Présentation
Mise en situation
Le collège d'une grande commune est implanté au coeur de sa cité historique. Ce centre ville étant très touristique,
la municipalité a décidé de rendre le stationnement payant et limité à 2h dans les rues.
Heureusement, le personnel de l'établissement scolaire dispose d'un parking gratuit situé dans une cour intérieure.
Mais en raison du manque de place entre les bâtiments, les voies d'accès sont placées à deux endroits distincts : d'un côté, l'entrée qui est contrôlée par le concierge, et de l'autre, la sortie qui est libre.
La sortie étant libre, des automobilistes en profitent pour venir stationner gratuitement leur véhicule à l'intérieur de l'établissement.
Problème :
Comment empêcher les automobilistes d'entrer dans le parking par la sortie ?
Démarche proposée
Pour résoudre ce problème, on vous propose le séquencement suivante :
Séquence 1 - Situation et besoin
Objectif :
Dans cette séquence vous découvrirez que la création d'un objet technique correspond toujours à un besoin.
Ressources :
Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :
Analyse de la situation
Problématique :
Qu'avez-vous compris et retenu du problème proposé ?
Questions (travail personnel) :
Q.1.1. Où stationnait le personnel de l'établissement scolaire avant la création du parking ?
Q.1.2. Dans quel but la municipalité a réglementé le stationnement dans les rues ?
Q.1.3. Pourquoi les voies du parking sont placées à deux endroits distincts ?
Expression du besoin
Problématique :
Quel est le besoin de construire un parking ?
Questions (travail personnel) :
Q.1.4. Recopiez puis complètez sur votre document-réponse le graphe des prestations (ou diagramme "bête à cornes") du parking du collège.
Q.1.5. Grâce au schéma de la question précédente, complétez la phrase suivante exprimant le besoin puis recopiez-la sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en vert.
L'objet technique nommé . . . rend service . . . en agissant sur . . . pour satisfaire le besoin de . . .
Félicitations, vous avez terminé cette séquence !
Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.4 - Analyse fonctionnelle et technique" de votre classeur.
Séquence 2 - Solution manuelle, mécanique et automatique
Objectif :
Dans cette séquence vous proposerez et comparerez des solutions techniques afin de corriger au mieux le problème.
Ressources :
Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :
Solutions envisageables
Problématique :
Quels sont les différents types de solutions envisageables ?
Questions (travail en groupe) :
Afin d'avertir les automobilistes qui tentent d'accéder au parking par sa sortie :
Q.2.1. Proposez une signalisation conforme au code de la route.
Q.2.2. Pensez-vous avoir résolu le problème grâce à cette signalisation ? Justifiez votre réponse.
Afin d'empêcher physiquement l'accès du parking par sa sortie :
Q.2.3. Proposez une solution manuelle et une solution mécanique en précisant l'inconvénient de chacune.
Q.2.4. Quel est le principal inconvénient commun des solutions précédentes ?
Q.2.5. Proposez trois solutions automatisées différentes.
Q.2.6. Quels sont les deux principaux avantages des solutions automatiques par rapport aux solutions manuelles ou mécaniques ?
Félicitations, vous avez terminé cette séquence !
Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.1- Evolution des objets techniques" de votre classeur.
Séquence 3 - Composition d'une barrière levante
Objectif :
L'établissement scolaire a finalement opté pour l'installation d'une barrière levante automatique de type Miami (BCA).
Dans cette séquence vous identifierez les principaux composants d'une barrière levante afin de vous familiariser avec le système retenu.
Ressources :
Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :
Identification et localisation des composants
Problématique :
Quels sont les différents éléments qui composent une barrière levante ?
Questions (travail en binôme) :
Q.3.1. Expliquez ce qu'est la lisse et la lyre (description et rôle).
Q.3.2. Donnez l'utilité d'une ventouse électromagnétique ou d'un verrou électromécanique.
Q.3.3. La logique de commande est-elle placée dans la conciergerie ? Précisez où elle est située physiquement.
Q.3.4. Complétez le tableau suivant en précisant la localisation des éléments puis recopiez-le sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en vert.
