Les »Systèmes »Automatisés

L'automatisation »dans »notre »quotidien

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Regardez »autour »de »vous »: »les »systèmes »automatisés »sont »omniprésents »dans »notre »vie »quotidienne. »Le »portail »de »votre »école »qui »s'ouvre »automatiquement, »l'éclairage »public »qui »s'allume »à »la »tombée »de »la »nuit, »le »distributeur »automatique »de »boissons, »l'ascenseur »qui »vous »transporte »d'un »étage »à »l'autre, »le »lave-linge »qui »adapte »son »cycle »en »fonction »du »poids »du »linge... »Tous »ces »systèmes »fonctionnent »sans »intervention »humaine »permanente, »grâce »à »l'automatisation. » » » » » » » » » » » » » » » »

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Comprendre »le »fonctionnement »des »systèmes »automatisés »est »un »pilier »fondamental »de »l'enseignement »de »la »technologie. »Cette »compréhension »permet »aux »élèves »de »décrypter »le »monde »technique »qui »les »entoure »et »de »développer »une »culture »technologique »indispensable »dans »la »société »moderne. » » » » » » » » » » » » » » » »

Une »brève »histoire »de »l'automatisation

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »L'automatisation »n'est »pas »une »invention »récente. »Dès »l'Antiquité, »les »ingénieurs »grecs »et »égyptiens »ont »imaginà »des »mécanismes »automatiques. »Le »célèbre »ingénieur »Héron »d'Alexandrie »(1er »siècle »après »J.-C.) »a »conçu »des »portes »de »temple »qui »s'ouvraient »automatiquement »grâce »à »la »vapeur »d'eau, »et »des »automates »animés »qui »impressionnaient »les »visiteurs »des »temples. » » » » » » » » » » » » » » » »

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Au »XVIIIe »siècle, »Jacques »de »Vaucanson »a »cràà »des »automates »mécaniques »extraordinaires, »dont »un »canard »mécanique »capable »de »manger, »digérer »et »rejeter »de »la »nourriture. »La »révolution »industrielle »du »XIXe »siècle »a »marquà »un »tournant »majeur »avec »l'invention »du »métier »à »tisser »Jacquard, »considéré »comme »l'ancêtre »des »systèmes »programmables »: »il »utilisait »des »cartes »perforées »pour »contrôler »automatiquement »les »motifs »tissés. » » » » » » » » » » » » » » » »

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Le »XXe »siècle »a »vu »l'explosion »de »l'automatisation »industrielle »avec »l'invention »des »automates »programmables »industriels »(API) »dans »les »années »1960, »suivie »par »la »révolution »numérique »qui »a »permis »de »créer »des »systèmes »de »plus »en »plus »intelligents »et »connectés. » » » » » » » » » » » » » » » »

Structure »d'un »système »automatisé

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Tout »système »automatisé, »quelle »que »soit »sa »complexité, »est »composé »de »deux »parties »principales »qui »interagissent »en »permanence »: » » » » » » » » » » » » » » » »

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• La »partie »commande »(PC) »: »c'est »le »à »cerveau »à »du »système. »Elle »reçoit »les »informations, »les »traite »selon »un »programme »prédéfini »et »envoie »des »ordres. »Dans »les »systèmes »modernes, »la »partie »commande »est »généralement »un »microcontrôleur, »un »automate »programmable »ou »un »ordinateur.
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• La »partie »opérative »(PO) »: »c'est »la »partie »qui »agit »physiquement »sur »la »matière »d'œuvre »(l'objet »à »transformer, »déplacer »ou »modifier). »Elle »reçoit »les »ordres »de »la »partie »commande »et »les »exécute »grâce »à »des »actionneurs.
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» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »L'utilisateur »interagit »avec »le »système »via »une »interface »homme-machine »(IHM) »: »boutons, »écrans »tactiles, »télécommandes, »applications »mobiles. »Cette »interface »permet »de »donner »des »consignes »au »système »et »de »recevoir »des »informations »sur »son »état »de »fonctionnement. » » » » » » » » » » » » » » » »

La »chaîne »d'information »: »Acquàrir, »Traiter, »Communiquer

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »La »chaîne »d'information »décrit »le »parcours »de »l'information »dans »le »système »automatisé, »de »sa »captation »à »sa »communication. »Elle »se »décompose »en »trois »fonctions »essentielles »: » » » » » » » » » » » » » » » »

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1. Acquàrir »: »les »capteurs »collectent »des »informations »sur »l'environnement »du »système. »Un »capteur »de »température »mesure »la »chaleur, »un »capteur »de »luminosità »mesure »la »lumière, »un »détecteur »de »présence »identifie »un »mouvement, »un »capteur »de »fin »de »course »détecte »une »position. »Ces »capteurs »transforment »une »grandeur »physique »(lumière, »température, »pression) »en »un »signal »électrique »compréhensible »par »la »partie »commande.
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2. Traiter »: »la »partie »commande »analyse »les »informations »reçues »des »capteurs »et »prend »des »décisions »en »fonction »du »programme »enregistré. »Par »exemple, »si »le »capteur »de »luminosité »indique »qu'il »fait »nuit »ET »que »le »capteur »de »présence »détecte »quelqu'un, »alors »le »programme »ordonne »d'allumer »la »lumière.
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3. Communiquer »: »le »système »transmet »des »informations »à »l'utilisateur »(voyants »lumineux, »afficheurs, »messages »sonores) »et/ou »envoie »des »ordres »à »la »partie »opérative »pour »déclencher »une »action.
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La »chaîne »d'énergie »: »Alimenter, »Distribuer, »Convertir, »Transmettre

