tableur/grapheur :

On remarque grâce à ces courbes que l’évolution de la température dans la boite n’est pas la même et donc que la capacité d’un matériau à conduire la chaleur n’est pas la même. Il y a donc des matériaux qui isolent mieux que d’autres.

DÉVELOPPEMENT DURABLE ET VALORISATION

Les dangers pour l’homme et pour l’environnement sont de plus en plus pris en compte ! Cela vise à accroître le respect du développement durable : « un développement qui répond aux besoins des générations du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs besoins ».

Le développement durable est composé de trois piliers à respecter :• le pilier économique,• le pilier social,• le pilier environnemental.

Pour l’exemple des matériaux, il est possible de respecter le développement durable en utilisant des matériaux dont les matières premières sont disponibles dans la région (quand c’est possible) et ainsi limiter les dépenses énergétiques de transports mais aussi en choisissant des matériaux dont le recyclage est facile et peu polluant pour l’environnement.

A l’autre bout de la chaîne, il est important de valoriser au maximum des objets techniques abîmés, nos déchets.

La valorisation consiste à :• réutiliser le matériau tel quel dans d’autres fabrications, • recycler le matériau afin de le faire revenir à son état d’origine et ainsi fabriquer un

nouvel objet technique, ou bien de le transformer pour en obtenir un nouveau, • incinérer pour utiliser la chaleur, soit directement pour du chauffage collectif, soit

pour faire tourner des alternateurs et produire de l’électricité.

44.fiche_connaissance_materiaux_isolants.odt44.fiche_connaissance_materiaux_isolants.odt Page Page 22//22


Optimiser l'habitat conçuOptimiser l'habitat conçuComment diminuer nos dépenses énergétiquesComment diminuer nos dépenses énergétiques ??

Quels choix faireQuels choix faire ??

COMPARER DES SOLUTIONS TECHNIQUES D'ÉCLAIRAGE

Examine le matériel mis à ta disposition :banc d'essai d'éclairages, emballages de lampes, appareils de mesure.

Réponds aux questions suivantes :

1) Cite les 4 types de lampes (ampoules) que nous

allons tester : ________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

2) Quelle est leur tension d'utilisation ? __________

3) Y-a-t-il un danger électrique pour l'être humain en utilisant ces lampes ? _______

Pourquoi ? ______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

4) Cite les appareils de mesure que nous allons utiliser : ___________________________________

5) Quelles grandeurs physiques mesurent-ils et quelles sont les unités de mesure de chacune ?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6) Que signifie le signe ci-contre que l'on trouve sur l'emballage de la lampe à incandescence ?

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

7) Existe-t-il d'autres systèmes de commande d'éclairage qu'un simple interrupteur ? ________

Cites-en quelques-uns : __________________________________________________________________

8) Quels sont selon toi les critères à prendre en compte pour choisir une lampe ?

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

9) Te souviens-tu à quoi sert un logiciel tableur-grapheur ?

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________


50_observation_materiel.odt50_observation_materiel.odt

Efficacité énergétiqueEfficacité énergétique




COMPARER DES SOLUTIONS TECHNIQUES D'ÉCLAIRAGE

Examine le matériel mis à ta disposition :banc d'essai d'éclairages, emballages de lampes, appareils de mesure.

Réponds aux questions suivantes :

1) Cite les 4 types de lampes (ampoules) que nous allons tester : lampe à incandescence, lampe fluocompacte, lampe à LED, lampe halogène.

2) Quelle est leur tension d'utilisation ? 230 V AC (tension du secteur).

3) Y-a-t-il un danger électrique pour l'être humain en utilisant ces lampes ? OuiPourquoi ? Le courant qui les traverse est supérieur à 30 mA, donc mortel. Elles sont cependant protégées et on ne risque rien en cas d'utilisation normale. Attention aux brûlures.

4) Cite les appareils de mesure que nous allons utiliser : luxmètre, wattmètre, thermomètre.

5) Quelles grandeurs physiques mesurent-ils et quelles sont les unités de mesure de chacune de ces grandeurs physiques ?

la luminosité : en lux (lx)la puissance électrique : en watt (W)l'énergie électrique consommée : en kilowatt heure (kWh)la température : en degré Celsius (°C)

6) Que signifie le signe ci-contre que l'on trouve sur l'emballage de la lampe à incandescence ?C'est la classe énergétique E, qui signifie que l'efficacité énergétique de cette lampe est plutôt médiocre.

7) Existe-t-il d'autres systèmes de commande d'éclairage qu'un simple interrupteur ? ouiCites-en quelques-uns : détecteur de présence, commande par claquement de main, va-et-vient, minuterie.

8) Quels sont selon toi les critères à prendre en compte pour choisir une lampe ? coût immédiat, coût à long terme, économie d'énergie, nocivité (dangers pour la santé, pollution), recyclabilité, esthétique, qualité de l'éclairage.

9) Te souviens tu à quoi sert un logiciel tableur-grapheur ?La partie tableur permet de saisir des données (nombres) dans des tableaux et de réaliser des opérations (soustractions, divisions, conversions …).

La partie grapheur permet, à partir de ces données, de réaliser des graphiques qui sont plus « parlants » que les simples tableaux de nombres.


50_observation_materiel_correction.odt50_observation_materiel_correction.odt



Optimiser l'habitat conçuOptimiser l'habitat conçuComment choisir une solution qui permette deComment choisir une solution qui permette de

minimiser les dépensesminimiser les dépenses ??

CARACTÉRISTIQUES ET COÛT DES SOLUTIONS TECHNIQUES D'ÉCLAIRAGE

Tu as vu pendant la vidéo sur « la bonne maison » qu'il suffit de réfléchir à des actions simples pour minimiser les dépenses énergétiques (ouvertures, orientation, ...). De plus, en testant différents matériaux tu as vu que l'on peut encore réduire les dépenses énergétiques en utilisant des matériaux dont les propriétés thermiques nous conviennent.

Maintenant, tu vas tester différents moyens d'éclairage pour choisir celui qui consomme le moins et qui coûtera le moins cher au club sportif. Pour cela, tu vas procéder à des mesures sur chacune des 4 lampes et rentrer les informations mesurées dans le fichier « 51.essais_lampes.ods » que tu viens de télécharger :

1. remplis l'onglet « Caractéristiques » :

ATTENTION !- les mesures doivent toujours être réalisées selon le même angle par rapport à la lampe- pour réaliser les mesures, attendre que la lampe soit bien éclairée (parfois quelques minutes)- pour les températures, faire les mesures et y enlever la valeur de la température ambiante, afin de ne relever que les degrés apportés par la lampe

2. calcule le coût énergétique de chaque lampe en remplissant le 2ème onglet « Coût énergétique ». Tu vas calculer le coût global de chaque lampe pour 1000 heures d'utilisation.

ATTENTION !pour calculer le coût global de la lampe, il faut rajouter au coût énergétique le prix d'achat de la lampe réparti sur le nombre d'heures d'utilisation. Il faut d'abord chercher le prix d'achat de ces lampes, ou de leur équivalent (même puissance, même flux lumineux, même durée de vie).

3. Visualise les différences grâce à des diagrammes (graphiques) que tu vas créer et couper-coller dans l'onglet « Diagrammes »:

• « Comparatif énergétiques de différentes lampes » : sélectionne les colonnes A, B et C (Type de lampe, Coût de l'énergie consommée, et Efficacité énergétique) et créé un diagramme en ligne.

• « Comparatif coût global/efficacité énergétique de différentes lampes sur 1000 heures d'utilisation » : sélectionne les colonnes A, C et H (l'an dernier tu as vu comment utiliser le Ctrl+clic pour sélectionner plusieurs éléments).

4. lorsque tu auras fini, appelle le professeur pour vérifier ton travail. Puis tu utiliseras tes diagrammes dans un compte rendu (fichier « 53.compte-rendu.odt ») dans lequel tu répondras aux questions puis rajouteras tes diagrammes.


51_consignes.odt51_consignes.odt




QUALITÉ DE LA LUMIÈRE

L’IRC (Indice de rendu des couleurs) indique l’aptitude d’une lampe à faire ressortir toutes les nuances de couleurs. C’est la lumière du jour qui fixe l’indice maximum, soit un IRC de 100 %.Or, les lampes à incandescence et les halogènes atteignent généralement un excellent IRC : supérieur à 90 pour les premières et 100 % pour les secondes. Par contre, certaines lampes fluocompactes peinent à atteindre un IRC agréable. Pour obtenir un résultat probant, les spécialistes préconisent les lampes affichant un IRC supérieur à 85 %.

EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE

Étiquette-énergie, obligatoire pour les lampes de plus de 4 watts, affiche quatre informations obligatoires et à ne surtout pas négliger :

• la puissance électrique en watts (W) ;• le flux de lumière (énergie lumineuse) émis en lumen

(lm) ;• la durée de vie en heure (h) ;• la classe d’efficacité énergétique qui varie de la lettre

A (barre verte : résultat très performant) à la lettre G (barre rouge : efficacité très médiocre).

Les ampoules fluocompactes affichent pour la plupart une efficacité de classe A, B indiquent une moins bonne qualité. A

titre de comparaison, les lampes à incandescence de base sont pour la plupart de classe E et les halogènes oscillent entre C et G.

LES DIFFÉRENTS TYPES D'AMPOULE POUR L'ÉCLAIRAGE DOMESTIQUE

4 types d’ampoules sont utilisées pour l’éclairage domestique :• les ampoules à filament tungstène,• les ampoule halogènes,• les ampoules fluorescentes (fluocompactes),• les ampoules à LED.

Les lampes à filament classiques (lampes à incandescence), sont concurrencées depuis le début des années 1980 par les lampes dites “à économie d’énergie” qui ont un meilleur rendement lumineux et une meilleure longévité. Des directives Européennes successives remettent en cause depuis le début des années 2000 l’utilisation courante des lampes à incandescence pour l’éclairage domestique. A terme les lampes classiques à incandescence devraient disparaître de l’habitat au profit de moyens d’éclairage plus économiques et plus respectueux de l’environnement.


52_ressource.odt52_ressource.odt

RessourcesRessources

Nous parlons d’ampoule qui est le terme employé communément pour désigner les lampes. C'est un abus de langage : le terme “ampoule” désigne littéralement l’enveloppe en verre d’une lampe. Mais le terme “ampoule” est utilisé couramment et le mot “lampe” est compris le plus souvent comme désignant un luminaire.



Les lampes à incandescence classiques

Ce sont encore les lampes les plus courantes.

Elles sont constituées d’un filament tungstène plongé dans un gaz neutre. Le filament est traversé par un courant électrique qui le porte à incandescence ; il émet de la lumière et de la chaleur, et perd petit à petit de la matière jusqu’à se rompre.

Les lampes à filament tungstène ont une durée de vie limitée et n’ont pas une très bonne efficacité énergétique : beaucoup d’énergie est dissipée en chaleur. Environ 5 % seulement de l’énergie consommée est restituée en lumière. Elles sont vouées à être remplacées par des lampes de meilleure efficacité énergétique et aussi plus durables.






Les lampes à incandescence halogène

Elles sont constituées d’un filament plongé dans des vapeurs de brome ou d’iode. Ce gaz permet que le filament s’use beaucoup moins vite que dans une lampe à incandescence classique.

La durée de vie est environ 2 fois celle d’une ampoule classique. Le filament peut être porté à plus haute température, ce qui permet un meilleur rendement et l’émission d’une lumière plus vive.






Les lampes fluocompactes

Elles fonctionnent selon le même principe que les tubes fluorescents et en constituent une variante moins encombrante.

Un gaz est excité par un courant électrique et émet un rayonnement ultraviolet qui produit une lumière visible au contact de pigments fluorescents qui tapissent les parois de l’ampoule.

La durée de vie de ces lampes est environ 6 à 8 fois plus élevée que celle des ampoules à filament classiques. Leur rendement énergétique est 5 à 6 fois plus important que celui des ampoules à filament classique : environ 30% de l’énergie consommée est restituée en lumière.

En revanche il leur faut plusieurs minutes de montée en puissance pour qu’elle fournissent leur plein éclairage.






Les lampes à LED

Une LED (Light Emitting Diode, ou en français DEL : Diode Émettrice de Lumière) est un composant électronique constitué de matériaux semi-conducteurs qui émet de la lumière sous l’action d’un courant électrique faible. La technologie LED a été découverte en 1907 mais les premières applications n’ont vu le jour que dans les années 1970.

Les lampes d’éclairage à LED sont apparues au début du 21e siècle. Les lampes à LED sont constituées de plusieurs LED réunies dans un même boîtier. Les avantages de ce type de lampe sont : très faible consommation (8 fois moins qu’une lampe à incandescence), durée de vie très longue (environ 50 000 à 100 000 heures).

De plus les LED ne contiennent pas de mercure, contrairement aux lampes fluo. En revanche les LED d’éclairage ne procurent qu’une lumière très directionnelle, dans un cône d’environ 120°, ce qui rend difficile d’obtenir un éclairage diffus. On entend et on voit même écrit que les lampes à LED ne dégagent pas de chaleur. Cela ne reflète pas exactement la réalité car s’il est vrai que les LED ne dégagent presque pas de chaleur, pour les utiliser dans une ampoule d’éclairage domestique il faut les associer à un transformateur, ou système électronique qui les alimente en courant continu. Ces systèmes de transformateur sont inclus dans les culots des ampoules à LED et produisent de la chaleur. Sur certaines ampoules à LED le culot est munis d’ailettes de refroidissement.






CARACTÉRISTIQUES ET COÛT DES SOLUTIONS TECHNIQUES D'ÉCLAIRAGE – COMPTE RENDU

Tu vas présenter un compte-rendu en complétant ce document. Pour t'aider, tu as une trame grâce aux questions ci-dessous :

• formule tes réponses pour qu'elles soient compréhensibles sans les questions puis supprime toutes les consignes (texte en italique)

• rajoute par copier-coller les 2 diagrammes que tu as tracés dans l'activité précédente et commente les

Mesures d'éclairement : que se passe-t-il lorsqu'on mesure l'éclairement selon des angles différents ? Quelle est la lampe pour laquelle l'éclairement baisse beaucoup si on mesure sur les côtés de la lampe ? Peut-on en déduire une utilisation particulière de cette lampe ? Temps de montée en puissance ? Qualité de l'éclairage : froid, chaud, intense, direct …Température : noter les lampes qui chauffent le plus. Qu'en déduis-tu ?Quel est l'intérêt de la lampe qui a la meilleure efficacité énergétique ? Autres remarques :


53.compte-rendu.odt53.compte-rendu.odt




CARACTÉRISTIQUES ET COÛT DES SOLUTIONS TECHNIQUES D'ÉCLAIRAGE – COMPTE RENDU

Quelle remarque pour la consommation mesurée et la consommation annoncée : toutes les lampes consomment un peu plus que ce qui est annoncé.Que se passe-t-il lorsqu'on mesure l'éclairement selon des angles différents ? L'éclairement varie selon l'angle de mesure.Quelle est la lampe pour laquelle l'éclairement baisse beaucoup si on mesure sur les côtés de la lampe ? La lampe à LED.Peut-on en déduire une utilisation particulière de cette lampe ? Utilisée pour un besoin d'éclairage direct sous la lampe (bureau, plan de travail).Temps de montée en puissance ? Très long pour la lampe fluo compacte, plusieurs minutes.Qu'en déduis-tu ? Beaucoup d'énergie se perd en chaleur plutôt qu'en lumière, surtout pour les lampes à filament (incandescence et halogène).Quel est l'intérêt de la lampe qui a la meilleure efficacité énergétique ? C'est celle qui protège le mieux la planète : moins d'énergie consommée pour un même éclairement.- Autres remarques :


53.compte-rendu_pistes_correction.odt53.compte-rendu_pistes_correction.odt


Lampe à incandescence Lampe halogène économique Lampe fluo compacte Lampe à LED0

1

2

3

4

5

6

Comparatif du coût global/efficacité énergétique

pour 1000 heures de fonctionnement

Efficacité énergétique (*)

Coût global de la lampe

Lampe à incandescenceLampe halogène économique

Lampe fluo compacteLampe à LED

0

1

2

3

4

5

6

Comparatif énergétique de différentes lampes

Coût de l'énergie consommée en €

Efficacité énergétique (*)



MINIMISONS LES DÉPENSES

La nécessité de réaliser des économies d'énergie va modifier les pratiques d'éclairage urbain dans les années qui viennent. L'éclairage public représente en effet chaque année l'équivalent de la production d'un réacteur nucléaire (1260 MégaWatts). Un décret du Ministère de l’Écologie a rendu obligatoire à partir de juillet 2012 l'extinction de toutes les enseignes lumineuses commerciales entre 1 h et 6 h du matin. Ce qui, selon le Ministère de l’Écologie, devrait faire économiser 700 GigaW/h, soit la consommation de 260 000 ménages par an.

