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Pilotage par ordinateur Date : Nom : CLASSE : 5ème

Introduction

Compétences : identifier les différents constituants d’un système, justifier le choix des capteurs et actionneurs utilisés. Connaissances : Partie commande et partie opérative. Notion de capteurs et d’actionneurs. Activités : Analyser et valider le fonctionnement d’un système réel par rapport à une structure générale

FICHE 1

Un système est dit automatisé s’il exécute toujours le même cycle de travail après avoir reçu les consigne d’un opérateur. Il effectue une tache répétitive Un système automatisé est composé de deux parties : 1. Une partie COMMANDE qui reçoit les consignes de l’opérateur et les comptes rendus de

la partie opérative. Elle adresse des ordres à la partie opérative et des signaux à l’opérateur. Son programme gère les échanges d’informations.

2. Une partie OPERATIVE qui reçoit les ordres de la partie commande. Elle adresse des

comptes rendu à la partie commande. Ses actionneurs exécutent les ordres reçus, ils agissent sur le système et/ou sur son environnement. Ses capteurs réagissent à l’état du système, ils rendent compte de cet état.

INFORMATIONS CODEES

ENERGIE

CAPTEURS

ACTIONNEURS UNITE DE TRAITEMENT DES INFORMATIONS

CAPTEURS MANUELS

VISUALISATION

OPERATEUR

ORDRES INFORMATIONS

ORDRES

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Ce schéma est assez lourd et il y a beaucoup de mots nouveaux, alors pour mieux te faire comprendre cette structure, voici 2 exemples beaucoup plus simple : • Le distributeur de boissons • L’ascenseur Complète les trous avec les termes qui te paraissent les plus logiques : L’opérateur transmet des ordres ou des consignes à la partie commande. Distributeur de boissons : en appuyant sur un bouton , l’opérateur sélectionne une ……………………… Ascenseur : en appuyant sur un bouton , l’opérateur appelle la ………………………… La partie commande signale à l’opérateur des états du système ou de son fonctionnement. Distributeur de boissons : un afficheur affiche le ……………….. qui reste à payer (il faut encore mettre des pièces pour l’atteindre). Ascenseur : une flèche lumineuse indique le ……………….. de déplacement de la …………………….. La partie commande donne des ordres à la partie opérative ( actionneurs). Distributeur de boissons : la partie commande déclenche l’écoulement de l’………………….chaude dans le …………………….. Ascenseur : la partie commande déclenche le ………………………… de la porte de la cabine . La porte ne peut ainsi plus s’ouvrir . La partie opérative rend compte à la partie commande des états de ses capteurs. Distributeur de boisson : un capteur indique à la partie commande que le …………………….. est trop bas ( la quantité de café n’est pas assez importante , il faut recharger la réserve). Ascenseur : un capteur indique à la partie commande que la porte est ……………… (l’ascenseur peut alors partir ) .

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Complète les trous avec les termes qui te paraissent les plus logiques.

L’opérateur transmet des ordres ou des consignes à la partie commande. Distributeur de boissons : en appuyant sur un bouton , l’opérateur sélectionne une …boisson…… Ascenseur : en appuyant sur un bouton, l’opérateur appelle la …cabine……. La partie commande signale à l’opérateur des états du système ou de son fonctionnement. Distributeur de boissons : un afficheur affiche le …montant .. qui reste à payer (il faut encore mettre des pièces pour l’atteindre). Ascenseur : une flèche lumineuse indique le …sens …... de déplacement de la …….… ……cabine …….. La partie commande donne des ordres à la partie opérative ( actionneurs). Distributeur de boissons : la partie commande déclenche l’écoulement de l’…eau ….chaude dans le …gobelet…….. Ascenseur : la partie commande déclenche le …système de fermeture… de la porte de la cabine. La porte ne peut ainsi plus s’ouvrir. La partie opérative rend compte à la partie commande des états de ses capteurs. Distributeur de boisson : un capteur indique à la partie commande que le …niveau de café….. est trop bas ( la quantité de café n’est pas assez importante , il faut recharger la réserve). Ascenseur : un capteur indique à la partie commande que la porte est …fermée……… (l’ascenseur peut alors partir ) .

