CI 3 :Le deuxième concept en informatique :

"La machine"


Séquence 1 - Séance 3

 

Introduction

L'informatique est le domaine d'activité scientifique et technique concernant le traitement automatique de l'information par des machines.

L'information est traitée par des machines ayant pour objectif de réaliser différentes fonctions. Il est essentielle de comprendre le principe de fonctionnement 'd'une machine'.

La machine doit être alimentée en énergie électrique pour fonctionner.

Nous allons commencer par découvrir le concept d'information.

1. Schéma de principe simplifié :

Cliquer sur l'image pour l'agrandir.

2. Schéma de principe détaillé :

Cliquer sur l'image pour l'agrandir.

La chaîne d'information :

3. Acquérir :

Définition : Acquérir consiste à mesurer, convertir et adapter une information (présence, vitesse, pression, consigne de l'utilisateur...) en un signal électrique à l'aide d'un capteur et à le traduire en signal numérique (la numérisation). Seul un signal numérique peut être exploité et traité par la machine.

permettant d'acquérir les infomations suivantes :   permettant d'acquérir les infomations suivantes :   permettant d'acquérir les infomations suivantes :
Consigne de l’utilisateur (Appuyé ou relâché)>
Présence avec contact ou absence>
Consigne de l’utilisateur à distance >
Présence aimantée ou absence>
Passage sans contact ou absence>
Présence sans contact ou absence>
Surface sombre ou surface claire>
Niveau d’eau>
etc...

Luminosité>

Humidité>

Vitesse du vent >

Température>

Plusieurs consignes de l’utilisateur (4 positions)>

Pression de l’eau>

Son>

Pression de l’air>
etc...


Vitesse radiale>

Pression sur une manette de jeu >

Mouvement>

Lumière>

4. Traiter :

Définition : Traiter consiste à interpréter un signal numérique pour décider à partir d'un programme. Cette fonction est assurée par le « cerveau » du système : le microcontrôleur qui donnera des ordres aux actionneurs.


Microcontrôleur et programmes. Cliquer sur l'image pour plus d'informations.

5. Communiquer :

Définition : Communiquer consiste à envoyer une information à l’utilisateur ou un ordre aux actionneurs
.

Avec l'utilisateur (les interfaces ) :

 

 

Avec les actionneurs (avec conducteurs):

 

Avec les actionneurs (sans conducteurs):


La chaîne d'énergie :

C’est la partie qui transforme l’énergie pour obtenir l’action voulue, en exécutant les ordres reçus. Mais pour ce faire, elle consomme de l’énergie (souvent électrique) pour la convertir sous une autre forme d'énergie.
Il existe différentes formes d’énergie (éolienne, solaire, mécanique, musculaire, électrique, pneumatique, thermique, nucléaire…) (Voir document ressource) qui ne seront pas toutes utilisées directement.
En effet, il est nécessaire de récupérer, modifier, transformer, adapter le flux d’énergie qui se décompose en 4 fonctions :alimenter, distribuer, convertir, transmettre.

6. Alimenter :

La plupart du temps, l’énergie d’entrée est électrique et fournie par un opérateur d’électricité (EDF). Il sera donc, au minimum, nécessaire de brancher le système sur le réseau électrique.
Pour des systèmes embarqués, la fonction alimenter est réalisée par des batteries, des piles ou des panneaux photovoltaïques.

Les différentes alimentations. Cliquer sur l'image pour plus d'informations.

7. Distribuer :

Les composants assurant cette fonction sont des PREACTIONNEURS dont le rôle est de distribuer l’énergie, seulement s’ils en reçoivent l’ordre du microcontrôleur.
L’énergie est de la même forme en entrée et en sortie.

Les composants de distribution. Cliquer sur l'image pour plus d'informations.

8. Convertir :

C'est les actionneurs qui assurent cette fonction. L'actionneur convertit l'énergie électrique sous une autre forme d’énergie utile (déplacement, dégagement de chaleur, émission de lumière...)

Les actionneurs. Cliquer sur l'image pour plus d'informations.

9. Transmettre :

Cette fonction, facultative, est très souvent utilisée pour entrainer les composants mécaniques entre eux. Elle permet de transmettre l'énergie convertie.

Les composants de transmission. Cliquer sur l'image pour plus d'informations.

4. Travail :

En 35 minutes :
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Exercice 1 :

1) Compléter le schéma de principe simplifié et le schéma de principe détaillé de la fiche ci-dessous à l'aide du cours partie 1 et 2.


Exercice 1

Exercice 2 :

Un microcontrôleur est un circuit integré qui rassemble les éléments essentiels d’un ordinateur. Découvrons le fonctionnement d'un ordinateur afin de comprendre les différents éléments d'un microcontrôleur.

1) Visionnez et lisez intégralement l'animation ci-dessous afin de compléter le livre ci-dessous.

Source : www.cea.fr

2) Complétez le livre ci-dessous à l'aide du cours partie 4 et de l'animation, puis enregistrez les différentes pages sur votre evernote à l'aide de Skitch.

Exercice 3 : Les capteurs et les actionneurs

1) Complétez le livre ci-dessous à l'aide du cours partie 3 et 8, puis enregistrez les différentes pages sur votre evernote à l'aide de Skitch.


Exercice 3

Exercice 4: Les modes de transmission avec ou sans fil, le transport du signal.

1) Repérer, par une croix, le mode de transmission du signal utilisé pour les applications de l'exercice 4 ci-dessous à l'aide du cours partie 5.


Exercice 4

Exercice 5: Le bilan

Voici quatre objets techniques. Cliquer sur les images pour plus d'informations et pour une aide.

1) Trouver le schéma de principe détaillé de chaque objet en complétant le livre ci-dessous à l'aide de toutes les parties du cours, puis enregistrez les différentes pages sur votre evernote à l'aide de Skitch.


Exercice 5

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Ressource :

 


Les types d'énergie

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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