Un exemple des bonnes pratiques à venir est donné par la petite commune de Vif (8 300 habitants) qui expérimente depuis le 12 mars 2012 un dispositif d'éclairage intelligent sur une distance inédite en France. Au lieu d'éteindre tous les lampadaires à une heure du matin, ou de placer des détecteurs de présence tous les cinquante mètres (ce qui déclenche dix lampadaires d'un coup), la technologie utilisée préserve le confort des passants tout en optimisant les économies d'électricité (en l'occurrence 21 000 kW/h et deux tonnes de CO2 évitées). Dans ce cas, le noir n’est toutefois pas total la nuit (mode veille à 10 % de la puissance lumineuse) ; l'intensité augmente progressivement à l'approche de piétons ou cyclistes (passant de 10 % à 100 % de la capacité d’éclairage avant de redescendre à 10 % après le passage des utilisateurs de la route). Le prix de ces luminaires n'est pas communiqué mais ETDE, la société qui a mis au point le système, précise qu'il est de 50 % supérieur à celui des lampadaires classiques.

Rends toi sur le site dans la partie suivante afin de lire la vidéo sur ce dispositif :

Dans chaque commune, en moyenne, quelle est la proportion de la facture globale d’énergie

dédiée à l’éclairage public ? _______________

Quel pourcentage de quantité d’énergie ce dispositif permet d’économiser ? _______________

Trace la chaîne d’énergie de ce système :

Explique en quelques lignes en quoi l’automatisation permet de minimiser la dépense d’énergie :

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Quel est le capteur utilisé pour détecter le passage ? _________________________________________

Qu’est ce qui assure le confort des passants ? _______________________________________________

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54.piloter_eclairage_econome.odt54.piloter_eclairage_econome.odt


PROGRESSION TECHNOLOGIQUE

Dans la question précédente, tu as mis en avant que le développement de l’automatisation permet d’économiser les dépense énergétiques grâce à des dispositifs communiquants.

De l’intervention manuelle à l’automatisation...

Lutte contre l’insécurité par la lumièreC'est en 1258 que l'on trouve la première trace d'une lutte contre l'insécurité via la mise en place d'un projet d'éclairage public. Saint-Louis émet l'ordonnance que chaque propriétaire ait à éclairer sa façade à l'aide d'un pot-à-feu sous peine, pour tout contrevenant, d'amende et de peine de prison. Celle-ci sera ignorée par la population, par soucis d'économies et par peur des éventuels incendies.

En 1697, un édit est promulgué et

prescrit l'établissement de

lanternes d’éclairage public dans les

principales villes du royaume.

Entre 1769 et 1782, 1200

réverbères à huile sont

installés dans les rues de

Paris.

Des lanternes au gaz ont été

mises en service pour la première fois en France le 1er janvier

1829.

L'entrée en lice de

l'électricité dans

l'éclairage public français

a eu lieu en février 1878.

Apparition des ballons fluorescents.

A partir de 1952, des lampes fluorescentes avec

une forme de lampe à incandescence apparaissent.

A partir de 1967 apparaissent les premières

lampes dites "lampes à sodium haute pression". Elles

émettent un rayonnement lumineux blanc-chaud à teints

orangés.

Le développement récent des énergies renouvelables à permis à l'éclairage autonome de se développer via des lampadaires solaires ou des lampadaires hybrides. Ces

nouveaux systèmes d'éclairage intègrent un ou plusieurs panneaux photovoltaïques et/ou une petite éolienne.

L’apparition des luminaires leds dans les années 2000 préfigure l’éclairage de demain. L’apparition des appareillages électroniques dans les luminaires permet

désormais d’envisager la télégestion des points lumineux.



ESSAYONS DE FAIRE AUSSI BIEN !

Nos avancées technologiques actuelles (éclairages LED + source d’énergie renouvelable) permettent d’économiser l’énergie, mais nous avons aussi vu que l’automatisation est un atout majeur.

Dans notre projet, pour la sécurité/confort des personnes, il est important d’installer un éclairage extérieur afin que chacun ait le temps de descendre de voiture et de parvenir jusqu’à la porte d’entrée. Tu as vu différents capteurs, lesquels vas tu choisir et où vas tu les placer ?

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Votre mission d’équipe est donc de :• placer les capteurs à des endroits stratégiques de votre maquette pour simuler votre idée• placer les luminaires extérieurs qui permettront d’assurer l’éclairage depuis le parking jusqu’à

l’entrée (vous êtes libres d’utiliser l’espace de la salle de Technologie pour fabriquer tout élément nécessaire à la réalisation de votre solution)

• programmer et mettre en œuvre votre solution• prendre des photos, les insérer dans un traitement de texte afin de les légender ; puis

imprimer cette présentation de votre réalisation.

PRÉPARER LE PROGRAMME

Décris étape par étape ce que tu veux qu’il se passe lorsque tu mettras en œuvre tout le système d’éclairage :

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Colle ici le programme de pilotage de l’éclairage extérieur que tu as créé dans le logiciel Organigram en te basant sur les descriptions de la question précédente :

Lorsque le programme sera validé par le professeur, câble ta solution, positionne la sur la maquette puis envoie ton programme dans l’interface afin de faire fonctionner la maquette.N’oublie pas de prendre des photos, de les insérer dans un traitement de texte et de les légender ; puis d’imprimer cette présentation de votre réalisation.

BONUS

Avec ton équipe, faîtes de même pour l’éclairage intérieur afin :• d’améliorer le confort des usagers du bâtiment en ayant une intensité lumineuse suffisante• d’assurer la sécurité grâce à la visibilité engendrée sur toute la surface• d’économiser l’énergie en éteignant les lumières quand elles ne sont plus utiles






MINIMISONS LES DÉPENSES

La nécessité de réaliser des économies d'énergie va modifier les pratiques d'éclairage urbain dans les années qui viennent. L'éclairage public représente en effet chaque année l'équivalent de la production d'un réacteur nucléaire (1260 mégawats). Un décret du Ministère de l’Écologie a rendu obligatoire à partir de juillet 2012 l'extinction de toutes les enseignes lumineuses commerciales entre 1 h et 6 h du matin. Ce qui, selon le Ministère de l’Écologie, devrait faire économiser 700 GigaW/h, soit la consommation de 260 000 ménages par an.

Un exemple des bonnes pratiques à venir est donné par la petite commune de Vif (8 300 habitants) qui expérimente depuis le 12 mars 2012 un dispositif d'éclairage intelligent sur une distance inédite en France. Au lieu d'éteindre tous les lampadaires à une heure du matin, ou de placer des détecteurs de présence tous les cinquante mètres (ce qui déclenche dix lampadaires d'un coup), la technologie utilisée préserve le confort des passants tout en optimisant les économies d'électricité (en l'occurrence 21 000 kW/h et deux tonnes de CO2 évitées). Dans ce cas, le noir n’est toutefois pas total la nuit (mode veille à 10 % de la puissance lumineuse) ; l'intensité augmente progressivement à l'approche de piétons ou cyclistes (passant de 10 % à 100 % de la capacité d’éclairage avant de redescendre à 10 % après le passage des utilisateurs de la route). Le prix de ces luminaires n'est pas communiqué mais ETDE, la société qui a mis au point le système, précise qu'il est de 50 % supérieur à celui des lampadaires classiques.

Rends toi sur le site dans la partie suivante afin de lire la vidéo sur ce dispositif :

Dans chaque commune, en moyenne, quelle est la proportion de la facture globale d’énergie

dédiée à l’éclairage public ? _______________

Quel pourcentage de quantité d’énergie ce dispositif permet d’économiser ? _______________

Trace la chaîne d’énergie de ce système :

Explique en quelques lignes en quoi l’automatisation permet de minimiser la dépense d’énergie :

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Quel est le capteur utilisé pour détecter le passage ? _________________________________________

Qu’est ce qui assure le confort des passants ? _______________________________________________

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54.piloter_eclairage_econome_correction.odt54.piloter_eclairage_econome_correction.odt


Près de 40 %

75 %

DELÉnergie électrique Énergie lumineuse

- Quand personne n’est détecté, l’éclairage n’est qu’à 10 % de puissance habituelle.- Quand quelqu’un est détecté, seul le lampadaire direct est à 100 % ; les lampadaires proches augmentent progressivement.- Quand la personne est partie, l’éclairage redescend à 10 %.

Une caméra / détecteur de présence

Les détecteurs ne déclenchent l’allumage QUE de quelques lampadaires ; puis ceux-ci communiquent entre eux pour assurer un halo de lumière autour du passant.

PROGRESSION TECHNOLOGIQUE

Dans la question précédente, tu as mis en avant que le développement de l’automatisation permet d’économiser les dépense énergétiques grâce à des dispositifs communiquants.

De l’intervention manuelle à l’automatisation...

Lutte contre l’insécurité par la lumièreC'est en 1258 que l'on trouve la première trace d'une lutte contre l'insécurité via la mise en place d'un projet d'éclairage public. Saint-Louis émet l'ordonnance que chaque propriétaire ait à éclairer sa façade à l'aide d'un pot-à-feu sous peine, pour tout contrevenant, d'amende et de peine de prison. Celle-ci sera ignorée par la population, par soucis d'économies et par peur des éventuels incendies.

En 1697, un édit est promulgué et

prescrit l'établissement de

lanternes d’éclairage public dans les

principales villes du royaume.

Entre 1769 et 1782, 1200

réverbères à huile sont

installés dans les rues de

Paris.

Des lanternes au gaz ont été

mises en service pour la première fois en France le 1er janvier

1829.

L'entrée en lice de

l'électricité dans

l'éclairage public français

a eu lieu en février 1878.

Apparition des ballons fluorescents.

A partir de 1952, des lampes fluorescentes avec

une forme de lampe à incandescence apparaissent.

A partir de 1967 apparaissent les premières

lampes dites "lampes à sodium haute pression". Elles

émettent un rayonnement lumineux blanc-chaud à teints

orangés.

Le développement récent des énergies renouvelables à permis à l'éclairage autonome de se développer via des lampadaires solaires ou des lampadaires hybrides. Ces

nouveaux systèmes d'éclairage intègrent un ou plusieurs panneaux photovoltaïques et/ou une petite éolienne.

L’apparition des luminaires leds dans les années 2000 préfigure l’éclairage de demain. L’apparition des appareillages électroniques dans les luminaires permet

désormais d’envisager la télégestion des points lumineux.



ESSAYONS DE FAIRE AUSSI BIEN !

Nos avancées technologiques actuelles (éclairages LED + source d’énergie renouvelable) permettent d’économiser l’énergie, mais nous avons aussi vu que l’automatisation est un atout majeur.

Dans notre projet, pour la sécurité/confort des personnes, il est important d’installer un éclairage extérieur afin que chacun ait le temps de descendre de voiture et de parvenir jusqu’à la porte d’entrée. Tu as vu différents capteurs, lesquels vas tu choisir et où vas tu les placer ?

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Votre mission d’équipe est donc de :• placer les capteurs à des endroits stratégiques de votre maquette pour simuler votre idée• placer les luminaires extérieurs qui permettront d’assurer l’éclairage depuis le parking jusqu’à

l’entrée (vous êtes libres d’utiliser l’espace de la salle de Technologie pour fabriquer tout élément nécessaire à la réalisation de votre solution)

• programmer et mettre en œuvre votre solution• prendre des photos, les insérer dans un traitement de texte afin de les légender ; puis

imprimer cette présentation de votre réalisation.

PRÉPARER LE PROGRAMME

Décris étape par étape ce que tu veux qu’il se passe lorsque tu mettras en œuvre tout le système d’éclairage :

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Colle ici le programme de pilotage de l’éclairage extérieur que tu as créé dans le logiciel Organigram en te basant sur les descriptions de la question précédente :

Lorsque le programme sera validé par le professeur, câble ta solution, positionne la sur la maquette puis envoie ton programme dans l’interface afin de faire fonctionner la maquette.N’oublie pas de prendre des photos, de les insérer dans un traitement de texte et de les légender ; puis d’imprimer cette présentation de votre réalisation.

BONUS

Avec ton équipe, faîtes de même pour l’éclairage intérieur afin :• d’améliorer le confort des usagers du bâtiment en ayant une intensité lumineuse suffisante• d’assurer la sécurité grâce à la visibilité engendrée sur toute la surface• d’économiser l’énergie en éteignant les lumières quand elles ne sont plus utiles




Améliorer l'habitat conçuAssurer le confort mais surtout minimiser lesAssurer le confort mais surtout minimiser les

dépensedépensess d’énergie d’énergie !!

EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE

L’efficacité énergétique est ce que l’on cherche pour économiser les dépenses énergétiques, en effet on veut minimiser l’énergie nécessaire pour alimenter un système qui produira l’effet voulu.

Étiquette-énergie : elle est obligatoire pour les lampes de plus de 4 watts, elle affiche quatre informations obligatoires et à ne surtout pas négliger :

• la puissance électrique en watts (W) ;• le flux de lumière (énergie lumineuse) émis en lumen

(lm) ;• la durée de vie en heure (h) ;• la classe d’efficacité énergétique qui varie de la lettre

A (barre verte : résultat très performant) à la lettre G (barre rouge : efficacité très médiocre).

De plus en plus d’objet sont munis de cette étiquette, on y trouve des informations sur des critères d’efficacité ainsi que des caractéristiques techniques.

Pour mesurer l’énergie consommée, on utilise un Wattmètre, tout comme on en trouve dans les compteurs électriques de maison.

On mesure l’énergie en kilo watt-heure (kWh) : 1kWh = énergie consommée pendant une heure par un appareil ayant une puissance de 1000 Watts.

MINIMISER LES DÉPENSES ÉNERGÉTIQUES

Les progrès technologiques permettent de créer des objets techniques qui consomment de moins en moins d’énergie (exemple de l’éclairage : des lampes halogènes aux fluocompactes, puis aux LED). Mais il faut aussi que le système dans son ensemble consomme moins et aussi chercher à utiliser des sources d’énergie renouvelables. L’automatisation permet de gérer la consommation d’énergie.

En ne consommant que ce qui est nécessaire au bon moment, nous faisons des économies.

Exemple du chauffage : La programmation du chauffage permet de faire varier la température choisie en fonction du moment de la journée (jour/nuit), du jour de la semaine, de l’occupation des lieux, des différentes pièces (chambres/salon/…), de la température extérieure, … Mais surtout de ne se déclencher qu’au moment voulu.

Le choix pertinent des capteurs est primordial pour l’efficacité, mais aussi la communication entre les systèmes ou entre les éléments du système.

59.fiche_connaissance_efficacite.odt59.fiche_connaissance_efficacite.odt Page Page 11//22


Améliorer l'habitat conçuAssurer le confort mais surtout minimiser lesAssurer le confort mais surtout minimiser les

dépensedépensess d’énergie d’énergie !!

APPLICATION À LA DOMOTIQUE

Les interfaces permettent la communication entre deux éléments. Soit entre l’homme et le système, cette interface appelée « interface homme-machine » va permettre à l’utilisateur de communiquer avec le système. Soit entre la chaîne d’information et la chaîne d’énergie, elle va faire le lien entre ces deux chaînes en recueillant des informations et donnant des ordres.

