PROGRAMME et TP SCIENCES DE L'INGENIEUR
1ère et Term. S SI
PARTIE GENIE ELECTRIQUE
Compétence | Savoir et savoir-faire associé | Activité | |
APPROCHE FONCTIONNELLE DES SYSTEMES AUTOMATISES | |||
.Un produit étant fourni et/ou défini par un dossier, son domaine et son environnement d’utilisation étant précisés avec le CdCF : identifier et définir le besoin auquel il répond et ses fonctions de service ; configurer le produit et le faire fonctionner; identifier et ordonner les fonctions techniques contribuent à la satisfaction des fonctions d’usage diagramme FAST); décrire l’architecture fonctionnelle sous forme de schéma-blocs; identifier les éléments transformés et les flux physique, énergie, information) ; expliciter tout ou partie des spécifications du cahier des charges fonctionnel.
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A.1 Le cahier des charges fonctionnel - Besoin à satisfaire, finalité du produit, contraintes. - Analyse fonctionnelle externe ou expression fonctionnelle du besoin (étude limitée à la phase d’utilisation du produit) : . fonctions de service (fonctions d’usage et fonctions d’estime), . frontière de l’étude, . caractéristiques des fonctions de service (critères, niveaux et flexibilité). A.2 L’analyse fonctionnelle interne - Fonctions techniques associées aux fonctions d’usage. - Ordonnancement des fonctions (FAST). - Nature des éléments transformés par le produit (matière, énergie, information). - Architecture d’une chaîne fonctionnelle ou d’un produit sous forme de schéma-blocs : flux physique, d’énergie et d’information.
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Activité en 1ère: (Durée 2h) Activité
GE 1
Activité TP robot Tondeuse
0 RL550 |
Activité en
terminale (Durée 2h)
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LES CAPTEURS ET LE CONDITIONNEMENT DU SIGNAL | |||
.Les éléments du cahier des charges de l’acquisition d’une grandeur ou d’un paramètre et les documents techniques relatifs au capteur étant donnés : - justifier un choix de capteur ; - expliciter les caractéristiques d’entrée et de sortie du conditionneur éventuel; - identifier la grandeur physique à mesurer et la nature de l’information délivrée par le capteur. .Une chaîne d’acquisition étant en fonctionnement, et les documents techniques sur le (ou les) capteur(s) étant à disposition : - décrire par schéma-blocs une décomposition structurelle et fonctionnelle de tout ou partie de la chaîne d’acquisition, - mesurer les signaux en divers points de la chaîne d’acquisition, - décrire et représenter l’évolution du signal le long de la chaîne.
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B.31 Les capteurs - Fonction de base et structure fonctionnelle de la chaîne d’acquisition. - Caractéristiques d’entrée (grandeur à mesurer dans son milieu) et de sortie (donnée fournie). - Caractéristiques métrologiques (étendue de mesure, sensibilité, résolution, répétabilité). - Temps de réponse. - Conditions de montage, réglage. Pour les solutions constructives : . détecteurs avec ou sans contact, . capteurs de position, de pression, d’effort. B.32 Le conditionnement du signal - Le signal et son évolution temporelle (chronogramme). - Principales fonctions de conditionnement de signal (amplification, filtrage, mise en forme, conversion). Pour les solutions constructives : . détecteurs avec ou sans contact, . capteurs de position, de pression, d’effort.
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ACTIVITE
GE 9 (Tp capteur) ACTIVITE
GE 10 ACTIVITE GE 12
Activité Capteur
Scooter
Activité TP
Capteur Tondeuse Robot RL550 |
Activité
GE3TS Codeurs du Transgerbeur Activité
GE9 TS Activité Scooter 2 |
TRAITEMENT DE L'INFORMATION : STRUCTURES FONCTIONNELLE MATERIELLE ET LOGICIELLE | |||
.À partir d’un système mis à disposition et/ou défini par un dossier, des documents techniques correspondants et du cahier des charges de l’application : - identifier les différents constituants matériels de la chaîne d’information et les fonctions techniques réalisées ; - analyser l’organisation fonctionnelle de la chaîne d’information et en établir un schéma-bloc (fonctions assurées, flux de données). .Sur un équipement réel donné, une proposition de modification de fonctionnement de tout ou partie du système étant formulée, le modèle de commande et les frontières de l’étude étant définies : - modifier la spécification comportementale à l’aide d’un éditeur (atelier logiciel, interface de développement rapide); - générer automatiquement le programme et l’implanter dans le système cible ; - tester le fonctionnement.