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Pilotage par ordinateur Date : Nom : CLASSE: 5ème

Notion d’automatismes

Compétences : identifier les différents constituants d’un système, justifier le choix des capteurs et actionneurs utilisés. Connaissances : Partie commande et partie opérative. Notion de capteurs et d’actionneurs. Activités : Analyser et valider le fonctionnement d’un système réel par rapport à une structure générale

FICHE 2

1) Introduction : Les systèmes automatisés sont de plus en plus présents dans notre environnement sous différentes formes (arrosage automatique, robot dans les usines, surveillance de magasin ... ) 2) Définitions : Un système est dit automatisé lorsque le passage de la situation initiale (du début) à la situation finale ( de fin ) se fait sans intervention humaine et de façon répétitive (exemple : ouverture et fermeture d’une porte de magasin, feux de carrefour ... ) Dans tout système automatisé, on peut observer : a) une partie opérative ( P.O. ) qui regroupe l’ensemble des actionneurs et des capteurs. b) une partie commande ( P.C. ) qui a deux fonctions :

1- elle transmet les ordres aux actionneurs à partir d’informations délivrées par les capteurs ou de consignes données par l’opérateur ( en fonction de la programmation ).

2- elle reçoit des informations (des comptes rendus) des capteurs sous forme de signaux

électriques adaptés.

Energie lumineuse

Energie mécanique

Lampe

Moteur

Energie électrique

Energie électrique

Signal électrique

Signal électrique

L.D.R*

Bouton poussoir

Niveau d’éclairement

Energie mécanique

Un actionneur est un opérateur technique qui convertit une énergie d’entrée disponible sous une certaine forme, en une énergie utilisatrice sous une forme différente. (Exemples : lampe, moteur...) Le capteur est un élément capable de détecter une information physique dans l’environnement (présence d’objet, chaleur, lumière, bruit, etc.) et de la retransmettre sous forme de signal. (Exemples : LDR*, bouton poussoir... )

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……………… ……………..

………………….

c) une interface souvent intégrée à la P.C., qui assure le dialogue entre celle-ci et la P.O.

1- le bloc des ″sorties″ amplifie et aiguille les ordres de la P.C. vers la P.O. 2- le bloc des ″entrées″ adapte les signaux transmis par la P.O. vers la P.C.

Indique la partie commande la partie opérative et l’interface de ce système.

d) l’effecteur c’est celui qui accompli la tache (tapi roulant, la barrière électrique…) e) une chaîne fonctionnelle c’est l’association des capteurs, des actionneurs et des effecteurs dans une même tâche. Ces éléments sont liés les uns aux autres. Exemple : Dans un ascenseur, l’actionneur (moteur) entraîne l’effecteur (cabine) quand les capteurs (boutons de chaque étage) détectent une demande. L’ensemble accomplit la tâche de « monter » ou « descendre ».

Nommez les éléments de la chaîne fonctionnelle « chauffage » représentées et précisez leur rôle. …………….……………………………………… ………………………….………………………… ……………………………………………….…… .………………………………………………………………………….…………………. ……………………………………………………. ……………………………………………………. …………………………………………………….

3) Quelques capteurs et actionneurs :

Capteurs Actionneurs Détecteur Infra Rouge (chaleur) Vérin Microphone (son) Sirène d’alarme Thermistance (chaleur) Moteur Détecteur de lumière Vibreur Détecteur de personne (mouvement) Haut parleur Détecteur de fumée Diode laser visible Détecteur d’humidité Electro–Aimant Fin de course (contact) Résistance chauffante

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4) Les systèmes automatisés au quotidien : Chauffage d’une habitation

Actionneur : chaudière Capteur : thermostat

Parking Actionneur : barrière motorisée Capteur : lecteur de carte de parking

Distributeur de billet de banque Actionneur : moteur électrique de distribution Capteur : Lecteur de carte à puce

5) Structure d’un système automatisé :

Par analogie on peut dire que : - la partie commande chez l’homme serait le cerveau - les capteurs seraient les 5 sens (touché, odorat, l’ouie, la vue, le goût) - les actionneurs principaux seraient les mains et les jambes.

Actionneurs

Capteurs

Partie Opérative

Consigne

Signaux

Ordre

Compte rendu

Partie Commande

(Ordinateur)

Opérateur

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Pilotage par ordinateur Date : Nom : CLASSE: 5ème Boucle

Ouverte/fermée

Compétences : repérer sur la maquette si la commande est directe ou avec compte rendu d'exécution. Connaissances : boucle ouverte, boucle fermée. Activités : repérage des positions de référence des actionneurs et des valeurs de référence des capteurs.

FICHE 3

I

Nous allons distinguer dans cette deuxième partie si le système est avec une commande qu'on appelle commande directe ou avec compte rendu d'exécution.