Q.3.5. En vous aidant du tableau de la question précédente, complétez les phrases suivantes puis recopiez-les sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en vert.
Félicitations, vous avez terminé cette séquence !
Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.2 - Composition des systèmes automatiques" de votre classeur.
Séquence 4 - Commande et signalisation
Objectif :
Dans cette séquence vous étudierez la détection d'informations ainsi que la mise en sécurité des personnes.
Ressources :
Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :
Commande et détection
Problématique :
Comment la barrière automatique capte t'elle des informations ?
Principe :
Pour fonctionner de manière autonome, un système automatique a besoin de données provenant de l'utilisateur, du système lui-même ou de son environnement :
- Quelqu'un veut-il sortir du parking ?
- Dans quelle position est la lisse ?
- Le véhicule est-il passé ?
On vous demande donc de proposer des capteurs afin de détecter ces différentes informations.
Questions (travail en groupe) :
Q.4.1. Proposez trois solutions différentes pour commander l'ouverture de la barrière en précisant leurs inconvénients techniques.
Suivant la solution proposée, vous pouvez étudier par exemple :
- Le coût (prix de la ou des commandes par rapport à la barrière)
- La sécurité (activation possible depuis l'extérieur)
- La fiabilité (déclenchement involontaire par un objet ou un animal)
- La maintenance (facilité et rapidité de modification)
Q.4.2. Afin de déterminer la position de la lisse :
Expliquez la différence de grandeur physique détectée par ces deux types de capteurs.
Q.4.3. Proposez un capteur pour contrôler le passage du véhicule et expliquez son principe de fonctionnement.
Signalisation et sécurité
Problématique :
Comment la barrière automatique informe t'elle les utilisateurs ?
Questions (travail en binôme) :
Lors du fonctionnement du système, des éléments de la barrière entrent en mouvement. Pour la sécurité des usagers mais aussi des autres personnes :
Q.4.4. Proposez deux solutions techniques afin d'avertir du déplacement de la lisse.
Q.4.5. Proposez une solution technique pour autoriser ou non le passage d'un véhicule.
Félicitations, vous avez terminé cette séquence !
Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.3 - Détection et production de phénomènes physiques" de votre classeur.
Séquence 5 - Description fonctionnelle
Objectif :
Dans cette séquence, vous identifierez chaque fonction et solution technique puis vous décomposerez le traitement des données ainsi que le cheminement de l'énergie dans la barrière levante afin de mieux comprendre le principe de fonctionnement de l'ensemble du système.
Ressources :
Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :
Expression du besoin
Problématique :
Quel est le besoin de placer une barrière levante à la sortie du parking ?
Questions (travail en binôme) :
Q.5.1. Recopiez puis complètez sur votre document-réponse le graphe des prestations de la barrière levante.
Q.5.2. Grâce au schéma de la question précédente, complétez la phrase suivante exprimant le besoin puis recopiez-la sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en vert.
L'objet technique nommé . . . rend service . . . en agissant sur . . . pour satisfaire le besoin de . . .
Fonctions et solutions techniques
Problématique :
Quelles sont les différentes fonctions et solutions techniques d'une barrière levante ?
Questions (travail en binôme) :
Q.5.3. Complètez le diagramme fonctionnel de la barrière levante puis recopiez-le sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en couleur.
Circulation des flux d'information et d'énergie
Problématique :
Comment sont gérés les flux d'information et d'énergie circulant dans la barrière levante ?
Questions (travail en binôme) :
Q.5.4. Complétez les différentes phrases de description de la chaîne d'information puis recopiez-les sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en vert.
Q.5.5. Complétez les différentes phrases de description de la chaîne d'énergie puis recopiez-les sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en rouge.
Félicitations, vous avez terminé cette séquence !
Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.4 - Analyse fonctionnelle et technique" de votre classeur.
Séquence 6 - Fonctionnement sans signalisation
Problématique :
Comment faire fonctionner automatiquement une barrière levante sans signalisation ?
Objectif :
Dans cette séquence, vous proposerez un programme de pilotage de la barrière levante pour un fonctionnement autonome sans signalisation.