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B.41 Le système de traitement intégré dans la chaîne d’information - Fonction de base et caractéristiques des entrées et des sorties de la chaîne d’information. - Architecture matérielle, contraintes de montage, de connexion et de configuration. Pour les solutions constructives : . chaîne intégrant un automate programmable industriel (API), . chaîne intégrant un système à base de microcontrôleur. B.42 Les systèmes programmables B.421 Structure fonctionnelle et matérielle - Fonction de base et caractéristiques des entrées et des sorties du système de traitement de l’information. - Structure fonctionnelle et architecture matérielle (microprocesseurs, mémoires, bus, cartes d’E/S et coupleurs). (4) - Caractéristiques de fonctionnement : espace adressable, temps d’exécution. - Paramètres de configuration pour une application donnée (logiciels et matériels). B.422 Structure logicielle - Structure et mise en œuvre de la chaîne de développement (éditeur, compilateur, débogueur). - Structuration d’un programme d’application (utilisation de modules logiciels réutilisables tels que fonctions et bloc fonctionnels pour les API, bibliothèques de composants logiciels pour les microcontrôleurs). Pour les solutions constructives : . automate programmable industriel (API), . systèmes à base de microcontrôleur.
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ACTIVITE GE 6 (Microcontroleur) ACTIVITE
GE 11
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Activité
GE2TS (Gestion E/S Pilote AT60) |
TRAITEMENT DE L'INFORMATION : OUTILS LOGIQUES et SEQUENTIELS - ALGORITHMIQUE | |||
. Un système de traitement intégré à une chaîne d’information étant disponible sous forme matérielle et/ou défini par son dossier : lister et caractériser les entrées et les sorties; identifier les opérateurs logiques et arithmétiques utilisés ; déterminer le format numérique adapté; établir, pour un système combinatoire, l’expression d’une fonction logique, la représenter sous les formes tabulées, d’équations ou graphiques. . Un cahier des charges d’une application étant donné, les frontières de l’étude précisées : élaborer tout ou partie du modèle comportemental. . Pour une application donnée sur un système séquentiel mis à disposition et/ou défini par un dossier, le cahier des charges et les frontières de l’étude étant précisés et le grafcet fourni : analyser et interpréter le grafcet fourni en décrivant, depuis une situation donnée, la suite des situations atteintes au cours de l’évolution ; vérifier le respect de certaines contraintes formulées dans le cahier des charges (temporelles, de sécurité); élaborer un diagramme décrivant l’enchaînement temporel des différentes tâches.
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C.21 L’information - Nature de l’information (logique, analogique, numérique). - Les systèmes de numération (base 2, base 10, base 16). - Les codes (binaire pur, BCD, GRAY, ASCII). C.22 Comportement des systèmes logiques combinatoires - Définition d’un système logique combinatoire. - Variable logique, opérateurs logiques OU, ET, NON (application du théorème de De Morgan) et expressions logiques. - Outils de description (table de vérité, équation logique, logigramme). C.23 Comportement des systèmes logiques séquentiels - Définition d’un système logique séquentiel. - Le concept d’état. - Les fonctions : mémoire, comptage et retard. - Le modèle comportemental Grafcet (IEC60848) : . frontière de description et bilan des entrées/sorties, . descriptions structurées, . syntaxe et sémantique du modèle Grafcet, règles d’évolution (1 à 4). C.24 Comportement des systèmes numériques - Définition d’un système numérique. - Variable numérique, mot binaire. - Les opérateurs sur mots (décalage, OU, ET, NON, transfert, comparaison, addition et soustraction d’entiers). - Les outils de description comportementale : . algorigramme, appel de procédures, . spécification littérale structurée : expressions, énoncés d’affectation et d’itération (SI ... ALORS ...SINON ..., FAIRE ... JUSQU’À ..., TANT QUE ... FAIRE ..., POUR ... FAIRE ...).
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Activité 1ère S : (Durée 2h) ACTIVITE GE 5 (Port // PC version Qbasic) Version Visual basic Commande Port parallèle PC qui fonctionne sous windows XP :-) Fichiers et dll ici
ACTIVITE
GE 8 ACTIVITE GE13 ACTIVITE
14 ACTIVITE
16 Tp attacheur Végétation : Etude séquentielle
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Activité
GE5TS Ouvre Portail Activité
GE6TS Activité
GE10 Ts TP2 Formeuse de Carton (automgen 8)
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PERIPHERIQUES ET RÉSEAUX : Acquisition, sauvegarde, transmission de données ... | |||
Un système de dialogue ou de communication étant à disposition et/ou défini par un dossier, la documentation technique associée étant fournie : - identifier la nature de l’information à communiquer, - reconnaître le type d’interface d’E/S. .En présence de postes équipés d’une carte réseau, une procédure détaillée de mise en œuvre d’un réseau local étant fournie : - établir les liaisons physiques entre les différents postes et les périphériques, - configurer les logiciels de façon à établir la communication. .En présence d’un poste d’accès au réseau Internet : - énoncer, d’un point de vue utilisateur, les éléments caractéristiques du réseau (architecture matérielle, services...) ; - paramétrer une suite de protocoles TCP-IP.