59.fiche_connaissance_efficacite.odt59.fiche_connaissance_efficacite.odt Page Page 22//22


Capteurs, permettant au système de prendre des

décisions.

Actionneurs, permettant au système de produire

l’effet voulu.

Chaîne d’énergie, ou de puissance, énergie

commandée par l’interface pour alimenter les

actionneurs.

Interface, organe de décision.

Chaîne d’information, énergie circulant des capteurs à l’interface.

Aménager un habitatAménager un habitatComment les techniques ont permisComment les techniques ont permis

d'améliorer un OTd'améliorer un OT ??

SITUER DES SOLUTIONS TECHNIQUES D'ÉCLAIRAGE À TRAVERS LE TEMPS

Tu vas réaliser une frise chronologique retraçant les principales inventions dans l’histoire de l’éclairage en complétant le document à télécharger :

1. place les 9 images de la plus ancienne à la plus récente sur la frise, en les redimensionnant si besoin, dans leur cadre respectif.

2. place toutes les phrases clés proposées ci-dessous en les associant aux moyens d’éclairage respectifs et en les insérant à côté (ou dessous) des images sur la frise : sélectionne la phrase / "copier" puis sur la frise "Créer une zone de texte" / "coller" (au besoin étirer la zone pour améliorer la mise en page).

3. si nécessaire, modifier la taille des caractères pour une meilleure lisibilité.

4. lorsque tu auras fini, fais un "Aperçu avant impression" pour vérifier que ton travail tient sur une seule page puis imprime ton travail.

Phrases à placer :

La chandelle de graisse animale ou suif éclaire les campagnes tandis que la bougie faite de cire d’abeille est plus coûteuse.

À partir de 1853, ce luminaire plus simple d’utilisation est constitué d’un réservoir de pétrole qui monte vers le bec grâce à une mèche.

Par son tube miniaturisé et replié sur lui-même, dès 1980, cette lampe appelée fluorescente ou fluocompacte apparaît bien plus écologique et économique que ses concurrentes.

De nos jours, les lampes à diodes électroluminescentes (LED) équipent plus souvent les nouvelles habitations du fait de leur consommation réduite et de leur durée de vie plus longue.

Les hommes préhistoriques s’éclairaient et se chauffaient avec le feu.

Lampe néon : un tube contenant du gaz (néon) mis sous tension électrique provoque de petites décharges électriques créant la lumière.

Les Grecs et les Romains utilisaient de l’huile pour éclairer leurs habitations.

Les premières lampes étaient des pierres taillées en creux où brûlait de la graisse animale.

En 1879, Edison invente la lampe à incandescence à filament de carbone chauffé dans du vide : « l’ampoule électrique ».


55_consignes.odt55_consignes.odt

Evolution de l'OTEvolution de l'OT



Nom : Prénom : Classe : Page 1/1

56_frise_evolution_eclairage_correction.odt

Par son tube miniaturisé et replié sur lui-même, dès 1980, cette lampe appelée fluorescente ou fluocompacte apparaît bien plus écologique et économique que ses concurrentes.

4e millénaire avant J.C. 476 1500

PREHISTOIRE ANTIQUITE MOYEN AGE TEMPS MODERNES EPOQUE CONTEMPORAINE

1853 1879 1910 1980 2005

Les hommes préhistoriques s’éclairaient et se chauffaient avec le feu.

Les premières lampes étaient des pierres taillées en creux où brûlait de la graisse animale.

Les Grecs et les Romains utilisaient de l’huile pour éclairer leurs habitations.

La chandelle de graisse animale ou suif éclaire les campagnes tandis que la bougie faite de cire d’abeille est plus coûteuse.

À partir de 1853, ce luminaire plus simple d’utilisation est constitué d’un réservoir de pétrole qui monte vers le bec grâce à une mèche.

En 1879, Edison invente la lampe à incandescence à filament de carbone chauffé dans du vide : « l’ampoule électrique ».

De nos jours, les lampes à diodes électroluminescentes (LED) équipent plus souvent les nouvelles habitations du fait de leur consommation réduite et de leur durée de vie plus longue.

Lampe néon : un tube contenant du gaz (néon) mis sous tension électrique provoque de petites décharges électriques créant la lumière.




Nom : Prénom : Classe : Page 1/1

56_frise_evolution_eclairage_eleve.odt

4764e millénaire

avant J.C. 1500

PREHISTOIRE ANTIQUITE MOYEN AGE TEMPS MODERNES EPOQUE CONTEMPORAINE

1853 1879 1910 1980 2005




COMPARAISON DES ÉCLAIRAGES À TRAVERS LE TEMPS

• S'aider de la fiche « Comment les techniques ont permis d'améliorer un OT ? - frise chronologique » que tu as remplie, et si besoin d'une encyclopédie ou bien d'une recherche sur Internet.

• Pour le principe de fonctionnement (voir cours de 6ème), explique en quelques mots comment fonctionne la lampe.

• Pour l'efficacité, il s'agit de noter les lampes de 1 à 4, la lampe notée 4 étant celle qui éclaire le mieux.

• Pollution : il s'agit de la pollution de l'air ambiant ; réponds par oui ou par non.

• Recyclage : classe de 1 (celle qui produit le moins de déchets ) à 4 (celle qui en produit le plus).

• Esthétique : classe les lampes de 1 (celle qui te semble la moins belle) à 4 (celle qui te semble la plus belle).

Lampes Lampe à huile Lampe à pétrole Lampe à incandescence

Lampe à LED

Date ou époque Antiquité 1853 1879 2010

Énergie ou combustible

Huile Pétrole Électricité Électricité

Principe technique

Mèche plongée dans l'huile et enflammée

Mèche imprégnée de pétrole lampant (raffiné) et enflammée.

Filament de carbone (aujourd'hui tungstène) porté à incandescence dans le vide

Plusieurs diodes électroluminescentes (composants électroniques émettant de la lumière lorsqu'ils sont traversés par un courant électrique)

Efficacité 1 2 3 4

Pollution de l'air Oui Oui Non Non

Recyclage 1 2 3 4

Esthétique

Au niveau de l'efficacité, que remarques-tu ?Plus on avance dans le temps, et plus les lampes deviennent efficaces (éclairent mieux). Note : ceci est conforme aux lois de l'évolution des objets techniques que l'on modifie pour améliorer leurs performances.

Au niveau du recyclage, que remarques-tu ?Plus on avance dans le temps, et plus il y a de déchets. Cependant des filières de recyclage commencent à se mettre en place (leds).

Que doit faire notre société moderne avec les déchets ?Les recycler, c'est à dire récupérer un maximum de matériaux pour créer de nouveaux objets.

Une lampe à huile pollue-t-elle plus l'air ambiant qu'une lampe à LED ? OuiEst-ce qu'avec une lampe à LED, on protège mieux la planète qu'avec une lampe à huile ? Non.

Explique : Car on utilise de l'électricité, produite le plus souvent avec des matières fossiles (polluantes et qui s'épuisent), et aussi car il y a plus de déchets, parfois difficiles ou impossibles à recycler (LED).


57_comparatif_correction.odt57_comparatif_correction.odt




COMPARAISON DES ÉCLAIRAGES À TRAVERS LE TEMPS

• S'aider de la fiche « Comment les techniques ont permis d'améliorer un OT ? - frise chronologique » que tu as remplie, et si besoin d'une encyclopédie ou bien d'une recherche sur Internet.

• Pour le principe de fonctionnement (voir cours de 6ème), explique en quelques mots comment fonctionne la lampe.

• Pour l'efficacité, il s'agit de noter les lampes de 1 à 4, la lampe notée 4 étant celle qui éclaire le mieux.

• Pollution : il s'agit de la pollution de l'air ambiant ; réponds par oui ou par non.

• Recyclage : classe de 1 (celle qui produit le moins de déchets ) à 4 (celle qui en produit le plus).

• Esthétique : classe les lampes de 1 (celle qui te semble la moins belle) à 4 (celle qui te semble la plus belle).

Lampe Lampe à huile Lampe à pétrole Lampe à incandescence

Lampe à LED

Date ou époque

Énergie ou combustible

Principe technique

Efficacité

Pollution de l'air

Recyclage

Esthétique

Au niveau de l'efficacité, que remarques-tu ? …......................................................................................................................................…......................................................................................................................................

Au niveau du recyclage, que remarques-tu ? …......................................................................................................................................…......................................................................................................................................

Que doit faire notre société moderne avec les déchets ? …......................................................................................................................................…......................................................................................................................................

Une lampe à huile pollue-t-elle plus l'air ambiant qu'une lampe à LED ? ….............Est-ce qu'avec une lampe à LED, on protège mieux la planète qu'avec une lampe à huile ? …...............

Explique :

…......................................................................................................................................

…......................................................................................................................................

…......................................................................................................................................


57_comparatif_eleve.odt57_comparatif_eleve.odt


Améliorer l'habitat conçuLes objets techniques ont évolué, mais pour quelsLes objets techniques ont évolué, mais pour quels

besoinsbesoins ??

S'ADAPTER AUX BESOIN ET AUX SOCIÉTÉS

Au fil du temps, la société changeant, progressant technologiquement, les besoins de l'homme ont évolué. Mais les besoins ne sont pas les mêmes à tous les endroits du globe, et donc les réponses non plus !

Exemples de besoins équivalents mais avec des solutions adaptées aux régions du globe :

Chauffer une habitation

Transporter des biens et des personnes

Les besoins évoluent aussi avec la société et son évolution. Dans l'exemple précédent, il s'agit aussi de se déplacer dans les campagnes. Avec le temps et la croissance des villes, par exemple, il a fallu aussi envisager des transports en commun, comme avec l'invention du tramway :

58.fiche_connaissance_evolution.odt58.fiche_connaissance_evolution.odt Page Page 11//33



besoinsbesoins ??

S'ADAPTER À L'UTILISATEUR PAR DES CHOIX ESTHÉTIQUES ET ERGONOMIQUES

Le besoin évolue, on cherche à avoir des lignes moins coûteuses et on implante dans certaines villes le trolleybus (ou trolley) :

On peut aussi s'apercevoir dans ces exemples que l'on répond à un besoin mais que des choix esthétiques et ergonomiques ont été faits pour s'adapter à l'époque.

Exemple : écouter de la musique en se déplaçantLecteur de K7 Lecteur de CD Lecteur de Mini-Disc Lecteur de MP3



1er trolleyde Siemens,1882,Berlin

Mais l'évolution des énergies, des matériaux et

des techniques de réalisation font évoluer les

objets techniques :

19791979 19841984 19921992 20042004


besoinsbesoins ??

EVOLUTION DES SOLUTIONS TECHNIQUES

Les besoins évoluent, les goûts changent, les moyens techniques progressent, l'ergonomie s'améliore, les matériaux sont de plus en plus légers, les appareils sont miniaturisés et de plus en plus performants : les solutions techniques correspondent aux inventions et aux progrès techniques de chaque époque.

On distingue 4 grandes étapes de l'évolution des solutions techniques car elles se font en parallèle au développement de l'automatisation :

ExemplesAppareil à boîte noire Appareil reflex Appareil avec auto-

focusAppareil photo

numérique

Réglages entièrement manuels

Des mécanismes ouvrent et ferment

l'objectif

Des capteurs et des mécanismes permettent le réglage automatique

L'image est numérisée sous un format

exploitable



1. Solutions techniques non-mécanisées

2. Solutions mécanisées

3. Solutions techniques automatiques

4. Solutions techniques informatisées

Tout se fait par intervention humaine. C'est l'énergie musculaire qui permet le fonctionnement des objets techniques.

1ère révolution industrielle, vers la fin du 18ème siècle : le charbon produit l'énergie thermique nécessaire à l'utilisation de la vapeur comme créatrice d'énergie mécanique permettant le fonctionnement des objets techniques.

L'automatisation progresse, les objets techniques interagissent avec leur environnement : les données numérisées sont traitées par le système qui va pouvoir décider de façon autonome. Les barrières entre les éléments sont floues, les systèmes sont truffés de capteurs.

2ème révolution industrielle, vers la fin du 19ème siècle : la production de l'électricité permet d'utiliser cette énergie électrique pour faire fonctionner des moteurs.

3ème révolution industrielle, aussi désignée sous le terme de « révolution informatique » : elle démarre avec les années 1970 avec l’invention d’Internet (Arpanet, 1969), du microprocesseur (Intel, 1971) et l’ordinateur de bureau (Apple, 1977). La machine devient automatique : l'utilisateur programme le système qui va ensuite fonctionner en boucle sans intervention humaine.




Nous avons vu qu'il fallait trouver des solutions constructives aux problèmes techniques suivants :• portail automatisé, mais le terrain ne nous permet pas d'avoir un portail coulissant• rampe à l'entrée : il suffira de mettre la porte à niveau du sol• porte d'entrée automatique• rampe intérieure

Néanmoins, en calculant la pente des rampes, tu as pu voir qu'elles étaient trop longues pour rentrer dans le bâtiment, il nous faudra donc mettre un élévateur pour changer de niveau :

Nous avons donc plusieurs points à automatiser, qui fait quoi dans ton équipe ?

Prénoms Maquettes

Portail battant d'entrée

Porte d'entrée

Élévateur

Fabrication des pièces manquantes

Lance le logiciel Gantt Project et complète le avec ton équipe chaque semaine (voir aide du site Ressources) :

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PRÉPARATION DES PROGRAMMES

Afin de modéliser chaque scénario, chaque membre du groupe doit auparavant remplir le tableau suivant et préparer sa maquette pour qu'elle soit fonctionnelle :

Scénario d'automatisation du portail : Programme (copie d’écran) :

SI appui sur télécommande ALORS ouvrir portailpuis au bout de 10s le portail se fermeJUSQU'AU capteur de fin de course

Capteur(s) nécessaire(s) : Actionneur(s) nécessaire(s) :

Scénario d'automatisation de la porte : Programme (copie d’écran) :

SI présence détectée ALORS ouvrir portepuis au bout de 10s la porte se fermeJUSQU'AU capteur de fin de course


Scénario d'automatisation de l'élévateur : Programme (copie d’écran) :

SI appui sur BPhaut ALORS monter plate-formeJUSQU'AU capteur de fin de coursepuis au bout de 10s descendre plate-formeJUSQU'AU capteur de fin de course(à améliorer pour prévoir le cas où le fauteuil est en haut ET le cas où le fauteuil est en bas)


Tes scénarios ont besoin d’être plus complexes afin de prendre en compte des situations différentes, les opérations se font sous condition, et pour automatiser tu dois faire en sorte que le programme boucle à l’infini sans intervention de l’homme.

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Améliorer l'habitat conçuJe Je dois prévoir toutes les situations quand jedois prévoir toutes les situations quand je

programme !programme !

ANTICIPER ET PRÉVOIR

Quand on prévoit le fonctionnement d’un système automatisé, on doit anticiper comment doit se comporter notre système (quelles informations déclenchent quelle action à quel moment ?), tout ce qui peut se produire et ainsi assurer une sécurité maximale.

Il nous faut donc nous poser un maximum de questions et aussi prévoir dans le programme des tests à faire effectuer par les capteurs.

RAPPELS SUR L’ORGANIGRAMME

CONDITIONS LOGIQUES

Dans l’exemple précédent, on peut voir que la réalisation de l’action est soumise à condition, elle sera exécutée (commandée) SI le capteur renvoie un signal que l’interface peut interpréter comme un OUI.Comme on ne peut vérifier que 2 conditions : OUI ou NON (1 ou 0), on parle de condition logique.Les conditions logiques de base sont : ET, OU, NON.

A et B sont des entrées, S est la sortie.

Ce que l’on peut traduire par :ET : si la condition A et la condition B sont vérifiés, alors il se passe S.OU : si la condition A est vérifiée, ou si la condition D est vérifiée, alors il se passe S.NON : si la condition A est vraie, alors la sortie S n’est pas activée ; si la condition A est fausse, alors la sortie S est activée.

Après, dans une logique combinatoire, on peut utiliser d’autres portes logiques : NON-ET, NON-OU, OU exclusif, etc.