Principe de fonctionnement :
Lorsqu'un usager souhaite sortir du parking, il appuie sur le bouton-poussoir pour déclencher l'ouverture
de la barrière. Le passage de la voiture est détecté par une cellule photo-électrique et la barrière se referme
quand le véhicule est passé.
Ressources :
Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :
Bilan des entrées / sorties
Question (travail en binôme) :
Q.6.1. Complétez le tableau suivant en précisant pour chaque commande (action / état) s'il s'agit d'un ordre (donné à un actionneur) ou d'un compte-rendu (provenant d'un capteur), puis recopiez-le en couleurs sur votre document-réponse.
Grafcet brut
Question (travail en binôme) :
Q.6.2. En vous aidant de l'animation et du bilan des entrées / sorties de la question précédente, complétez le grafcet suivant en associant correctement les ordres et les comptes-rendus aux étapes et aux transitions, puis recopiez-le en couleurs sur votre document-réponse.
Quand votre grafcet est complet : cliquez sur Evaluer pour calculer votre note.
- Si vous souhaitez recommencer la question : cliquez sur Ok.
- Si vous êtes satisfait du résultat : recopiez en couleurs le grafcet sur votre
document-réponse avant de demander au professeur de relever votre note.
Grafcet optimisé
Principe :
Vous avez remarqué que le grafcet de la question précédente comportait une étape inutile car sans ordre associé.
Il est donc possible d'optimiser ce grafcet en supprimant l'étape vide et en regroupant les deux comptes-rendus dans la même transition.
Question (travail en binôme) :
Q.6.3. En vous aidant du grafcet de la question précédente, complétez le grafcet suivant en proposant un opérateur logique pour la transition 1 puis recopiez-le en couleurs sur votre document-réponse.
Quand votre grafcet est complet : cliquez sur Evaluer pour calculer votre note.
- Si vous souhaitez recommencer la question : cliquez sur Ok.
- Si vous êtes satisfait du résultat : recopiez en couleurs le grafcet sur votre
document-réponse avant de demander au professeur de relever votre note.
Félicitations, vous avez terminé cette séquence !
Vous pouvez ranger votre compte-rendu dans la partie
"C.I.5 - Programmation des systèmes automatiques" de votre classeur.
Séquence 7 - Fonctionnement avec signalisation
Problématique :
Comment faire fonctionner automatiquement une barrière levante avec signalisation ?
Objectif :
Dans cette séquence et en vous aidant de la séquence précédente, vous proposerez un programme de pilotage de la barrière levante pour un fonctionnement autonome avec signalisation.
Principe :
Lorsqu'un usager souhaite sortir du parking, il appuie sur le bouton-poussoir pour déclencher l'ouverture de la barrière. La barrière s'ouvre et ensuite le feu passe au vert. Quand le véhicule est passé, le feu repasse au rouge et la barrière se referme.
Ressources :
Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :
Bilan des entrées / sorties
Question (travail en binôme) :
Q.7.1. Complétez le tableau suivant en précisant pour chaque action / état s'il s'agit d'un ordre (donné à un actionneur) ou d'un compte-rendu (provenant d'un capteur), puis recopiez-le en couleurs sur votre document-réponse.
Grafcet brut
Question (travail en binôme) :
Q.7.2. En vous aidant de l'animation et du bilan des entrées / sorties de la question précédente, complétez le grafcet suivant en associant correctement les ordres et les comptes-rendus aux étapes et aux transitions, puis recopiez-le en couleurs sur votre document-réponse.
Grafcet optimisé
Principe :
Vous avez remarqué que le grafcet de la question précédente comportait une transition inutile car sans compte-rendu associé.
Il est donc possible d'optimiser ce grafcet en supprimant la transition vide et en regroupant les deux ordres dans la même étape.
Question (travail en binôme) :
Q.7.3. En vous aidant du grafcet de la question précédente, complétez le grafcet suivant puis recopiez-le en couleurs sur votre document-réponse.
Félicitations, vous avez terminé cette séquence !
Vous pouvez ranger votre compte-rendu dans la partie
"C.I.5 - Programmation des systèmes automatiques" de votre classeur.
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