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TP - La barrière de parking

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Présentation

Mise en situation

Panneau

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.

Plan

La sortie étant libre, des automobilistes en profitent pour venir stationner gratuitement leur véhicule à l'intérieur de l'établissement.

Question

Problème :

Comment empêcher les automobilistes d'entrer sur le parking par la sortie ?

Démarche proposée

Pédagogie

Pour résoudre ce problème, on vous propose le séquencement suivante :


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Séquence n°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 :

BinomeAnalyse de la situation

Problématique :
Qu'avez-vous compris et retenu du problème proposé ?
Questions (travail en binôme) :
Q.1.1. Où stationnait le personnel de l'établissement scolaire avant la création du parking ?
Q.1.2. Pourquoi la municipalité a réglementé le stationnement dans les rues ?
Q.1.3. Pourquoi les voies du parking sont placées à deux endroits distincts ?

BinomeExpression du besoin

Problématique :
Quel est le besoin de construire un parking ?
Questions (travail en binôme) :
Q.1.4. Recopiez puis complètez sur votre document-réponse le graphe des prestations (ou diagramme "bête à cornes") du parking du collège.

BeteCornes

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 . . .

Pouce

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.


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Séquence n°2 - Solution manuelle, mécanique et automatique

Objectif :

Dans cette séquence vous proposerez et comparerez des solutions technique afin de corriger au mieux le problème.

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

icopdfLa signalisation routière

icowebFrontier Pitts - Direct Industry (rubrique : Produit > Sécurité des locaux > Contrôle d'accès...)

icolivreLes systèmes automatiques

GroupeSolutions 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 d'une solution automatique par rapport à une solution mécanique ?
Pouce

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.


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Séquence n°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 :

BinomeIdentification 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.
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.
Pouce

Félicitations, vous avez terminé cette séquence !

Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.2 - Découverte des systèmes automatiques" de votre classeur.


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Séquence n°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 :

GroupeCommande 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 détecter 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.

BinomeSignalisation 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.
Pouce

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.


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Séquence n°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 :

BinomeExpression 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 (ou diagramme "bête à cornes") de la barrière levante.

BeteCornes

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 . . .

BinomeFonctions 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 schéma suivant en associant correctement les fonctions et les solutions techniques puis recopiez ce diagramme FAST sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en vert.

BinomeCirculation 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 ci-dessous puis recopiez le schéma de la chaîne d'information ainsi que sa composition complète sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en vert.
ChaineInformation
Q.5.5. Complétez les différentes phrases ci-dessous puis recopiez le schéma de la chaîne d'énergie ainsi que sa composition complète sur votre document-réponse en écrivant les parties manquantes en rouge.
ChaineEnergie
Pouce

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.


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Séquence n°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.

Animation
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 :

BinomeBilan 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.
Attention

Quand votre tableau 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 tableau sur votre
    document-réponse avant de demander au professeur de relever votre note.

BinomeGrafcet 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.
Attention

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.

BinomeGrafcet 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.
Attention

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.
Pouce

Félicitations, vous avez terminé cette séquence !

Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.5 - Programmation des systèmes automatiques" de votre classeur.


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Séquence n°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.

Animation
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 :

BinomeBilan 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.

BinomeGrafcet 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.

BinomeGrafcet 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.
Pouce

Félicitations, vous avez terminé cette séquence !

Vous pouvez ranger votre compte-rendu ainsi que sa correction dans la partie
"C.I.5 - Programmation des systèmes automatiques" de votre classeur.

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