62.fiche_connaissance_conditions_logiques.odt62.fiche_connaissance_conditions_logiques.odt Page Page 11//22


Les cases de TEST sont représentées sous forme d'un losange.On y inscrit aussi les conditions pour suivre une branche du

programme en fonction de la réponse au TEST.

Les cases d'ACTION sont représentées sous forme d'un rectangle.

A

B

A

BAS S S

ET OU NON

Améliorer l'habitat conçuJe Je dois prévoir toutes les situations quand jedois prévoir toutes les situations quand je

programme !programme !

AUTOMATISMES ET ÉLECTRONIQUE

Toute cette logique est née d’une logique mathématique mise en œuvre mécaniquement pour la première fois en 1837 :

Puis l’utilisation de l’électricité, et ensuite de composants électroniques dont le fonctionnement est lié à l’utilisation de circuits intégrés, permet d’embarquer des systèmes de calcul de plus en plus petits, principalement des circuits intégrés :

On sait ainsi comment câbler les pattes des composants, ceux-ci permettent des interactions sans l’utilisation d’ordinateur équipé d’un logiciel.

Notre interface étant composée d’éléments électroniques, nous sommes limités par notre propre capacité de raisonnement (donc décomposer en questions simples) et par les possibilités du matériel.

ci-contre l’implantation des pattes de l’interface← Arduino Mega 2560 (la nôtre).

Exemple :

Symbolisation :

Réalisation électrique :

Explication :

Les informations captées par un système automatisé sont traitées de façon logique :

62.fiche_connaissance_conditions_logiques.odt62.fiche_connaissance_conditions_logiques.odt Page Page 22//22


SI l’interrupteur a ET l’interrupteur b sont à 1 (donc fermés), ALORS la lampe X est à 1 (allumée).

Lumière extérieureélevée

Éteindre interrupteur

Éclairage allumée

Conditions captées Actions réalisées Explications

Éteindre éclairage

Si on mesure une lumière extérieure importante,OU si on appuie pour éteindre,

ET que l’éclairage est allumé,

ALORS on éteint l’éclairage.

Améliorer l'habitat conçuNous travaillons en équipe, mais nous devons nousNous travaillons en équipe, mais nous devons nous

répartir le travail pour gagner en efficacitérépartir le travail pour gagner en efficacité

PLANIFICATION

Lorsqu’on travaille à plusieurs sur un projet, cela permet de se répartir les tâches et ainsi de profiter des avantages suivants :

• chacun en a moins à faire• gain d’efficacité (faire plus en un minimum de temps)• savoir précisément qui fait quoi• lister précisément les différentes tâches à réaliser• estimer précisément le temps pris par la réalisation de chaque tâche• respecter les délais pour chaque tâche• enchaîner les tâches sans se poser de question sur l’organisation globale• optimiser l’utilisation des machines

RAPPEL : GAMME DE FABRICATION

Lors des réalisations les années précédentes, tu as suivi une gamme de montage, ou de fabrication, pour chaque pièce. Tu as enchaîné les opérations décrites, classées par ordre chronologique (avec les détails de la réalisation).

Mais avant il fallait que vous vous répartissiez les pièces afin de savoir qui fait quoi...

DIAGRAMME DE GANTT

Pour gérer un projet, on utilise un planning des tâches appelé diagramme de Gantt.On y inscrit les personnes du groupe de projet et les tâches à réaliser :

Ensuite on attribue à chaque personne des tâches au fur et à mesure du temps afin de savoir précisément qui fait quoi :

Dans notre exemple, John a fini son travail sur le portail le 12 novembre puis commence son travail sur la revue de projet à partir du 13 novembre, qu’il estime avoir fini le 14 novembre.

63.fiche_connaissance_planification.odt63.fiche_connaissance_planification.odt Page Page 11//11


On peut aussi définir des antériorités : l’obligation d’avoir fini une tâche précise avant de faire la

Pilotage d'un systèmeMais comment sont pilotés les projecteurs d'uneMais comment sont pilotés les projecteurs d'une

salle de concert ?salle de concert ?

Tu vas naviguer sur le site en suivant ce fil d’Ariane :

Regarde la vidéo 1 et réponds aux questions suivantes (complète le dessin si nécessaire) :

Comment fait le technicien lumière pour allumer les projecteurs ?

Comment le technicien lumière peut il faire varier l’intensité lumineuse ?

Le technicien lumière peut-il piloter plusieurs spots en même temps ? Comment cela serait-il possible ?

64.exercice_rappels_chaines.odt64.exercice_rappels_chaines.odt Page Page 11//22

Travail maisonTravail maison

Trace les câbles électriques(ajoute du matériel si nécessaire).

À l’aide de crayons, colorie les spots pour indiquer leurs couleurs.

Pilotage d'un systèmeMais comment sont pilotés les projecteurs d'uneMais comment sont pilotés les projecteurs d'une

salle de concert ?salle de concert ?

Après avoir visionné la vidéo « 2. Installation du matériel » sur l’installation du matériel d’éclairage d’une salle de concert, réalise le schéma de câblage d’un projecteur puis indique la fonction de chaque élément représenté :

À l’aide de la vidéo « 3. Utilisation de l'éclairage », vérifie ta proposition et corrige si nécessaire.

Synthèse : chaîne d’énergie / chaîne d’informationsRelis la vidéo « 3. Utilisation de l'éclairage » et complète le diagramme suivant :

64.exercice_rappels_chaines.odt64.exercice_rappels_chaines.odt Page Page 22//22

Travail maisonTravail maison



RAPPELS

Domotique : ensemble des technologies qui permettent d'informatiser et d'automatiser les objets techniques de l'habitat.

Automatisme : objet technique qui exécute toujours les mêmes opérations à l'infini sans intervention de l'homme.

INFORMATION, ÉNERGIE ???

Dans un système automatisé, les solutions techniques choisies se regroupent en 2 grandes catégories : la partie commande et la partie opérative. Celles-ci s'échangent des informations, des ordres ou des compte-rendus, mais les actionneurs transforment de l'énergie et la partie commande peut échanger des informations avec l'extérieur du système (donc éventuellement avec un utilisateur)...

Technologiquement, il y a donc 2 types de chaînes dans un système automatisé :• la chaîne d'information : depuis le moment où une information est captée jusqu'au moment

où elle est traitée, puis de quelle façon elle est utilisée par la partie commande• la chaîne de puissance (ou chaîne d'énergie du système) : ce sont les éléments nécessaires au

fonctionnement de la partie opérative

65.fiche_connaissance_chaines_info_puissance.odt65.fiche_connaissance_chaines_info_puissance.odt Page Page 11//44


Pour fonctionner, le système automatisé a besoin :- de matières (tous les objets techniques simples qui le composent)- de données (des informations, ordres, etc)- d'énergies (pour alimenter la partie commande ou bien permettre aux actionneurs de l'utiliser)



•• Chaîne d'informationChaîne d'information

Commençons par la chaîne d'information, facile quand on a compris le cours sur les capteurs !Tout système a besoin d'informations pour fonctionner de façon autonome et se corriger dans ses actions. Cette chaîne d'information décrit comment le système acquiert, traite et communique les informations nécessaires à son fonctionnement.

Exemple de l'ordinateur :

Exemple de l'homme :



Informationextérieure

Acquérir Traiter Communiquer

Signaux vers

l'utilisateur

L'utilisateur déplace la

souris

Capteur infra-rouge Unité centrale Moniteur

Le signal du curseur qui se déplace est envoyé à

l'utilisateur

OrdresConsignes del'utilisateur



•• Chaîne d'énergie du systèmeChaîne d'énergie du système

Tout système technique a aussi besoin d'énergie pour fonctionner.

Exemple de l'éolienne pour bien comprendre la chaîne de puissance :

1 : rotor2 : pales3 : multiplicateur4 : génératrice

Tu as appris en 6ème à schématiser une chaîne d'énergie mais il faut aussi prendre en compte les éléments technologiques qui constituent l'objet technique, nécessaires au fonctionnement (voir cours sur les blocs fonctionnels).

Chaîne d'énergie (rappel de 6ème) :

Chaîne de puissance, ou chaîne d'énergie du système :

On retrouve bien notre éolienne mais décomposée en blocs fonctionnels !

Donc de façon générale, ce qui est à retenir, c'est qu'une chaîne de puissance est constituée des blocs fonctionnels suivants :



Énergie éolienne Énergie électriqueEolienne

Énergie éolienne

Pales Rotor et axe Génératrice Armoire électrique vers réseau EDF

Énergie d'entrée

Alimenter Distribuer Convertir Transmettre

Act

ion

souh

aité

e



PC ET PO COMMUNIQUENT, MAIS QUELS LIENS ENTRE CES DEUX CHAÎNES ???

Les parties commande et opérative sont créées pour être les solutions techniques respectant les contraintes, dans le but d'assurer les fonctions techniques exigées par le client.

On peut décrire un système par un diagramme fonctionnel, ou par un schéma fonctionnel (voir fiche connaissance sur les représentations fonctionnelles). Toutefois la miniaturisation et la complexité des systèmes automatisés nous amène à décrire ces systèmes, non pas en 2 catégories (PC et PO), mais par les blocs fonctionnels des chaînes d'information et de puissance (voir ci-dessus) :

LEXIQUE

Acquérir : prélever une information mesurée/détectée par un capteur

Traiter : commander à partir d'une information acquise, c'est la partie commande qui gère cela

Communiquer : transmettre une information, que ce soit un compte-rendu ou bien un ordre (voir exemple de la MOCN plus haut)

Alimenter : mise en forme de l'énergie d'entrée en une énergie utilisable dans la chaîne de puissance

Distribuer : transmission de l'énergie utilisable vers l'élément qui s'occupera de la conversion

Convertir : c'est l'élément technique au cœur de la transformation de l'énergie, tel que la chaîne d'énergie puisse fonctionner, c'est le rôle de l'actionneur

Transmettre : transmission de l'énergie transformée vers d'autres éléments technologiques en vue d'assurer la fonction technique voulue dans le système automatisé, cette fonction est remplie par des organes mécaniques de transmission de mouvement et d'effort (engrenages, embrayage, courroie, ...).



Informationextérieure

Acquérir Traiter Communiquer

Signauxvers

l'utilisateur

Énergie d'entrée

Alimenter Distribuer Convertir Transmettre

Act

ion

souh

aité

e

Consignes del'utilisateur

Ordres

Améliorer l'habitat conçuNotre interface pilote nos automatismes, maisNotre interface pilote nos automatismes, mais quelles informations doit-elle pouvoir traiter ?quelles informations doit-elle pouvoir traiter ?

RRAPPELSAPPELS

Les capteurs permettent de détecter des phénomènes, qui sont ensuite traduits en informations utilisables par l’interface. Celle-ci utilisera son programme pour ensuite déclencher des actions.

Tu as manipulé notre interface arduino, tu as connecté des capteurs et des actionneurs grâce à des câbles avec une prise jack 2,5mm. Nous utilisons des transmissions filaires entre l’interface et les cartes, pour la fiabilité.

Mais quel type de phénomène mesurent les capteurs ? Quel est le mode de transmission de ce phénomène ?

Exemple pour le portail coulissant avec le bouton poussoir :

Phénomène capté

Dans quel but ? Transmission de l’information jusqu’au capteur

Appui sur le bouton.

Déclencher l’ordre d’ouverture.

L’électricité circule dans le fil, l’interrupteur est fermé.

AANALYSENALYSE DEDE TESTES CAPTEURSCAPTEURS

Vous vous êtes répartis le travail dans ton groupe, tu t’occupes de : ____________________________Tu as choisi des capteurs (passage, télécommande, bouton poussoir, proximité, …), qui sont ainsi devenus accessibles pour ton programme, puis tu les a mis en œuvre sur ta maquette. Étant l’expert de ton système, tu peux compléter ce tableau :

Nom du capteur Phénomène capté Dans quel but ? Transmission de l’information jusqu’au

capteur

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Transmission de l’informationTransmission de l’information

Améliorer l'habitat conçuL’interface reçoit et envoie des informations, maisL’interface reçoit et envoie des informations, mais

comment elles sont transmises ?comment elles sont transmises ?

RAPPELS

Un système automatisé traite un signal d’entrée (celui envoyé par un capteur), et envoie un signal de sortie pour envoyer une commande.

Analogique ou numérique ?Une information est dite analogique si elle peut prendre une infinité de valeurs, elle semble alors évoluer de façon continue dans le temps.

Exemple : le son

Une information est dite numérique si elle ne peut prendre que 2 valeurs, interprétées ensuite en programmation par 0 ou 1.

On parle de logique « tout ou rien ».

Exemple : interrupteur

COMMENT LE SIGNAL EST TRANSPORTÉ ?

L'auteur de science-fiction Arthur C. Clarke (2001 : l'Odyssée de l’espace, 2010) a formulé les trois lois suivantes :

1. « Quand un savant distingué mais vieillissant estime que quelque chose est possible, il a presque certainement raison, mais lorsqu'il déclare que quelque chose est impossible, il a très probablement tort. »

2. « La seule façon de découvrir les limites du possible, c'est de s'aventurer un peu au-delà, dans l'impossible. »

3. « Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie. »

Non les informations ne circulent pas par magie, rien ne se passe sans qu’il n’y ait de raison, une action est forcément déclenchée par une information (ou un ordre).

Les informations circulent le long d’un médium (généralement un câble, mais cela évolue...) ou bien par une technologie sans fil. Mais on essaie de diminuer le nombre de câbles par des technologies différentes, surtout en ayant recours à des ondes électromagnétiques pour une transmission sans fil.

Quelles ondes ? Quelle technologie pour gérer ces signaux ? Quels risque ? Quels avantages ?

Transmission filaireType de signal Représentation Support

Impulsions électriques

Que ce soit pour le CPL, le réseau RJ45 ou le téléphone RJ11 : câbles électriques en cuivre.

Impulsions lumineuses

Fibres optiques en verre.

67.fiche_connaissance_mode_transmission.odt67.fiche_connaissance_mode_transmission.odt Page Page 11//22


Améliorer l'habitat conçuL’interface reçoit et envoie des informations, maisL’interface reçoit et envoie des informations, mais

comment elles sont transmises ?comment elles sont transmises ?

La connexion filaire est une technologie éprouvée, fiable, peu onéreuse. De plus, le multiplexage (plusieurs signaux électriques sur un seul câble, comme le CPL) permet d’augmenter les débits mais aussi de multiplier les informations.

Mais on ne peut pas mettre des câbles partout, ni imaginer que tous nos appareils soient filo-guidés...donc on utilise des technologies sans fil :

Transmission sans filType de signal Exemples d’application Support

Vibrations :sons, ultrasons

Membrane d’enceinte ou de casque audio qui vibre dans l’air.

Ondes électromagnétiques :

WiFi,WiMax,

radio FM,bluetooth,infrarouge,

lumière modulée,...

Suivant la fréquence, les capteurs sont sensibles à certains signaux seulement, mais ceux-ci font tous partie de la famille des ondes électromagnétiques, comme la lumière visible.

Suivant les distances, les obstacles et le budget, on choisira une technologie particulière.

Exemple : les infrarouges pour de courtes distances et peu d’informations, sinon il faut utiliser des ondes radio... Mais il faut encore choisir parmi ces ondes : wifi, radiofréquence, WiMax, etc.

Mais l’utilisation toujours plus importantes d’ondes inquiète, sans que rien ne soit vraiment prouvé. Multiplication des ondes car il ne faut pas que les informations se chevauchent alors on utilise toutes les fréquences. Hors certaines nécessitent beaucoup d’énergie (comme les micro-ondes...) mais nous ne savons pas encore si cette énergie peut être nocive...

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PPOINTSOINTS ÀÀ TRAITERTRAITER

Par équipe, vous allez faire le point sur votre projet en vous répartissant le temps de parole pour que chacun aborde un des 4 thèmes :

• automatisation de l’éclairage extérieur (et économies d’énergie à l’intérieur)• ouverture du portail battant• ouverture de la porte coulissante• utilisation de la plate forme

En introduction, vous reprendrez un résumé (et donc quelques diapositives de votre précédente revue de projet) de la maquette que vous avez réalisée, ses avantages en tant que bâtiment à basse consommation.

