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Maquette de porte automatisée (PICAXE)
Pour renforcer les connaissances sur la chaine d'information et d'énergie nous allons utiliser une maquette de porte automatisée et réaliser des programmes permettant de modifier son fonctionnement.
Compétence(s)
- CS 1.6 Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier les entrées et sorties.
- CT 2.5 Imaginer des solutions en réponse au besoin.
- CT 5.1 Simuler numériquement la structure et/ou le comportement d’un objet.
- CT 5.5 Modifier ou paramétrer le fonctionnement d’un objet communicant.
J’ai acquis la(les) compétence(s) si :
- Je suis capable de décrire la maquette en utilisant mes connaissances sur la chaine d'information et d'énergie
- Je suis capable de modifier modifier l'algorithme de fonctionnement initial afin de répondre à un nouveau besoin
Présentation de la maquette
La maquette se compose principalement d'une porte actionnée par un moteur et un système pignon/crémaillère en fonction des ordres fournis par la carte de traitement.
Différents capteurs permettent d'interagir avec l'environnement de la porte et des actionneurs permettent de communiquer avec elle ou avec l'utilisateur.
La rotation du moteur est transformée en translation de la porte grâce à un système pignon crémaillère.
Analyse structurelle et fonctionelle
Toutes les activités se font sur une copie à archiver dans son classeur.
Acti 1 : Analyse structurelle : Schémas bloc
Dessiner sur votre feuille le schémas correspondant permettant de repérer touts les éléments des solutions.
Les fonctions techniques à mettre en œuvre sont :
- Alimenter le système
- Acquérir les informations extérieures au système
- Acquérir les informations interne au système
- Traiter les informations
- Communiquer avec l'utilisateur
- Exécuter l'ouverture et la fermeture de la porte
| 14 | Fils électriques | |
| 13 | 1 | Carte PowerProg (P28X1) |
| 12 | 1 | Barrière infra rouge |
| 11 | 1 | Buzzer |
| 10 | 1 | Crémaillère |
| 09 | 2 | Leds (rouge ou jaune) |
| 08 | 3 | Bouton |
| 07 | 1 | Pignon |
| 06 | 1 | Réducteur à 4 engrenages |
| 05 | 1 | Vantail de porte |
| 04 | 1 | Moteur |
| 03 | 1 | LDR (capteur lumière) |
| 02 | 2 | Fin de course |
| 01 | 1 | Adaptateur électrique |
| Rep. | Qte. | Désignation |
|---|
Acti 2 : Analyse fonctionnelle : Chaine d'information et d'énergie
Dessiner sur votre feuille le schémas correspondant en mettant, au bon emplacement, le nom des composants repérés dans l'activité précédente.
Programmation
Nom : Porte
Dossier maquette virtuelle : Maquette/Activité2Volet
Microcontrôleur : PICAXE28X1 ou PICAXE28X2 suivant les maquettes
Les contacteurs B.4 et B.5 correspondent au commandes avancer, reculer et arrêter du bloc de programmation : moteur C.
Le circuit de commande du moteur est composé d'un “Pont en H” qui offre 4 possibilités :
- Libre (Aucun effort appliqué sur le moteur),
- SAM (rotation dans le sens des aiguilles d'une montre)
- SIAM (rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre)
- Bloqué (Un effort empêche la rotation du moteur)
| Nom | Broche(s) | Fonction |
|---|---|---|
| P28X? | – | Définir mes ordres en fonction des informations disponibles et du programme utilisé |
| Bouton fermer | C.0 | Demander la fermeture de la porte |
| Bouton ouvrir | C.1 | Demander l'ouverture de la porte |
| Bouton | C.4 | Demander une autres chose |
| Fin de course Fermé | C.2 | Indiquer que la porte est totalement fermée |
| Fin de course Ouvert | C.3 | Indiquer que la porte est totalement ouverte |
| Barrière infra rouge | C.5 | Indique une personne à proximité de la porte |
| Capteur de lumière | A.0 | Indique la luminosité ambiante (de 0 à 1023) |
| Voyant Vert | B.0 | Signale : Marche, Ouvert, Absence de danger … |
| Voyant Rouge | B.1 | Signale : Arrêt, Fermé, danger … |
| Buzzer | B.2 | Générer un signal audible |
| Contacteur ouverture | B.4 * | Commander le moteur dans le sens d'ouverture |
| Contacteur fermeture | B.5 * | Commander le moteur dans le sens de fermeture |
Acti 3 : Programmation : Ouvrir/Fermer la porte avec les boutons
Une 1ère version du programme fonctionne de la manière suivante :
- Le moteur s'arrête automatiquement si la porte est entièrement ouverte ou fermée (sécurité des moteurs)
- La porte s'ouvre ou se ferme si j'appuie sur le bouton correspondant et qu'elle n'est pas déjà ouverte ou fermée (sécurité pour les moteurs)
Soit l'algorithme suivant :
Des commentaires qui ne sont pas à traduire peuvent figurer entre crochet.
01 Mettre le moteur a l'arrêt [Condition de sécurité au démarrage] 02 Répéter indéfiniment 03 Si Porte fermée 04 Mettre le moteur à l'arrêt 05 Sinon 06 Si demande de fermeture 07 Démarrer la fermeture 08 Si Porte ouverte 09 Mettre le moteur à l'arrêt 10 Sinon 11 Si demande ouverture 12 Démarrer ouverture
- Noter la description du fonctionnement et l'algorithme sur votre copie,
- Traduire l'algorithme en programme,
- Le tester et montrer le résultat (fonctionnement correct) au professeur.
- Coller l'image du programme à coté de l'algorithme.
Acti 4 : Programmation : Ouvrir la porte avec le bouton et fermeture sécurisée
Le concepteur désire modifier le fonctionnement, pour l'automatiser et le sécuriser davantage à la manière d'une porte d’ascenseur :
- L'utilisateur appuie sur le bouton pour provoquer l'ouverture, la porte se refermera automatiquement ensuite au bout d'un temps donnée (5s pour les essais) ou plus tôt si appui sur le bouton.
- Une barrière infra rouge est utilisée pour détecter la présence d'une personne dans la zone de manœuvre lors de la fermeture. Si une personne est présente, la porte doit immédiatement enclencher un cycle d'ouverture.
- Le voyant rouge doit interdire le passage (porte fermée ou en train de se fermer), le vert l'autoriser.
Résoudre le problème en écrivant un algorithme, en le traduisant en programme et en le testant. L'algorithme doit figurer sur votre copie avec l'explication du problème à résoudre.
Coup de pousse