1. Dans le premier cas, la partie commande adresse inlassablement la même séquence d'ordre. La partie commande ne reçoit aucun compte rendu de la partie opérative. Cette commande est appelée commande directe ou en boucle ouverte.

2. Dans le deuxième cas, la partie commande peut moduler les ordres qu'elle adresse à la partie opérative; ces ordres sont modulés à partir des compte rendu qu'elle reçoit de la partie opérative; ce mode est avec compte rendu d'exécution ou en boucle fermée.

Un chauffe-eau électrique est mis en marche manuellement pour chauffer de l'eau sans discontinuer, c'est à dire qu'on appuie sur le bouton, l'appareil chauffe l'eau sans s'arrêter. Que se passe-t-il au niveau de l'eau si on intervient jamais? (si on n’arrête pas de faire fonctionner l'appareil) …………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………

Il faut donc "ajouter" un système qui …………………………le chauffage de l'eau lorsque

cette eau est à la bonne……………………………………………………………………………….

PARTIE COMMANDE PARTIE

OPERATIVE

ORDRES

ACTIONNEURS

1er CAS

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Cette fois-ci, un thermostat capte la température de l'eau dans le chauffe-eau. Il a pour but de rendre compte du résultat de l'ordre donné à la résistance qui chauffe l'eau. La partie commande peut alors savoir s'il faut continuer à chauffer ou pas.

Dans ce cas présent, par exemple, quelqu'un allume le chauffe eau pour avoir une eau à 60°C. Il met en marche l'appareil et règle ce thermostat à 60°C. 10 minutes plus tard, l'eau est à 45°C.

Combien indique, à cet instant, le capteur de température dans l'eau ? …………………………………………………………………………………………………..

D'après le schéma ci-dessus, cette information est……………………………………………...

L'eau n'est pas encore à la bonne……………………………………………………………….

Le fait d'avoir réglé le thermostat (capteur), nous avons indiqué ce qu'on appelle sa VALEUR

DE REFERENCE. Cette position de référence est la température limite à partir de laquelle le

chauffe-eau se remet en marche. Ici elle est de…………………………………………………….

La POSITION DE REFERENCE de l'actionneur (résistance chauffante dans le chauffe-eau) est l'état qu'il avait avant que le système se mette en marche. La résistance était……………….

PARTIE COMMANDE

PARTIE OPERATIVE

ORDRES

2ème CAS

ACTIONNEURS

CAPTEURS

COMPTE RENDUS

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Pilotage par ordinateur Date : Nom : CLASSE: 5ème

Synthèse

FICHE 4

Maintenant que tu as compris ce qu’est un automatisme, décrit d’après le schéma ci dessous où se trouve l’opérateur, où se trouvent les actionneurs et les capteurs. De même tu indiqueras sur le schéma où est traité : - la visualisation des informations - les capteurs manuels et automatiques - l’unité de traitement des informations - les actionneurs

Tu indiqueras (toujours sur le schéma) où se trouve la partie opérative et où se trouve la partie commande. Pour terminer donne 2 exemples d’automatismes. - - Cites plusieurs types de capteurs - - Cites 2 types d’actionneurs. - -

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La notion de mise en référence désigne la situation de départ du système. Cette situation est choisie selon deux critères :

- pour lancer un cycle, - pour respecter la sécurité.

Indique et justifie la position de référence de ces deux systèmes automatisés.

……………………………………………………….. ……………………………………………………. ……………………………………………………….. ……………………………………………………. ……………………………………………………….. ……………………………………………………. ……………………………………………………….. ……………………………………………………. Complète le texte suivant. Tu dois utiliser le cours vu précédemment. Un système automatisé est constitué de deux parties : une …………………………………et une …………………………………………………………… . La partie opérative effectue des actions appelées tâches. La partie ……………………………….. donne des ordres à la partie opérative. La partie opérative utilise des …………………………………………… pour produire des actions sur les effecteurs. Elle possède des …………………………………………….. pour lire les modifications de l’environnement. Les informations qui circulent dans les systèmes automatisés prennent la forme de signaux de différentes natures. Chaque fois que deux éléments parlent un langage différent, on insère entre eux une ………………………………………………….. L’ensemble des composants participant à une même tâche (capteurs, actionneurs, effecteurs) sont regroupés sous le nom de ………………………………………………………….. La partie opérative doit effectuer la ……………………………………………………. de ces composants pour fonctionner correctement.