Il vous faudra expliciter la situation problème de notre centre sportif qui nous a amené à le domotiser. Il vous faudra parfois expliquer qu’il y a des points pour améliorer l’accessibilité qu'on n’a pas pu modéliser en 3D (poignée de douche, etc...) mais vous joindrez à la place des captures des documents ressource (téléchargeables en pdf sur le site) pour argumenter.

Ensuite, la maquette globale sera câblée et fonctionnelle, mais chacun viendra mettre en route sa partie en expliquant ce qu’il se passe, les choix qui ont été faits (quels capteurs ? quels actionneurs ? où sont ils placés et pourquoi ?), les problèmes qu’il a fallu résoudre. Chacun joindra des captures d’écran de son programme, des photos de la maquette fonctionnelle, voire des vidéos.

CCONSIGNESONSIGNES POURPOUR UNEUNE REVUEREVUE DEDE PROJETPROJET

Le temps total de l’intervention orale sera de 8 minutes.

Les qualités attendues lors de cette intervention seront de 2 sortes :

une première partie basée sur la communication,

une seconde partie fondée sur l’argumentation.

La démonstration et la présentation orale de votre projet doit permettre à chacun de s’exprimer.

Vous devez savoir répondre aux questions qui vous seront posées à la fin de l'exposé.

68.revue_de_projet.odt68.revue_de_projet.odt Page Page 11//22

Revue de projetRevue de projet



LLESES PARTIESPARTIES ÀÀ DÉVELOPPERDÉVELOPPER

Rappel des contraintes à respecter. Explication des solutions choisies. Difficultés rencontrées.

CCONSEILSONSEILS DEDE PRÉPARATIONPRÉPARATION

Pour les documents projetés, privilégier les schémas plutôt que les textes. Écrire son discours et s’entraîner à le lire à haute voix en se chronométrant. Prévoir des transitions entre les parties.

CCONSEILSONSEILS PENDANTPENDANT LL’’EXPOSÉEXPOSÉ

• Parler fort et pas trop vite.• Se présenter à l’auditoire ainsi que le problème à traiter.• Regarder l’auditoire pendant l’exposé.• Dévoiler les documents au fur et à mesure.• Utiliser les documents vidéo-projetés et/ou le tableau.

Grille classique d'évaluation :

Langage clair et sensé / 2Expression / élocution / 2Richesse du contenu / vocabulaire / 2Dynamisme / 2Attitude (position, placement, orienté vers le public) / 2Contrôle de soi (sérieux, maintien) / 2Volume / 2Pertinence des diapositives / 2Utilisation des diapositives / 2Liaison entre les membres du groupe / 2Qualité/pertinence du contenu / 4Respect du temps / 2Note finale / 26

Pour te préparer, tu peux aller consulter ce très bon site :


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Revue de projetRevue de projet

Impératif :Impératif :Illustrations scannées correctement ?Photos pertinentes ?Clarté des textes ?Complémentarité avec l'oral ?


Domotiser un habitatréalisation de la maquette virtuelleCe que nous devons respecterCe que nous devons respecter

LES SYSTÈMES AUTOMATISÉS DANS L'HABITAT

Nous avons vu que les systèmes automatisés, dès lors qu'on les utilise dans l'habitat, ont 2 grands rôles :

• gérer pour économiser des ressources ou de l'énergie• accroître l’accessibilité• faciliter le confort par la gestion automatique ou à distance

CONSIGNES DE MODIFICATIONS/AMÉLIORATIONS

Les élèves doivent rédiger leur propre cahier des charges en essayant de parer à toutes les éventualités : l'accessibilité n'est pas qu'à destination des personnes en fauteuils.

Une ouverture de scénario pour les élèves les plus rapides serait de leur soumettre des points supplémentaires comme adapter la salle, mais aussi le jeux, aux mal-entendants avec flash visuels pour sonnerie de secours (détecteur de fumée), aux non voyants avec alerte sonore.

On peut encore approfondir les niveaux comme ça !

ÉCONOMIES D'ÉNERGIE

Les élèves doivent rédiger leur propre cahier des charges pour minimiser les pertes d'énergie : la lumière s'éteint au bout d'un temps, temporisation du chauffage, gestion de l’eau, capteur solaire thermique sur un suiveur, etc...

SCÉNARIOS LIBRES

Afin de modéliser certaines possibilités, remplis le tableau suivant et prépare ta maquette pour qu'elle soit fonctionnelle :

Scénario d'automatisation : Programme (copie d’écran) :

SI appui sur bouton ALORS ouvrir porte garage


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TechnoPujades

Jeulin

Domotiser un habitatréalisation de la maquette virtuelleCe que nous devons respecterCe que nous devons respecter


SI lumière baisse (< valeur) ALORS allumer éclairage



SI t° augmente (> valeur) ALORS actionner ventilo



buzz PENDANT 5s


Scénario d'automatisation : Programme :

SI passage détecté ALORS buzz pendant 5s


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Ce premier cahier va vous permettre de comprendre le choix de la carte arduino, et des cartes « shield » Easycon 1 et 2, pilotées par le logiciel Organigram pour automatiser vos maquettes.

On va ensuite initialiser l'interface arduino afin qu'elles soit utilisable, sinon l'interface ne sera pas reconnue par le logiciel ! MAIS cette préparation n'est à faire qu'une seule fois...

Arduino-Easycon-Organigram

Cahier 0Cahier 0connaître le matériel et le préparerconnaître le matériel et le préparer

TutorielTutoriel

Sommaire :

Introduction aux cartes arduinoCartes « shield » Easycon1 et Easycon 2Assemblage des cartes

Préparation : programmation/initialisation de l’interfaceInstallation et enregistrement du logiciel OrganigramConfiguration de la mémoire externeConfiguration et gestion d'un afficheur LCDConfiguration de l'horloge temps réelAlimentation d'une interface arduinoComprendre le câblage des connecteurs jackConnecter le potentiomètreConnecter des moteursUtiliser la télécommandeConnecter un servomoteur

PRECAUTIONS

P.2P.3P.4

P.5 P.7P.8P.9P.12P.13P.14P.15P.17P.18P.19

P.21

cahier_0_initialisation.odg11Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 France

Qu'est-ce qu'Arduino ?

C'est une plate-forme open-source d'électronique programmée qui est basée sur une simple carte à microcontrôleur (de la famille AVR), et un logiciel, véritable environnement de développement intégré, pour écrire, compiler et transférer le programme vers la carte à microcontrôleur.

Arduino peut être utilisé pour développer des objets interactifs, pouvant recevoir des entrées d'une grande variété d'interrupteurs ou de capteurs, et pouvant contrôler une grande variété de lumières, moteurs ou toutes autres sorties matérielles. Les projets Arduino peuvent être autonomes, ou bien ils peuvent communiquer avec des logiciels tournant sur votre ordinateur (tels que Flash, Processing ou MaxMSP). Les cartes électroniques peuvent être fabriquées manuellement ou bien être achetées pré-assemblées ; le logiciel de développement open-source peut être téléchargé gratuitement.

Le langage de programmation Arduino est une implémentation de Wiring, une plate-forme de développement similaire, qui est basée sur l'environnement multimédia de programmation Processing.

Pourquoi Arduino :

→ pas cher : les cartes Arduino sont relativement peu coûteuses comparativement aux autres plate-formes. La moins chère des versions du module Arduino peut être assemblée à la main, et même les cartes Arduino pré-assemblées coûtent moins de 25 €uros (microcontrôleur inclus...) !!!

→ multi-plateforme : le logiciel Arduino, écrit en Java, tourne sous les systèmes d'exploitation Windows, Macintosh et Linux. La plupart des systèmes à microcontrôleurs sont limités à Windows.

→ un environnement de programmation clair et simple : l'environnement de programmation Arduino (= le logiciel Arduino) est facile à utiliser pour les débutants, tout en étant assez flexible pour que les utilisateurs avancés puisse en tirer profit également.

→ logiciel Open Source et extensible : le logiciel Arduino et le langage Arduino sont publiés sous licence open source, disponible pour être complété par des programmateurs expérimentés.

→ matériel Open source et extensible : les cartes Arduino sont basées sur les microcontrôleurs Atmel ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA 328, etc... Les schémas des modules sont publiés sous une licence Creative Commons, et les concepteurs de circuits expérimentés peuvent réaliser leur propre version des cartes Arduino, en les complétant et en les améliorant. Même les utilisateurs relativement inexpérimentés peuvent fabriquer la version sur plaque d'essai de la carte Arduino, dans le but de comprendre comment elle fonctionne et pour économiser de l'argent.

Mais pour nos besoins en technologie avec nos élèves, la connectique et la programmation restent compliquées et cela

nécessiterait d'y passer trop de temps.

22

INTRODUCTION AUX INTERFACES ARDUINOINTRODUCTION AUX INTERFACES ARDUINO

« Shield » Easycon 1La carte EASYCON1 permet de connecter facilement 20 entrées-sorties à l’interface Arduino Mega. Les embases jacks stéréo 2,5mm servent à la connectique avec les cordons et les cartes I/O présentées. Extensible selon vos besoins, grâce à ces connecteurs stackables, et l'adjonction d'une carte EASYCON2 (18 entrées supplémentaires).

Deux kits optionnels de composants permettront d'étendre les capacités du shield en lui ajoutant : - une commande de deux moteurs courant continu (contrôle de la vitesse et de la direction). - une ou deux "banks" de mémoire EEPROM externe pour le stockage des projets autonomes.

Carte à souder soi-même

Vous pouvez choisir de l'acheter montée, ou à

monter (prix différents...)

+

Kit commande de 2 moteurs

Kit mémoireOU

Carte montée

A souder sur la carte

=

« Shield » Easycon 2La carte, ou shield, EASYCON2 permet de connecter facilement 18 entrées-sorties à l’interface Arduino Mega. Les embases jacks stéréo 2.5mm servent à la connectique avec les cordons et les cartes I/O présentées. Extensible selon vos besoins, grâce à ces connecteurs stackables, et l'adjonction d'une carte EASYCON1 (20 entrées supplémentaires).

Deux kits optionnels de composants permettront d'étendre les capacités du shield en lui ajoutant : - une horloge temps réel sauvegardée par pile qui donne accès à la gestion horaire. - une ou deux "banks" de mémoire EEPROM externes pour le stockage des projets autonomes.

+A souder soi-

même

En kit ou monté

33

CARTES D’EXTENSION « SHIELD »CARTES D’EXTENSION « SHIELD »

ASSEMBLAGE DES CARTESASSEMBLAGE DES CARTES

Interface Arduino Mega

Programmée avec l'interpréteur de

commande

+ =

Shield pour Arduino Mega :

Easycon1 + Easycon2

On assemble les trois cartes :INTERFACE

Easycon1

Easycon2

Mais vous pouvez bien sûr n'utiliser que l’interface arduino, ou bien la carte

arduino avec seulement la carte Easycon1 ou la carte Easycon 2.

44

Les cartes additionnelles pour l’interface arduino sont nommées « shield » (pas encore de traduction française), les cartes

easycon respectent le brochage de ces shields et vous permettent donc d’en empiler autant que voulues pour étendre

les possibilités de votre interface.

PROGRAMMATION / INITIALISATION DE L’INTERFACEPROGRAMMATION / INITIALISATION DE L’INTERFACE

Pré-requis : avoir téléchargé et dézippé le logiciel Arduino la platine est reconnue par windows grâce au pilote (voir dossier ‘Arduino-1.0.1\drivers\’) et un périphérique ‘Port COM’ est rajouté avec le nom ‘Arduino MEGA 2560’

1) Lancez l’environnement de programmation Arduino en cliquant sur le fichier ‘arduino.exe’

3) Cliquez sur « Outils » puis «Type de carte » puis sélectionnez la carte dont vous disposez.

55

2) Cliquez sur « Fichier » puis « Ouvrir » puis sélectionnez SHELL_MEGA24.INO que vous aurez téléchargé et dézippé depuis :

http://www.techno-zone-51.fr/attachment.php?id_attachment=21



4) Cliquez sur « Outils » puis « Port Série» puis sélectionnez le port COM sur lequel est connectée votre carte (si plusieurs port COM vous sont proposés, il faudra les tester un à un jusqu’à trouver lequel fonctionne ou vérifier dans le ‘Gestionnaire de périphériques’).

Cliquer sur l’icône pour téléverser le programme dans la carte. Le programme est tout d’abord compilé puis il est transféré dans la carte. Normalement le message « Done uploading » indique que tout s’est bien passé. En cas de message d’erreur, retentez l’upload en ayant pris soin de choisir un autre port COM...

VOTRE CARTE EST MAINTENANT PRETE POUR

RECEVOIR LES SHIELD EASYCON

66

1) Pour le télécharger, cliquer sur le lien ci-dessoushttp://www.techno-zone-51.fr/logiciels/20-organigram.html

ORGANIGRAM permet de commander vos cartes arduino en dessinant un organigramme. Particulièrement adapté pour automatiser facilement des maquettes pédagogiques, le logiciel est ouvert et permet de choisir soi même la syntaxe présente dans l'organigramme.

Pré-requis pour faire fonctionner ORGANIGRAM :- une carte Arduino Uno ou Arduino Mega initialisée (voir pages 5 & 6)

2) Un fichier setup Organigram s'est chargé : double-cliquer dessus et suivre les instructions pour installer le logiciel.

3) Quand le logiciel est installé, un dossier Organigram est créé dans C:\Program Files\.

77

INSTALLATION ET ENREGISTREMENT DU LOGICIEL INSTALLATION ET ENREGISTREMENT DU LOGICIEL ORGANIGRAM ORGANIGRAM

4) Lancer le logiciel et cliquer sur Option puis Enregistrement (si vous avez acheté le logiciel) :

5) Sélectionner le type de licence

6) Saisir les données reçues lors de votre commande.

7) Cliquer sur Enregistrer le produit.

http://www.techno-zone-51.fr/logiciels/20-organigram.html

CONFIGURATION DE L’EXTENSION DE MEMOIRE EXTERNECONFIGURATION DE L’EXTENSION DE MEMOIRE EXTERNELes cartes d’interface EASYCON1 et EASYCON2 peuvent être équipées d’un kit de mémoires externes afin d’augmenter les capacités de stockage de vos organigrammes en mode autonome (sans PC). Les organigrammes stockés dans ces slots de mémoire pourront donc s’exécuter sans l’aide de l’ordinateur et en parallèle (voir page 3).

1) En mode expert : cliquer sur « Options », puis « Configuration Slots mémoire/LCD/Horloge temps réel ».

2) Cliquer sur « Configuration Mémoire ».

11

23) Pour chacune des BANK mémoire, sélectionner le composant que vous avez installé. Dans l’exemple ci-contre, une mémoire 24C256 a été installée sur l’emplacement BANK0 et une 24C256 sur l’emplacement BANK1 de la carte EASYCON1. Les emplacements vides sont laissés sur NONE.

4) Cliquez ensuite sur les boutons « Formater la Bank X » en face des composants mémoire installés afin de vider proprement et de formater ces mémoires nouvellement installées.

5) Puis cliquez sur « Valider les modifications et quitter ».

6) Vous pouvez aussi utiliser le slot mémoire interne de la carte Arduino. (Slot0) et le formater.

3

4

5

6

88

CONFIGURATION D’UN AFFICHEUR LCD SUR BUS I2CCONFIGURATION D’UN AFFICHEUR LCD SUR BUS I2C

Organigram permet de gérer tout afficheur LCD Alphanumérique à interface I2C.

ATTENTION ! COUPER L’ALIMENTATION DE LA CARTE ARDUINO AVANT DE BRANCHER VOTRE AFFICHEUR LCD

Le fil rouge se place sur le 5V du connecteur I2C


1

2) Cliquer sur « Gestion de l'afficheur LCD ».