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »La »chaîne »d'énergie »décrit »le »parcours »de »l'énergie »dans »le »système, »de »sa »source »jusqu'à »l'action »réalisée. »Elle »se »décompose »en »quatre »fonctions »: » » » » » » » » » » » » » » » »

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1. Alimenter »: »fournir »l'énergie »nécessaire »au »fonctionnement »du »système. »Les »sources »d'énergie »peuvent »être »le »réseau »électrique »(230V), »des »batteries, »des »piles, »des »panneaux »solaires »ou »même »l'énergie »pneumatique »(air »comprimé).
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2. Distribuer »: »gérer »la »distribution »de »l'énergie »vers »les »différents »composants »du »système »au »bon »moment. »Les »contacteurs, »les »relais »et »les »variateurs »de »vitesse »assurent »cette »fonction »en »ouvrant »ou »fermant »les »circuits »d'alimentation »sur »ordre »de »la »partie »commande.
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3. Convertir »: »transformer »l'énergie »d'une »forme »à »une »autre »grâce »aux »actionneurs. »Un »moteur »électrique »convertit »l'énergie »électrique »en »énergie »mécanique »de »rotation. »Un »vérin »pneumatique »convertit »l'énergie »de »l'air »comprimé »en »mouvement »linéaire. »Une »résistance »chauffante »convertit »l'énergie »électrique »en »énergie »thermique.
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4. Transmettre »: »adapter »et »transmettre »le »mouvement »produit »par »l'actionneur »à »l'effecteur »(l'élément »qui »agit »directement »sur »la »matière »d'œuvre). »Les »engrenages, »les »poulies-courroies, »les »vis-écrous »et »les »bielles-manivelles »sont »des »mécanismes »de »transmission »courants.
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Les »capteurs »: »les »sens »du »système

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Les »capteurs »sont »les »à »organes »des »sens »à »des »systèmes »automatisés. »En »classe, »nous »étudions »les »principaux »types »de »capteurs »et »leurs »applications »: » » » » » » » » » » » » » » » »

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• Capteurs »de »contact »(fin »de »course) »: »détectent »le »contact »physique »avec »un »objet. »Utilisés »pour »détecter »les »positions »extrêmes »d'un »mécanisme »(portail »ouvert/fermé).
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• Capteurs »de »présence »infrarouge »: »détectent »la »chaleur »émise »par »un »corps »humain. »Utilisés »pour »l'éclairage »automatique »et »les »alarmes.
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• Capteurs »de »luminosité »(LDR) »: »mesurent »l'intensité »lumineuse. »Utilisés »pour »l'éclairage »public »automatique.
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• Capteurs »de »température »(thermistances, »sondes »PT100) »: »mesurent »la »température. »Utilisés »dans »les »thermostats, »les »fours »et »les »systèmes »de »climatisation.
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• Capteurs »ultrasoniques »: »mesurent »la »distance »par »émission »et »réception »d'ultrasons. »Utilisés »dans »les »radars »de »recul »automobiles »et »les »robots »éviteurs »d'obstacles.
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Exemples »concrets »étudiés »en »classe

Le »portail »automatique

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »C'est »l'exemple »le »plus »classique »et »le »plus »pédagogique. »Le »portail »automatique »intègre »tous »les »éléments »d'un »système »automatisé »: »un »capteur »de »télécommande »(acquisition), »un »microcontrôleur »(traitement), »un »moteur »électrique »(conversion), »un »système »pignon-crémaillère »(transmission), »et »des »capteurs »de »fin »de »course »pour »détecter »les »positions »ouvert »et »fermé. »L'étude »de »ce »système »permet »d'aborder »de »manière »concrète »l'ensemble »des »concepts »du »programme. » » » » » » » » » » » » » » » »

L'éclairage »intelligent

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Un »système »d'éclairage »automatique »utilise »un »capteur »de »luminosité »et »un »détecteur »de »présence »pour »allumer »la »lumière »uniquement »quand »c'est »nécessaire. »Ce »système »est »un »excellent »support »pour »étudier »les »conditions »logiques »(ET, »OU) »et »sensibiliser »les »élèves »aux »économies »d'énergie. » » » » » » » » » » » » » » » »

L'avenir »: »IoT »et »intelligence »artificielle

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »Les »systèmes »automatisés »évoluent »vers »des »systèmes »de »plus »en »plus »connectés »et »intelligents. »L'Internet »des »Objets »(IoT) »permet »aux »systèmes »de »communiquer »entre »eux »et »d'être »pilotés »à »distance »via »Internet. »L'intelligence »artificielle »permet »aux »systèmes »d'apprendre »de »leur »environnement »et »d'optimiser »leur »fonctionnement »au »fil »du »temps. » » » » » » » » » » » » » » » »

» » » » » » » » » » » » » » » » » » » »En »classe, »nous »abordons »ces »évolutions »pour »préparer »les »élèves »au »monde »de »demain, »tout »en »maintenant »les »fondamentaux »de »la »compréhension »des »chaînes »d'information »et »d'énergie »qui »restent »la »base »de »tout »système »automatisé, »qu'il »soit »simple »ou »complexe. » » » » » » » » » » » » » » » »