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.

 

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.

 

Activité en 1ère:
(Durée 2h)

Activité GE 1
Activité GE 2
Activité GE 3
Activité GE 4
 

Activité scoot 0
+correc

Activité TP robot Tondeuse 0 RL550
Doc rep + correc ici

Tp 1 attacheur végétation

Activité en terminale 
(Durée 2h)


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.

 

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.

 

ACTIVITE GE 9
(Tp capteur)

ACTIVITE GE 10
(CTN + AOP)

ACTIVITE GE 12
Codeurs numériques
du transgerbeur

Activité Capteur Scooter
(mesures signal, vitesses, calculs ... )
Doc rep et correc ici

Activité TP Capteur Tondeuse Robot RL550
(mesures signal, vitesses, ...)
Doc rep et correc ici

TP capteur
Barrière sympact

Activité GE3TS
Codeurs du Transgerbeur

Activité GE9 TS
Fonctions TOR du sécateur

Activité Scooter 2
(Capteur magnétoélectrique géré par microcontrôleur )
(TP Scooter électrique )
Ressources->cliquez ici 

Nouveau : l'UCE décortiqué : cliquez ici

Version plus light du Tp scooter 2 ici

TP capteur IR Destructeur d'aiguille

Tourne seul (panneau solaire ) :
Tp 1 Découverte + mesures tension et calculs. Niveau Ts

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.

 

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.

 

ACTIVITE GE 6
(Microcontroleur)

ACTIVITE  GE 11
(Afficheur commandé par microcontrôleur)

 

 

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.

 

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 ...).

 

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 7
(Automgen7)

ACTIVITE GE 8
(Automgen7)

ACTIVITE GE13
(Acquisition Codage)

ACTIVITE 14
(Automgen7)

ACTIVITE 16
(Comptage)

Tp attacheur Végétation : Etude séquentielle

 

 

Activité GE5TS
Ouvre Portail

Activité GE6TS
Automgen Roues Codeuses

Activité GE10 Ts
Afficheur 7seg piloté par microcontôleur

TP2 Formeuse de Carton (automgen 8)

 

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.

 

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

 

  Activité GE4TS
Scanner AGFA

TP réseau
Doc réponse
Doc config réseau Xp

Doc diverses (optionnel)

TP Réseau Barrière Sympact

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

TP TONDEUSE 2
Doc Réponse
Programmes et typon

Tp3 Barrière Sympact 

Activité GE1TS
Moteur Asynchrone

Activité scooter 1
(Gestion de la puissance- Tp scoot élec peugeot)

TP automgen Commande Moteur triphasé  ((Vatel lycée Évariste de Parny)

(La suite logique ci-dessous)

 
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
Axe Z -  4 quadrants

 

 

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

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