3) Cocher la case « Un écran LCD est connecté sur le port I2C » puis renseigner les champs suivants :

Adresse I2C de l’afficheur : l’adresse I2C du composant (par défaut 39) Nombre de lignes : indiquez le nombre de lignes (1, 2 ou 4) Nombre de caractères par ligne : indiquez le nombre de caractères par ligne (16 ou 20)

4) Cliquez sur le bouton « Modifier la configuration de l’écran LCD » pour mettre à jour la carte

Arduino. Désormais celle-ci gère l’écran LCD.

2

3

4

99

5) Les actions par défaut de l'écran LCD :

Mais on peut en créer d'autres. Voici un tableau pour comprendre les codes actions :

Voici un exemple : on écrit la date sur la ligne 0 et la température sur la ligne 1

1010

5

1111

6) Cliquer sur « Ajouter une action »

7) Cliquer sur le libellé et le modifier :

6

7

8) N'oublier pas d'activer les actions pour qu 'elles apparaissent ou non lors de l'édition des organigrammes :

8

Exemple de ce que peut donner l'organigramme pour afficher la date et la température :

CONFIGURATION DE L’HORLOGE TEMPS REELCONFIGURATION DE L’HORLOGE TEMPS REEL

Organigram gère l’horloge temps réel à base de DS1307 qui est disponible en option sur la carte EASYCON2 (voir page 3). Cette option donne la possibilité de faire de la « gestion horaire » dans vos organigrammes.


12

2) Cliquer sur « Gestion de l'horloge temps réel ».

3) Il vous suffit de cocher la case « Une horloge DS1307 est connectée au bus I2C ».

4) cliquer sur le bouton « Mettre à jour l’horloge Temps Réel » pour que l’horloge présente dans leDS1307 soit mise à l’heure (à partir de l’heure système de votre ordinateur) et démarre.

Cette mise à l’heure n’est à effectuer que la première fois ou si la dérive de l’horloge devient trop importante. Assurez vous que l’horloge système (date et heure) de votre ordinateur soit correcte avant de cliquez sur le bouton « Mettre à jour l’horloge temps réel ».

3

4

1212

ALIMENTATION D’UNE INTERFACE ARDUINOALIMENTATION D’UNE INTERFACE ARDUINO

La carte Arduino Mega 2560 peut-être alimentée soit via la connexion USB (qui fournit 5V jusqu'à 500mA), soit à l'aide d'une alimentation externe. La source d'alimentation est sélectionnée automatiquement par la carte.

L'alimentation externe (non-USB) peut être soit un adaptateur secteur (pouvant fournir typiquement de 3V à 12V sous 500mA) ou des piles (ou des accus). L'adaptateur secteur peut être connecté en branchant une prise 2,1mm positif au centre dans le connecteur de la carte.

La carte peut fonctionner avec une alimentation externe de 6 à 20 volts. Cependant, si la carte est alimentée avec moins de 7V, la broche 5V pourrait fournir moins de 5V et la carte pourrait être instable. Si on utilise plus de 12V, le régulateur de tension de la carte pourrait chauffer et endommager la carte. Aussi, la plage idéale recommandée pour alimenter la carte est entre 7V et 12V.

+OU

Très utile pour rendre autonome la carte (→ robot) !

Malgré le connecteur pour pile 9V, il vaut mieux connecter un bloc de piles de 1,5V (6 à 8) pouvant

fournir une puissance plus importante(de 2000 à 3000 mAh).

1313

CABLAGE CONNECTEUR JACKCABLAGE CONNECTEUR JACK

A : Tresse :B : Rouge :C : Blanc :

Pour être sûr, il faut vérifier avec un ohmètre.

Corps : noirPointe : rouge

Ici, on choisit de changer les couleurs pour que les élèves aient les codes couleur habituels : noir et rouge.

321

Pour le voltmètre qui va servir à analyser le signal

Soit on ressort le fer à souder, soit on achète

des adaptateurs car les dédoubleurs pour jack

2,5 n’existent pas...

1414

CONNECTER LE POTENTIOMETRECONNECTER LE POTENTIOMETRE

Cette carte d'entrée-sortie se connecte rapidement sur une entrée analogique :

- JA0 à JA9 sur le shield Easycon 1- J49 à J51 sur le shield Easycon 2

Ce capteur analogique va utiliser une variable S relative à la position du potentiomètre.

Un cas particulier d'utilisation pour ce potentiomètre : faire varier l'intensité lumineuse d'une LED.

Dans ce cas, il faudra connecter la Carte LED sur une sortie de puissance de J6 à J11 sur le shield Easycon 1

Carte LED

Carte Potentiomètre

Par défaut, les actions disponibles d'une Carte LED sont:- Allumer la LED verte- Éteindre la LED verte

Il va donc falloir ajouter une action qui va prendre en compte la variable S du potentiomètre relative à sa position.

1515

1) Cliquer sur Ajouter une action.

2) Cliquer sur le libellé et le modifier en rajoutant le code action M11#S (le 11 représente le numéro de la broche).

1

2

3) N'oubliez pas d'activer l'action pour qu'elle apparaisse lors de l'édition des organigrammes.

3

Exemple de ce que peut donner l'organigramme pour faire varier l'intensité lumineuse d'une LED commandée par un potentiomètre.

1616

CONNECTER LES MOTEURSCONNECTER LES MOTEURS

Pour pouvoir commander simplement deux moteurs, vous pouvez acheter et ajouter le kit de commande de deux moteurs CC pour EASYCON1 (voir page 3 du cahier 0).Ensuite vous pouvez simplement brancher en direct les moteurs sur le bornier du connecteur X1

MOT A MOT BOn peut sélectionner différentes sources pour l’alimentation des deux moteurs à l’aide du Header 2x2 broches référencé JP1 et de deux straps amovibles selon le tableau ci-dessous :

Connecteur X1

On peut ensuite connecter jusqu'à 6 autres moteurs supplémentaires en utilisant des cartes « Commande de deux moteurs cc » :

Cordons jack

1717

LA TELECOMMANDELA TELECOMMANDE

On commence par vérifier qu’aucune touche n’a été appuyée. Si aucune touche de la télécommande n’a été appuyée, on reboucle vers le début du programme (on peut également insérer ici d’autres actions à réaliser en boucle). Si une touche de la télécommande a été appuyée, on teste s’il s’agit de la touche « marche/arrêt » ou de la touche « mode » ou d’une autre. Dans tous les cas, il faut impérativement vider le tampon de la télécommande avant de revenir sur la boucle principale car un test ne vide pas le tampon. Si l’on oublie de vider le tampon de la télécommande, le premier test «Aucune touche de la télécommande n’est appuyée » sera toujours négatif créant une boucle infinie.

L'édition d'un organigramme contenant une télécommande nécessite d'avoir une certaine logique.

Voici ci-dessous un exemple d'organigramme :

1818

CARTES SORTIE SERVO-MOTEURCARTES SORTIE SERVO-MOTEUR

La carte actionneur "sortie Servo-Moteur alimentation séparée" permet d'ajouter une sortie pour Servo Moteur de modélisme. Cette carte d'entrée-sortie se connecte rapidement sur une sortie servo de la carte EASYCON1.

L'alimentation du servo-moteur doit être fournie par une alimentation séparée de 5V régulée et stabilisée (6V maximum sous peine de destruction des servo-moteurs standards).

Chaque servo-moteur standard consomme environ 500mA. Pour commander 4 servo-moteurs standards, il vous faudra donc une alimentation de 5V 2A.

Lorsque vous connectez une carte servo-moteur sur l'easycon, il y a 4 actions par défaut :

Rotation du servo-moteur en fonction d'un potentiomètre.

Rotation du servo-moteur en fonction d'angle précis.

Il est possible bien sûr d'ajouter d'autres actions dont les angles sont différents.

La carte actionneur "sortie Servo-Moteur" permet d'ajouter une sortie pour Servo Moteur de modélisme. L'alimentation du servo-moteur étant directement prise du 5V de la carte EASYCON1, il est conseillé de ne connecter que deux servo-moteurs.

1919

1) Cliquer sur Ajouter une action

2) Cliquer sur le libellé et le modifier en rajoutant le code action Sbbaaa (bb représente le numéro de la broche et aaa représente l'angle en degrés).

1

2

3) N'oubliez pas d'activer l'action pour qu 'elle apparaisse lors de l'édition des organigrammes.

3

Cas particulier des servomoteurs à rotation continueCas particulier des servomoteurs à rotation continueL'angle que vous allez préciser dans vos actions va permettre de fixer la vitesse du servomoteur (avec 0 étant la pleine vitesse dans un sens, 180 étant la pleine vitesse dans l'autre sens, et une valeur proche de 90 entraînant l'arrêt).

2020

PRECAUTIONSPRECAUTIONS

1) Attention au branchement et débranchement « à chaud » des cordons jacks.1) Attention au branchement et débranchement « à chaud » des cordons jacks.

Ne jamais manipuler des cordons jacks (les brancher ou débrancher des cartes) lorsque la carte est alimentée (par USB ou alimentation externe). Cela va occasionner des courts circuits ! Si vous voulez retirer ou ajouter des cordons avec des cartes :

- débrancher l'alimentation électrique de votre interface- déconnecter USB avec votre ordinateur- brancher ou débrancher votre cordon jack.- connecter l'USB - brancher l'alimentation électrique- sur le logiciel Organigram, il faut vous reconnecter à la maquette en cliquant sur la roue

dentée

2) Lors de la mise en fonctionnement de la carte Arduino, les broches de celle-ci sont automatiquement mises à 1, d'où la mise en route des moteurs qui y sont connectés jusqu’à ce que le programme SHELL_MEGA démarre réellement. En effet il y a un temps de latence d'environ 1s dû au démarrage/initialisation de la carte arduino.

Durant tout ce temps, les broches restent à 1 ! Ce n'est que lorsque SHELL_MEGA démarre qu'elles sont initialisées à 0 (les moteurs s'arrêtent).

Pour pallier à ce problème, il faut ajouter un interrupteur à chaque moteur.

Avant chaque mise en fonctionnement de la carte arduino, il faut couper les moteurs.

Un interrupteur permet de couper

rapidement le moteur :

cahier_0_initialisation.odg

Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 France 2121

La carte est initialisée, maintenant nous allons découvrir la programmation des organigrammes qui vont piloter vos maquettes.


Cahier 1Cahier 1préparation d ‘une maquettepréparation d ‘une maquette

TutorielTutoriel

Sommaire :

Entrer et sortir du mode expertConnexion à la maquetteConfigurer la connexionCréation d'une maquetteModification d'une maquette

P.2P.3P.4P.5P.8

cahier_1_premiers_pas.odg11Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 France

ENTRER ET SORTIR DU MODE EXPERTENTRER ET SORTIR DU MODE EXPERT

Le logiciel fonctionne par défaut en « mode élève ». Dans ce mode, certains menus ne sont pas accessibles. Seuls les fonctionnalités utiles aux élèves sont accessibles. Afin de pouvoir configurer la connexion série ou la connexion au serveur, ou bien pour créer ou modifier une maquette, il est nécessaire d’entrer dans le « mode expert ».

1) Cliquer sur « Option »

2) Cliquer sur « Activer le mode expert »

12

3) Entrer le mot de passe : prof

4) Cliquer sur « Entrez dans le mode expert »

3

4

22

CONNEXION A LA MAQUETTECONNEXION A LA MAQUETTE

1) Connecter l'interface Easycon à l'ordinateur via le câble USB et lancer le logiciel. Lancer le logiciel en cliquant sur l'icône

2) Cet écran apparaît. Il faut vous connecter à la maquette en cliquant sur la « roue dentée »

2

3) Le nom de la maquette apparaît et le centre de la « roue dentée » devient verte 3

4) Cliquer sur le bouton « Démarrer un nouvel organigramme »

5) Une boîte de dialogue apparaît : cliquer sur « OUI »

6) Une boîte de dialogue apparaît. Vous devez retrouver grisée le nom de la maquette. Si ce n'est pas le cas appeler le professeur.

7) Sélectionner le module que vous devez programmer

8) Valider votre choix.

6

7

8

Vous allez pouvoir maintenant éditer votre organigramme.

SI LA MAQUETTE NE SE CONNECTE PAS, VOIR LA

PAGE ‘’CONFIGURATION DE LA CONNEXION’’

33

1

CONFIGURER LA CONNEXIONCONFIGURER LA CONNEXION

Lorsque vous cliquez sur l’icône ou sur le menu « Maquette » puis « Détection automatique de la maquette connectée », le logiciel tente d’ouvrir le port série puis d’établir la connexion à la maquette. Lorsqu’il n’arrive pas à ouvrir le port série, un message apparaît au bout d’une à deux minutes pour signaler le problème. De même, si le port série étant ouvert, le logiciel est dans l’incapacité de communiquer avec la maquette, celui-ci le signale par un message d’erreur :

Comment régler ce problème ?

1) En mode expert, se connecter sur « Maquette » puis « Configuration de la Connexion aux maquettes »

2) L’utilisateur a le choix entre une connexion directe par le port USB, qui émule une liaison série, ou bien une connexion via le réseau Ethernet au serveur. Nous allons choisir Connexion directe via le port série.

3) Pour valider vos changements, cliquez sur le bouton « Valider et enregistrer ». Pour quitter sans prendre en compte d’éventuels changements, cliquez sur le bouton « Abandonner les changements et quitter ».

Remarque importante : pour prendre en compte les changements , il est

conseillé de quitter le logiciel « organigram » puis de le relancer.

Pour la connexion via le port série, il faut sélectionner le port sur lequel le câble usb est connecté, puis régler celui ci avec les paramètre suivants :

Vitesse : 9600 Nombre de bits : 8 Parité : None Bit stop : 1

44

CREATION D'UNE MAQUETTECREATION D'UNE MAQUETTE

1) Cliquez sur le menu "Maquette" puis sur "Création d'un plugin pour une nouvelle maquette"

1

2) Complétez le champ "ID de la maquette" (6 caractères maximum) : c'est l'identifiant qui sera programmé dans l'interface de la maquette et qui permettra de la reconnaître.

3) Le champ "Nom Complet de la maquette" permet d'entrer un descriptif plus long de celle-ci.

4) Sélectionner une carte d'interface en faisant défiler la liste.

Une fois ces trois champs renseignés, cliquez sur le bouton "Continuer la

configuration matériel"

23

4

Un nouvel onglet s'affiche : 5) Cliquez sur l'onglet « Configuration matériel »

6) Sélectionnez la carte d'interface que vous souhaitez utiliser dans la liste déroulante.

Par exemple sélectionner la carte EASYCON1 : celle-ci s'affiche sur la partie de droite de l'écran. Sur la partie gauche, une liste des cartes d'entrée/sortie disponibles s'affiche.

5

6

7) Il vous suffit de « prendre » une carte de la liste de gauche pour la glisser et la déposer sur une des broches de la carte d'interface de la partie de droite. Les broches sont représentées par les petites images. En passant une carte au-dessus d’une broche, on peut immédiatement savoir si cette broche est compatible ou non avec la carte d'entrée sortie sélectionnée :

indique que cette broche ne convient pas à votre carte d'entrée sortie.

indique que cette broche convient, vous pouvez déposer votre carte d'entrée/sortie.

55

7

8) Lorsque vous déposez une carte sur une broche, une nouvelle fenêtre s'ouvre pour vous permettre de configurer les actions et/ou les tests qui seront disponibles dans la création de vos organigrammes.Par exemple, en déposant un bouton poussoir rouge sur la broche J-11, la fenêtre ci-dessous apparaîtra :

8) Vous pouvez activer ou désactiver une action ou un test en cliquant sur le symbole ou 9) Vous pouvez personnaliser le libellé de toute Action/Test en cliquant dessus puis en l’éditant. 10) Une fois vos actions et tests correctement configurés, vous pouvez valider et connecter votre carte en cliquant sur le bouton « Connecte la carte et valide les réglages ».

11) Répéter cela pour toutes les broches utilisées par votre maquette. Une fois toutes les broches configurées,

12) cliquez sur le bouton Programmer le plan de brochage dans la carte Arduino. Patienter durant la programmation. Une fois celle-ci réalisée, la carte d’interface a été personnalisée selon vos souhaits.