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B.51 Les périphériques Dialogue homme-machine : - saisie d’informations binaires ou numériques, - affichage d’informations binaires ou numériques, - modes de transmission série et parallèle (format, paramètres). Pour les solutions constructives : . périphériques de positionnement d’un pointeur sur un écran, de saisie d’images, de lecture de codes, de saisie de consignes opérateurs ; . afficheurs alphanumériques, écrans, imprimantes, traceurs. Stockage des données : - par procédé magnétique, - par procédé optique. Pour les solutions constructives : Périphériques de stockage des données sur disques magnétiques et optiques. B.52 Les réseaux - Fonction globale (concept de mise en réseau local et étendu). - Architecture matérielle (cartes réseau, concentrateurs, câbles, connecteurs, modems). - Modes d’accès au média et envoi des données sur le réseau (trame). - Notion de protocole. - Paramètres de configuration d’une suite de protocoles TCP-IP dans un système d’exploitation multitâches (adresse IP, masque de sous-réseau). Pour les solutions constructives : . Ethernet . Bus de terrain . Internet
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Activité
GE4TS Scanner AGFA
TP réseau |
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ACTIONNEURS, INTERFACES DE PUISSANCE, SECURITE | |||
Tout ou partie d’un système étant à
disposition et/ou défini par son dossier, le cahier des charges et les documentations techniques afférentes étant fournis: -identifier les constituants et justifier les solutions constructives mises en œuvre; -vérifier les performances des constituants et de l’ensemble au regard des spécifications du cahier des charges ; -proposer une modification d’une des solutions techniques, en réponse à une évolution du cahier des charges. .Un système automatisé étant à disposition avec son cahier des charges, les actionneurs électriques ou pneumatiques et le schéma de puissance étant définis, les caractéristiques de fonctionnement étant précisées pour une application donnée : - identifier et régler les paramètres de commande liés à la variation de vitesse ; - identifier les constituants du réseau d’alimentation électrique et donner leurs caractéristiques. .En présence de tout ou partie d’un système et/ou de son dossier technique : - associer à sa représentation schématique chaque constituant des chaînes de puissance et de commande; - vérifier la conformité ou modifier tout ou partie d’un schéma de puissance en utilisant un logiciel de simulation ; - justifier les protections mises en place dans les circuits de puissance. |
B.11 Les actionneurs
- Fonction globale et caractéristiques d’entrée et de sortie. Effort et vitesse en régime permanent. Espaces de fonctionnement. - Conditions d’implantation et de mise en œuvre. Pour les solutions constructives électriques : . machines asynchrones, . machines à courant continu avec et sans balai. Pour les solutions constructives hydrauliques et pneumatiques : . vérins. B.12 Les circuits de puissance B.121 L’alimentation en énergie - Alimentation électrique et pneumatique. - Alimentation autonome (pile, batterie,accumulateurs). B.122 La commande de puissance - Fonction globale, caractéristiques d’entrée et de sortie. - Sécurité des biens et des personnes. Pour les solutions constructives électriques : . commande tout ou rien (contacteur, relais et relais statique), . commande par modulation d’énergie (variateur). Pour les solutions constructives pneumatiques : . distributeurs. |
ACTIVITE
15 Commuter la Puissance |
Activité GE1TS Moteur Asynchrone Activité
scooter 1 TP automgen Commande Moteur triphasé ((Vatel lycée Évariste de Parny) |
(La suite logique ci-dessous) |
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Un système avec conversion et transmission d’énergie étant à disposition et/ou défini par son dossier, le cahier des charges étant donné et les documentations techniques concernant la chaîne d’énergie étant fournis : - analyser et déterminer les modes de fonctionnement, en déduire le sens de circulation du flux d’énergie; - déterminer les grandeurs énergétiques des éléments fonctionnels de la chaîne d’énergie (puissances d’entrée et de sortie, rendement) ; - reconnaître la réversibilité des éléments fonctionnels de la chaîne (transmission, conversion, alimentation); - tracer la relation entrée/sortie dans le quadrant correspondant. |
C.12 Comportement énergétique des systèmes C.121 Énergie, puissance - Énergie et puissance électrique ; - Travail et puissance d’une force et d’un couple. C.122 Conversion électromécanique d’énergie - Principe physique de base utilisé dans les actionneurs électriques (application de la loi de Laplace aux moteurs à courant continu); - Conversion et transmission de puissance : rendement d’un actionneur ou d’un mécanisme (puissance électrique absorbée, puissance mécanique utile). C.123 Espace de fonctionnement en régime permanent - Caractéristique force-vitesse et couple-vitesse ; - Notion de point de fonctionnement; - Réversibilité d’une source, d’un actionneur, d’une chaîne de transmission . - Dans le cas du moteur à courant continu : entraînement et freinage d’une charge, dissipation de l’énergie, notion de quadrant. C.124 La sécurité des biens et des personnes - Notions de risques et de phénomènes dangereux; - Dangers du courant électrique : . sécurité des personnes, . sécurité des biens (surcharge, court-circuit). |
Activité
GE7TS Pont en H Sécateur Activité
GE8 TS |
Les fichiers ressources des tp sont ici (en vrac)
Présentation du tableau pédagogique des
activités/compétences programmes : cliquez
ici (fichier Excel)
Présentation du fonctionnement au Lycée louis Payen (2007) :
cliquez
ici (fichier word)
Note : les TP sont classés dans la
portion de programme principalement traitée, mais peuvent évidement traiter de
façon partielle d'autres parties du programme officiel.
Dernière mise à jour : Octobre 2010
visiteurs depuis le 01/04/2006