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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.
Les échanges entre les différentes fonctions utilisent des fils et des signaux électriques.
La chaîne d'informations se compose :
- de capteurs, fonction acquérir, pour détecter des informations sur l'environnement
- d'une carte de traitement, fonction traiter, pour analyser les informations et décider des actions (le traitement se fait à partir d'un programme)
- d'actionneurs, fonction communiquer, pour agir sur l'environnement
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 pas, comme un détecteur de présence. Ils sont souvent utilisés dans les instructions conditionnelles du programme.
La valeur renvoyée peut être logique (vrai/faux, contact/pas_contact …) ou analogique (valeur de température, distance …).
Un capteur fournit une information logique (vrai/faux) ou une valeur (analogique ou numérique) 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. La carte peut être ensuite déconnectée de l'ordinateur pour fonctionner en autonomie.
La carte de traitement appartient à la fonction traiter, elle exécute un programme qui interroge les capteurs sur les informations à surveiller. En fonction du programme et des réponses, elle modifie l'état des actionneurs. Il est facile de modifier le comportement du système en changeant le programme.
Les capteurs et actionneurs sont identifiés par le programme grâce au numéro de broche sur lequel il sont connecté.
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