89

10

12

Pour les parties en pointillés, relire les Pour les parties en pointillés, relire les cas particuliers du Cahier 0.cas particuliers du Cahier 0.

66

ATTENTION !Pour programmer un plan de brochage dans une carte, il faut qu’une

carte soit connectée (point vert dans la barre de menu).

Voici ce que donne la programmation de notre interface :

Vous n'avez plus ensuite qu'à connecter les cartes à l'interface grâce aux cordons jack :

77

MODIFICATION D’UNE MAQUETTEMODIFICATION D’UNE MAQUETTE

1) Cliquez sur le menu Maquette puis sur Charger le plugin d’une maquette en mémoire.

2) Confirmez que c’est bien cela que vous désirez faire en cliquant sur Oui puis sélectionnez la maquette à charger en mémoire :

2

1

3) Sélectionnez la maquette à charger puis validez votre choix.3

4) Cliquez sur Maquette puis Modifier un plugin.

5) Choisissez votre interface dans la liste.

6) Modifiez votre maquette.4

5

6

7

7) ATTENTION : N'OUBLIEZ PAS DE PROGRAMMER LE PLAN DE BROCHAGE DANS LA CARTE ARDUINO pour que les modifications soient prises en compte et REDEMARRER LE LOGICIEL ORGANIGRAM !

888) N'oubliez de Valider les paramètres.

Connexion à la maquette P.2Démarrer un organigramme P.3Ajouter une action P.4Ajouter un test P.5Relier deux nœuds par un fil P.6Ajouter une temporisation P.7Exécuter un organigramme P.8Transférer un organigramme dans l’interface P.9Gérer les organigrammes en mémoire P.10Ouvrir un organigramme existant P.11Sauvegarder un organigramme P.12Imprimer un organigramme P.13L’arrêt d’urgence d’un organigramme P.14


Cahier 2Cahier 2éditer des organigrammes sur le logicieléditer des organigrammes sur le logiciel

TutorielTutoriel

Vous avez préparé les éléments de votre maquette et créé le plugin pour la piloter, ce cahier 2 va vous montrer comment piloter votre maquette en éditant des organigrammes simples et en les exécutant.

Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 France

cahier_2_edition_organigram.odg

11


1) Connecter l'interface Easycon à l'ordinateur via le câble USB et lancer le logiciel en cliquant sur l'icône :

2) Cet écran apparaît. Il faut vous connecter à la maquette en cliquant sur la « roue dentée » :

2

3) Le nom de la maquette apparaît et le centre de la « roue dentée » devient vert : 3

4) Cliquer sur le bouton « Démarrer un nouvel organigramme ».

5) Une boîte de dialogue apparaît. Cliquer sur « OUI ».

6) Une boîte de dialogue apparaît. Vous devez retrouver grisée le nom de la maquette. Si ce n'est pas le cas appeler le professeur.

7) Sélectionner le module (s'il y en a un) que vous devez programmer.

Partie développée dans le cahier 4


6

7

8

Vous allez pouvoir maintenant éditer votre organigramme.22

DEMARRER UN ORGANIGRAMMEDEMARRER UN ORGANIGRAMME

1) Cliquer sur « Début de l'organigramme ».

1

Zone graphique

2) Déplacer votre souris dans la zone graphique pour voir apparaître la case « Début ». Cliquer au centre de la zone pour la positionner :

2

3) Une barre d'outils apparaît :

3

33

AJOUTER UNE ACTIONAJOUTER UNE ACTION1) Cliquer sur pour ajouter une action :

1

2) Cliquer sur l'action que vous désirez :

3) Valider en cliquant sur « OK ».

2

3

4) La case « action » apparaît dans la zone graphique.

ATTENTION :ne pas cliquer avec le bouton gauche de la souris.4

5

5) Déplacer cette case jusqu'au nœud rouge puis cliquer pour la positionner :

44

1) Cliquer sur ou pour ajouter un test. La différence entre les deux est la branche NON qui sera à droite ou à gauche :

AJOUTER UN TESTAJOUTER UN TEST

2) Cliquer sur le test que vous désirez :

2

4) La case « test » apparaît.

ATTENTION :ne pas cliquer avec le bouton gauche de la souris.

5) Déplacer cette case jusqu'au nœud rouge puis cliquer pour la positionner.

4

3) Valider en cliquant sur « OK ». 3

5

55

1

RELIER DEUX NOEUDS PAR UN FILRELIER DEUX NOEUDS PAR UN FIL

1) Cliquer sur pour ajouter un fil entre deux nœuds rouges.

1

2) Sélectionner le nœud de départ en cliquant dessus avec le bouton gauche de la souris. Lorsque vous survolez un nœud, le curseur, qui est une croix, devient un carré bleu.

3) Tirer le fil dans la direction souhaitée et valider ce premier segment en cliquant à nouveau sur le bouton gauche de la souris. Procédez ainsi jusqu’à arriver sur le nœud final. Un clic avec le bouton gauche de la souris sur un nœud termine automatiquement l’édition du fil.

2

3

Nœud de départ

Nœud d'arrivée

Depuis la version 2.4 d'organigram, les nœuds possèdent une flèche de

direction66

SI VOTRE PROGRAMME

DEPASSE L’ECRAN, pour

l’instant il n’y a pas d’ascenseur de

défilement : le clic-droit de la souris

permet de déplacer l’organigramme

dans la zone d'affichage !

AJOUTER UNE TEMPORISATIONAJOUTER UNE TEMPORISATION

1) Cliquer sur pour ajouter une case « temporisation ».

1

2) Cette boîte de dialogue apparaît : Saisir la valeur de votre temporisation.

ATTENTION :C'est exprimé en millisecondes (ms)1s = 1000ms

Par exemple, entrez la valeur 1000 pour une temporisation de 1 seconde.

3) Valider en cliquant sur le bouton OK.

2

3

4) La case « temporisation » apparaît dans la zone graphique.

ATTENTION :ne pas cliquer avec le bouton gauche de la souris.

4

5) Déplacer cette case jusqu'au nœud rouge puis cliquer pour la positionner.

5

77

EXECUTER UN ORGANIGRAMMEEXECUTER UN ORGANIGRAMME

Votre organigramme vous semble prêt ? Vous allez pouvoir tester son exécution.

1) Cliquer sur le bouton « Exécuter ».

1

2) Si tout se passe bien, un rectangle noir apparaît en clignotant qui va attendre les changement des capteurs pour avancer. Ceci vous permettra donc de voir si votre organigramme fonctionne bien et, dans le cas contraire, vous indiquer où il bloque.

3) Si le rectangle apparaît mais ne clignote pas, c'est qu'un problème se présente.

Vérifier que :- votre maquette est bien connectée en USB (la roue dentée apparaît en vert)- vos prises jacks sont bien enfoncées.

ATTENTION : si vous manipulez une prise Jack pendant que vous éditez votre organigramme, il y aura un problème pendant l’exécution (voir la page Précautions du cahier 0).

88

99

TRANSFERER UN ORGANIGRAMME EN MEMOIRETRANSFERER UN ORGANIGRAMME EN MEMOIREL'interface est capable d’interpréter un organigramme de manière autonome. Cet organigramme pourra donc s’exécuter sans l’aide de l’ordinateur et de manière totalement automatique au démarrage de la carte. Pour cela il faut compiler l’organigramme et le transférer dans un des slots mémoire de la carte. En mode expert uniquement.

Pré-requis : l'extension mémoire de votre interface doit être configurée (voir cahier 0 page 8). L'organigramme à transférer a été exécuté et validé.

1) Cliquer sur .

2) Cliquer sur « Oui » .

1

2

3) Cliquer sur un n° de slot de votre mémoire. Vous pouvez écraser un organigramme déjà existant.

4) Saisir un nom de programme(8 caractères maxi).

5) Rendre actif ou non le programme.

6) Pour que les programmes actifs s’exécutent automatiquement à chaque démarrage de la carte, cocher cette case.

7) « Validez la cible ».

3

4 5

6

7

8) Le programme se charge dans la carte.

Vous pouvez ensuite débrancher le câble USB qui relie l'interface à l'ordinateur,et alimenter l'interface en 12V (bloc de 4 piles de 1,5V).

GERER LES ORGANIGRAMMES EN MEMOIREGERER LES ORGANIGRAMMES EN MEMOIRE

1

1) En mode expert : cliquer sur « Option » puis « Configuration Slots mémoire » .

2) Cliquer sur « Gestion des slots ». Vous allez retrouver la liste de vos organigrammes en mémoire.

3) Vous pouvez les rendre « actif » ou « inactif » en cliquant sur l’icône placé avant le numéro du slot dans la colonne actif

- Actif :- Inactif :

2

3

4) Vous pouvez faire exécuter ou non les organigrammes au démarrage de l'interface en cliquant sur « Activer l'Autorun » ou « Désactiver l'Autorun »

4

5) Vous ne pouvez pas supprimer un organigramme de la mémoire mais vous pouvez le remplacer en l'écrasant.

5) Pour supprimer tous les organigrammes en mémoire, cliquer sur l'onglet « Configuration Mémoire ».

6) Formater les mémoires.

7) « Valider les modifications et quitter ».

8) Reconnecter la carte avec la roue dentée.

5

6

7

CONSEIL : toujours rendre inactifs les organigrammes lorsque vous êtes connectés avec l'USB sur votre carte.

1010

OUVRIR UN ORGANIGRAMME EXISTANTOUVRIR UN ORGANIGRAMME EXISTANT

1) Cliquer sur pour ouvrir un organigramme.1

2) Au besoin, sélectionner le dossier désiré dans l'arborescence.

3) Sélectionner le fichier désiré.

4) Cliquer sur Ouvrir.

2

3

4

Le diagramme se charge et s'affiche dans la zone graphique :

1111

1) Cliquer sur pour ouvrir un organigramme.1

2) Au besoin, sélectionner le dossier désiré dans l'arborescence.

3) Saisir un nom de fichier.

Rappel : un nom de fichier doit nous renseigner du contenu et de l'auteur.

4) Cliquer sur Enregistrer.

2

3

4

SAUVEGARDER UN ORGANIGRAMMESAUVEGARDER UN ORGANIGRAMME

1212

IMPRIMER UN ORGANIGRAMMEIMPRIMER UN ORGANIGRAMME1) Cliquer sur Fichier puis « Configuration de l'imprimante ».

1

2) Sélectionner la bonne imprimante et surtout l'orientation.Cliquer sur OK.

2

3

3) Cliquer sur Fichier puis « Aperçu avant impression ».

4) A l'aide du curseur « Zoom », adapter la taille de l'organigramme au format de la feuille.

4

5) Cliquer sur « Imprimer ».

6) Régler les propriétés d'impression puis cliquer sur OK.

5

6 1313

L’ARRET D’URGENCE D’UN ORGANIGRAMMEL’ARRET D’URGENCE D’UN ORGANIGRAMME

1) Lorsque vous allez cliquer sur l'arrêt d'urgence de l'organigramme, il se peut que certaines actions ne s'arrêtent pas comme vous le vouliez.

Exemple : un moteur fait avancer une barrière et à l'arrêt d'urgence tout doit s'arrêter.

Vous allez pour cela programmer un code d'arrêt d'urgencelorsque vous créez votre maquette !

2) Saisir le code qui va correspondre à l'action qui va se déclencher lors de l'arrêt d'urgence. Aidez vous de la colonne « code ».

Exemple : le code M13000 correspond à l'arrêt du moteur.

2

1


cahier_2_edition_organigram.odg

1414


Cahier 3Cahier 3connecter plusieurs ordinateursconnecter plusieurs ordinateurs

TutorielTutoriel

Vous avez jusqu'à présent utilisé votre matériel sur un seul poste avec une connexion directe à la carte d’interface via le câble USB (émulation port série).

Ce 3ème cahier va vous permettre de découvrir le fonctionnement du logiciel Organigram en mode « client-serveur » et ainsi pouvoir connecter plusieurs ordinateurs par un réseau local.

Sommaire :

Introduction aux différents modes de connexionConfiguration du poste serveurConfiguration du poste clientConseils - Précautions

P.2P.3P.5P.6


cahier_3_serveur.odg

11

INTRODUCTION AUX DIFFERENTS MODES DE CONNEXIONINTRODUCTION AUX DIFFERENTS MODES DE CONNEXION

L’utilisateur a le choix entre une connexion directe par le port USB, qui émule une liaison série, ou bien une connexion via le réseau Ethernet au serveur. Les schémas ci-dessous résument les différents types de connexion possibles :

1) La connexion directe à la carte d’interface via le câble USB (émulation port série) :

2) La connexion Ethernet à la carte d’interface du serveur :

Un poste, n’importe lequel, est arbitrairement déclaré comme « le serveur » et connecté par USB à l’interface arduino.

Tous les ordinateurs sont en réseau local.

22

CONFIGURATION DU POSTE SERVEURCONFIGURATION DU POSTE SERVEUR

1) Avant de commencer, il faut connaître l'adresse IP locale de ce « serveur ». Pour la connaître :

– cliquer sur Démarrer – « Exécuter »– taper « cmd » (une fenêtre apparaît)– taper « ipconfig » à la fin de la dernière ligne de cette

fenêtre

Vous pouvez consulter l'adresse IP de votre ordinateur : notez la pour la suite.

2) Connecter la carte Arduino et lancer le logiciel Organigram.

3) Se connecter en mode « Expert »

4) Cliquer sur «Serveur » puis « Lancer le serveur »

5) Un premier message apparaît : cliquer sur OK.

6) Un deuxième message apparaît : cliquer sur OK.

7) Cliquer sur « Options » puis « Paramètres de connexion ».

8) Renseigner la « Configuration du port série » si vous utilisez un nouveau poste :

4

5

6

7

8

9) Dans « Configuration TCP/IP », saisir l'adresse du serveur que vous avez noté.

10) Valider et enregistrer.

9

10

11) A l'apparition de cette fenêtre, cliquer sur Oui.

11

33

12) Lancer le serveur :

13) Un premier message pourrait apparaître. Vérifier que votre carte est bien connectée et que dans la configuration du serveur le bon port est sélectionné.

Cliquer sur OK.

12

13

14) Si votre pare-feu Windows est bien actif, une fenêtre va s'afficher. Cliquer sur « Débloquer »

14

15) Quand tout est paramétré, le serveur se lance.« Port série » et « Serveur » doivent être actifs et les boutons doivent être verts.15

44

CONFIGURATION DU POSTE CLIENTCONFIGURATION DU POSTE CLIENT

1) Installer logiciel Organigram normalement et l'enregistrer.

2) Lancer le logiciel et se connecter en mode « Expert ».

3) Cliquer « Maquette » puis « Configuration de la Connexion aux maquettes » :

3

4) Sélectionner « Connexion via TCP /IP à un serveur » et saisir l'adresse IP de votre serveur.

5) N'oublier pas de « Valider et enregistrer » :

4

6) Un message apparaît pour vous demander de relancer Organigram, cliquer sur OUI :

5

67) Organigram se relance. Vous pouvez vous connecter à la maquette présente sur votre serveur (le serveur doit être lancé) à l'aide de la roue dentée :

7

VOUS POUVEZ MAINTENANT EDITER ET EXECUTER VOS ORGANIGRAMMES SUR UN NOMBRE ILLIMITE DE POSTES.

55

CONSEILS - PRECAUTIONSCONSEILS - PRECAUTIONS

L'intérêt de ce mode de connexion est aussi de pouvoir modifier une maquette en fonction de la demande des élèves pendant une activité.

7) les élèves reprennent leur travail avec les nouvelles modifications.

ATTENTION SI VOUS AVEZ MANIPULE LES CORDONS JACK (BRANCHER-DEBRANCHER) !

