Fonctionnement d'un système automatisé
On dit que les robots ressemblent de plus en plus aux hommes. En effet, ils sont bâtis sur le même principe en utilisant des capteurs (sens) pour analyser leur environnement, le traiter par un programme (réflexion) et agir grâce à des actionneurs (muscles).
Compétence(s)
- CS 1.6 : Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier les entrées et sorties.
- CT 2.2 : Identifier le(s) matériau(x), les flux d’énergie et d’information sur un objet et décrire les transformations qui s’opèrent.
- CT 4.1 : Décrire, en utilisant les outils et langages de descriptions adaptés, la structure et le comportement des objets.
J’ai acquis la(les) compétence(s) si :
- Je suis capable de décomposer la fonction d'usage d'un objet en chaînes d'information et d'énergie.
- Je suis capable d'identifier les flux d'informations et d'énergie.
- Je suis capable de comprendre la fonction d'un capteur ou d'un actionneur.
Chaînes d’information et d'action humaine
Elle possède :
- des capteurs, le système sensitif, qui l'informent sur ce qui l'entoure
- un système neuronal qui traite les informations reçues des capteurs en fonction de ses intentions et décide des actions à effectuer
- un système moteur qui exécute les actions décidées
Chaîne d'informations des objets
Pour évoluer dans leurs environnements, les objets utilisent :
- des capteurs, la fonction acquérir, qui l'informent sur ce qui l'entoure
- une carte de traitement, la fonction traiter qui traite l'information reçue des capteurs en fonction d'un programme prédéterminé
- des actionneurs, la fonction communiquer, qui exécutent les actions décidées et interviennent sur la chaîne d'énergie vue les années précédentes.
La chaîne d'information donne les ordres à la chaîne d'énergie et elle la surveille grâce aux comptes rendus qui permettront d'adapter la commande au besoin.
La chaîne d'informations se compose :
- de capteurs (Acquérir les informations), pour connaître les ordres à exécuter ou se situer vis à vis de l'environnement.
- d'une carte de traitement (Traiter les informations), pour analyser les informations et décider des actions (le traitement se fait à partir d'un programme).
- d'actionneurs (Communiquer le résultat de l'analyse), pour informer l'utilisateur ou agir sur l'environnement .
En plus des informations extérieures, elle utilise les comptes rendus (contre réaction) pour donner les ordres (commande) et fournir les signaux d'états.
Les capteurs
Il existe de nombreux capteurs, boutons, sondes … pour informer sur ce qui entoure l'objet.
Ils peuvent nécessiter un contact physique (comme un bouton), ou mesurer à distance (comme un détecteur de présence). Ils s'utilisent directement dans les instructions conditionnelles du programme lorsque la valeur renvoyée est logique (vrai/faux, contact/pas_contact …) ou après comparaison à un seuil lorsque la valeur renvoyée est analogique (valeur de température, distance …).
Un capteur fournit une information logique (vrai/faux 2 états) ou une valeur analogique (valeur proportionnelle à la grandeur mesurée) qui sera analysée par la fonction traiter. Il fait parti de la fonction acquérir et est utilisé en entrée par le programme.
Les actionneurs
Il existe de nombreux actionneurs pour communiquer avec l'environnement.
- Les actionneurs de signalisation, voyant, écran, buzzer, servent surtout à communiquer avec l'homme.
- Les actionneurs de motorisation, moteur, servo moteur, vérin, servent surtout à générer des déplacements.
- Les actionneurs de changement d'état modifient la matière d’œuvre comme une résistance chauffante ou un ventilateur …
Un actionneur réalise une action ordonnée par la fonction traiter, il fait partie de la fonction communiquer. Il informe l'utilisateur, agit sur la chaine d'énergie … Il est utilisé en sortie par le programme.
La carte de traitement
La carte de traitement possède des entrées numérotées pour connecter les capteurs et des sorties numérotées pour connecter les actionneurs.
Elle contient un microprocesseur qui lit le programme et l'exécute. En fonction des informations des capteurs, elle agit sur les actionneurs.
Le programme doit être préparé sur un ordinateur puis compilé et téléversé dans le microprocesseur ou sa mémoire de stockage. La carte peut être ensuite déconnectée de l'ordinateur pour fonctionner en autonomie.
La carte de traitement appartient à la fonction traiter, un microprocesseur y exécute un programme. En fonction du programme et des informations fournies par les capteurs, il modifie l'état des actionneurs. Il est facile de modifier le comportement du système en changeant le programme.
Les systèmes automatisés
Ils combinent à la chaîne d'énergie déjà vue les années précédentes et la chaine d'information. Ils deviennent alors autonome et capable de fonctionner sans intervention humaine.
Exemple d'éclairage crépusculaire automatisé.
Pour aller plus loin
Fiches de synthèse
- CS1-6/MSOST1-3 Structure d'un système partie chaîne d'information et représentation fonctionnelle des systèmes