Avant de relancer le serveur, il faut :- quitter le logiciel,- déconnecter l'alimentation de la carte,- reconnecter l'alimentation de la carte,- lancer le logiciel,- se connecter en mode expert,- lancer le serveur.


cahier_3_serveur.odg

66

Mais attention :

1) demander aux élèves de bien enregistrer leur organigramme

2) arrêter le serveur (bouton rouge)

3) débrancher l’alimentation de votre maquette si vous avez besoin de modifier le câblage (voir le cahier 0 p.21)

4) modifier votre maquette (voir le cahier 1 p.8)

5) relancer le serveur

6) demander aux élèves de cliquer sur la roue dentée


Cahier 4Cahier 4piloter plusieurs modules d'une piloter plusieurs modules d'une

maquette globalemaquette globale

Un des atouts du logiciel Organigram est de gérer une "maquette globale" qui peut contenir différents "modules" indépendants les uns des autres. Plusieurs groupes d'élèves peuvent travailler simultanément et de manière indépendante sur tel ou tel module de la maquette globale.

Sommaire :

Introduction à la gestion d'une maquette globaleCréation d'une maquette avec des modulesConnexion à la maquette

P.2P.3P.5


cahier_4_maquette_globale.odg

11

TutorielTutoriel

Un exemple d'une maquette globale constituée de 3 modules

Module« porte coulissante »

Module « plate-forme élévatrice »

Module « portail battant »

Interface

Module ou maquette ???

Module« porte coulissante »

Module « plate-forme élévatrice »

Module « portail battant »

Interface

INTRODUCTION A LA GESTION D’UNE MAQUETTE GLOBALEINTRODUCTION A LA GESTION D’UNE MAQUETTE GLOBALE

Actions TestsCréation de la maquette

Lors de la création de la maquette globale, sans notion de module, il y aurait 11 cartes d'entrée-sortie, 17 tests, 11 actions à faire gérer par les élèves !

Mais lors du travail en îlots, chacun ne s'occupera de la programmation que d'un seul module.

Nous allons donc voir comment faire pour que les élèves ne voient que les tests et actions de leur module à programmer. 22

Dans notre exemple, on désigne par le terme « maquette » l’ensemble complet, donc dans le logiciel on chargera le plugin de cette maquette, mais celui-ci désigne chaque partie indépendante par le terme « module » (voir photo ci-dessus).Ce n’est qu’un vocabulaire lié au niveau d’étude : si la maquette est simplement la porte coulissante, le prof peut préparer un module « ouverture de la porte » + un module « fermeture de la porte » + un module « télécommande » + ...

CREATION D’UNE MAQUETTE AVEC DES MODULESCREATION D’UNE MAQUETTE AVEC DES MODULES(en mode expert)(en mode expert)

Nous allons reprendre la création d'une maquette, comme vu dans la cahier 1 P.5.

1) Cliquez sur le menu "Maquette" puis sur "Créer un plugin pour une Nouvelle maquette" :

12) Complétez le champ "ID de la maquette" (6 caractères maximum) : c'est l'identifiant qui sera programmé dans l'interface de la maquette et qui permettra de la reconnaître.

3) Le champ "Nom Complet de la maquette" permet d'entrer un descriptif plus long de celle-ci.

4) Ajoutez les modules que vous voulez créer.

5) Sélectionnez une carte d'interface en faisant défiler la liste. Une fois ces trois champs renseignés, cliquez sur le bouton "Continuer la configuration

matériel".

23

5

Un nouvel onglet s'affiche : 6) Cliquez sur l'onglet« Configuration matériel ».

7) Sélectionnez la carte d'interface que vous souhaitez utiliser dans la liste déroulante. Par exemple, sélectionnez la carte EASYCON1. Celle-ci s'affiche sur la partie de droite de l'écran. Sur la partie gauche, une liste des cartes d'entrée/sortie disponibles s'affiche.

6

7

8) Il vous suffit de « prendre » une carte de la liste de gauche pour la glisser et la déposer sur une des broches de la carte d'interface de la partie de droite. Les broches sont représentées par les petites images. En passant une carte au-dessus d’une broche, on peut immédiatement savoir si cette broche est compatible ou non avec la carte d'entrée sortie sélectionnée :

indique que cette broche ne convient pas à votre carte d'entrée/sortie.

indique que cette broche convient, vous pouvez y déposer votre carte d'entrée/sortie.

4

33

8

9) Lorsque vous déposez une carte sur une broche, une nouvelle fenêtre s'ouvre pour vous permettre de configurer les actions et/ou les tests qui seront disponibles dans la création de vos organigrammes.Par exemple, en déposant un bouton poussoir vert sur la broche J-11, la fenêtre ci-dessous apparaîtra :

10) Vous pouvez activer, ou désactiver, une action ou un test en cliquant sur le symbole ou 11) Vous pouvez personnaliser le libellé de toute Action/Test en cliquant dessus puis en l’éditant. 12) Vous allez choisir le module dans lequel vous voulez que cette carte soit associée.

13) Une fois, vos actions et tests correctement configurés, vous pouvez valider et connecter votre carte en cliquant sur le bouton.

14) Répétez cela pour toutes les broches utilisées par votre maquette. Une fois toutes les broches configurées,

15) cliquez sur le bouton Programmer le plan de brochage dans la carte Arduino. Patientez durant la programmation. Une fois celle-ci réalisée, la carte d’interface a été personnalisée selon vos souhaits.

1011

13

12

12

44

2) Cet écran apparaît. Il faut vous connecter à la maquette en cliquant sur la « roue dentée » :

2

3) Le nom de la maquette apparaît et le centre de la « roue dentée » devient vert : 3

4) Cliquer sur le bouton « Démarrer un nouvel organigramme ».

5) Une boîte de dialogue apparaît : cliquer sur « OUI ».

6) Une boîte de dialogue apparaît. Vous devez retrouver grisé le nom de la maquette. Si ce n'est pas le cas appeler le professeur.

7) Sélectionner le module que vous devez programmer.


6

7

8

Chaque îlot peut donc éditer et exécuter indépendamment chaque module.

1) Lancer le logiciel.



cahier_4_maquette_globale.odg

55

Notice technique de la carte Easycon1-Rev00

Contenu du kit de base

1 Circuit imprimé ( Réf : EASYCON1-REV00 ) 20 Embases jacks stéréo 2.5mm 1 Header 6 broches 5 Header 8 broches 1 Header 2 x 18 broches 1 Bouton poussoir miniature

Montage du kit de base

1) Souder le Header 2 x 18 broches 2) Souder les 5 Headers 8 broches ( voir astuce au point 6 )

3) Souder le Header 6 broches 4) Souder le bouton poussoir miniature (S1)

5) Souder les 20 embases jack 2.5mm

6) ASTUCE : Souder en premier une broche centrale de chaque header. Vérifier l’alignement du header ( En ne soudant qu’une broche, il est encore possible de rectifier un mauvais alignement ). Une fois le header correctement aligné, souder les autres broches.

Broches de l’Arduino Mega utilisées par la carte Easycon1-rev00

Le schéma ci-dessus permet de connaître les broches de l’Arduino Mega utilisées par l’interface Easycon1 :

• Les broches marquées en vert, sont celles qui sortent sur une des embases jack 2.5mm de l’interface Easycon1

• Les broches marquées en bleu, sont utilisées par l’interface Easycon1 à condition qu’elle soit équipée de l’extension « Commande de 2 moteurs CC pour Easycon1 » . Il s’agit d’un kit de composants additionnels qui permet d’ajouter à la carte Easycon1 la capacité de commander deux petit moteurs CC ( en vitesse et en direction ).

• Les broches marquées en rouge, sont réservées pour des utilisations particulières ( module sans fil Xbee et Bus I2C ). Un kit composant « Mémoire EEPROM externe pour Easycon1 » permet d’ajouter à l’interface deux mémoires EEPROM externes I2C (Bank0 et Bank1) permettant d’y stocker vos programmes compilés.

Prise sur Easycon1 Broche correspondante sur l’Arduino Mega

Capacité de la broche

J-A0 A0 Sortie Numérique / Entrée Numérique / Entrée Analogique / Entrée Télécommande IR










J-6 6 Sortie Numérique / Entrée Numérique / Sortie PWM / Entrée Télécommande IR






J-16 16 ( TX2 ) Sortie Numérique / Entrée Numérique / Sortie Servo-Moteur / Entrée Télécommande IR

J-17 17 ( RX2 ) Sortie Numérique / Entrée Numérique / Sortie Servo-Moteur / Entrée Télécommande IR

J-18 18 ( TX1 ) Sortie Numérique / Entrée Numérique / Sortie Servo-Moteur / Entrée Télécommande IR

J-19 19 ( RX1 ) Sortie Numérique / Entrée Numérique / Sortie Servo-Moteur / Entrée Télécommande IR

• Les broches 12,13, 52 et 53 de l’arduino Mega sont réservées par la carte EASYCON1 pour l’extension « commande de deux moteurs cc »

• Les broches 20 et 21 de l’arduino Mega sont réservées par la carte EASYCON1 pour l’extension « Mémoire EEPROM externe sur bus I2C »

Extension « Commande de deux moteurs cc pour carte EASYCON1 » En ajoutant les composants listés ci-dessous à votre carte Easycon1, vous lui adjoindrez la possibilité de commander deux petits moteurs courant continu ( en direction et en vitesse ). R1, R2, R3, R4 : Résistance 1/4w 100 KΩ C1 : Condensateur 10nF C2 : Condensateur électrochimique polarisé 100 µF C3, C4 : Condensateur 100nF IC2 : L293D IC3 : 74HCT00N JP1 : Header 2x2 broches avec deux straps amovibles X1 : Connecteur à vis 6 broches à bas profil. Les broches de l’arduino Mega réservées pour la commande des deux moteurs sont : Broche 13 : PWM Moteur A Broche 52 : DIR Moteur A Broche 12 : PWM Moteur B Broche 53 : DIR Moteur B Connecter les moteurs comme sur le schéma ci-dessous :

On peut sélectionner différentes sources pour l’alimentation des deux moteurs à l’aide du Header 2x2 broches référencé JP1 et de deux straps amovibles selon le tableau ci-dessous :

Position des straps amovibles

Source d’alimentation sélectionnée

Si aucun strap n’est positionné, les moteurs ne sont pas alimentés et ne pourront pas tourner. Aucune tension n’est présente entre les broches Ext et Gnd du connecteur X1

Les moteurs sont alimentés par la tension Vin présente sur l’entrée alimentation de la carte Arduino Mega. Aucune tension n’est présente entre Ext et Gnd du connecteur X1

Les moteurs sont alimentés par la tension Vin présente sur l’entrée alimentation de la carte Arduino Mega. Cette tension Vin est également disponible entre Ext et Gnd du connecteur X1 pour alimenter d’autres montages si nécessaire.

Les moteurs sont alimentés par une source externe qu’il faudra connecter entre les broches Ext ( + ) et Gnd ( – ) du connecteur X1.

Extension « Mémoire EEPROM externe pour carte EASYCON1 » En ajoutant les composants listés ci-dessous à votre carte Easycon1, vous lui adjoindrez la possibilité de stocker vos organigrammes compilés dans deux mémoires externes différentes. R5 : Résistance 1/4w 100 KΩ R6,R7 : Résistances 1/4w 4,7KΩ ( Voir remarque ci-dessous ) C5,C6 : Condensateur 100nF IC4, IC5 : Mémoire EEPROM I2C 24C256 ou à capacité plus petite ( 24C128, 24C64 24C32, 24C16, 24C08 … ) Les deux emplacements mémoires sont référencés « Bank0 » et « Bank1 ».

Remarque : Les résistances R6 et R7 sont les résistances de « Pull up » du bus I2C. Elles doivent être présente qu’une seule fois sur le bus I2C pour que celui-ci fonctionne. Ne pas monter les résistances de « pull up » R6 et R7 si elles ont déjà été montées sur une carte EASYCON2 ou EASYCON3 !

Domotique et robotique arduino en 4ème et 3ème

Propositions de matérielsPropositions de matérielsFaut il dimensionner les besoins en plastique pour chaque maquette ??? Qui s'en occupe.... ??

PPLASTIQUELASTIQUE ETET USINAGEUSINAGE

euh, ben là chacun fait ce qu'il veut...

EETT LELE RESTERESTE ??

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Capteurs et actionneursTechnoZone51 : http://www.techno-zone-51.fr/5-carte-

Câbles jack stéréo d.2,5mm l=90cmTechnoZone51 : http://www.techno-zone-51.fr/accessoires/12-cordons-jack-25mm-stereo-male-male.html1,80 € TTC hors frais de port

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ou_acheter_quoi.odtou_acheter_quoi.odt Page Page 11//22

MatérielsMatériels

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http://www.techno-zone-51.fr/accessoires/12-cordons-jack-25mm-stereo-male-male.html



http://www.techno-zone-51.fr/5-carte-

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Domotique et robotique arduino en 4ème et 3ème

Propositions de matérielsPropositions de matériels

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Servo-moteur

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X8,97 €

ou8,49 €

5,20 € X

Moteur miniature 5V

1,14 € 1,14 € 0,63 € 0,61 €

Motoréducteur(pignons acier plus solides !)

X X 10,20 € 12,56 €

Bague d'arrêt pour axe D.4 motoréducteur

? ? 9,6 € ?

ou_acheter_quoi.odtou_acheter_quoi.odt Page Page 22//22

MatérielsMatériels

http://www.a4.fr/bague-aluminium-darret-de-roue-pour-axe-d4-mm-ext-21-mm_p3437.html

http://www.technologieservices.fr/fr/a-a1000007689-edc1000003/article/MOT918D-Motoreducteur-1-5-3v-250-1.html

http://www.a4.fr/moto-reducteur-rapport-2501-3v-axe-d4-mm-918d25011_p3751.html

http://www.technologieservices.fr/fr/a-a1002753-edc1000003/article/MC50-Moteur-courant-continu-miniature.html

http://www.a4.fr/moteur-d21mm-arbre-2mm_p1235.html

http://www.polydis.fr/epages/8d7c81fe-552a-11e0-822f-000d609a287c.sf/fr_FR/?ObjectPath=/Shops/8d7c81fe-552a-11e0-822f-000d609a287c/Products/K6N001X022

http://www.jeulin.fr/fr/a-a1032622-edc1000003/article/31562184-Moteur-miniature-a-courant-continu.html

http://www.a4.fr/moto-reducteur-rapports-variables_p1011.html

http://www.polydis.fr/epages/8d7c81fe-552a-11e0-822f-000d609a287c.sf/fr_FR/?ObjectPath=/Shops/8d7c81fe-552a-11e0-822f-000d609a287c/Products/ENS90010

http://www.polydis.fr/epages/8d7c81fe-552a-11e0-822f-000d609a287c.sf/fr_FR/?ObjectPath=/Shops/8d7c81fe-552a-11e0-822f-000d609a287c/Products/K6N001X017A

http://www.technologieservices.fr/fr/a-a1000003772-edc1000003/article/SERVO2-Servomoteur-180-S3003.html

http://www.a4.fr/servomoteur-course-180-kg-cm_p3820.html

http://www.jeulin.fr/fr/a-a1000000000-edc1000003/article/31526384-Servomoteur.html

http://www.a4.fr/cordon-stereo-5mm-male-male-sortie-droite-metres-noir_p3387.html

MONTAGE PLATE FORME ELEVATRICE2 Joncs d4mm L100Plié

Jonc d6mm L100

2 Joncs d6mm L20Il en manque un sur la photo

1) Insérer les 2 joncs d6

2) Assembler les pièces

3) Insérer le grand jonc

4) Assembler les pièces

5) Placer sur le socle et visser et insérer les joncs pliés

6) Visser la liaison sur le servo qui va permettre de passer de la rotation à la translation.

7) A vous de régler la position du servo moteur et son support

Vous aurez vu que ce n'est pas la maquette finale (prototype) mais c'est le même encombrement

REALISATION PORTE COULISSANTE

MOTOREDUCTEUR2 Joncs d4mm L13mm

Socle 400x250

Toutes les autres pièces sont fabriquées en CFAO. 1) Assembler et visser les murs sur les socles

2) Insérer les 2 joncs dans les trous de la porte en les faisant dépasser

3) Créer la liaison glissière entre la porte et le rail

4) Fixer le moteur, pignon, crémaillère

4ème arduino + shield

Documents

Transcript of 4ème arduino + shield