La fonction principale de
tout système pluri technique est d’apporter une valeur ajoutée à un flux de
matières, de données, d’énergie. Pour chacun, un ensemble de procédés
élémentaires de stockage, de transport et de conversion est mis en œuvre pour
apporter la valeur ajoutée au flux entrant. Donc, une partie agit sur les flux
de données (chaine d’informations), et l’autre agit sur les flux de matières et
d’énergie (chaine d’énergie).
PROGRAMME 4e |
« CONFORT ET
DOMOTIQUE » |
Séances |
|
1 –
Historique et géographie des solutions techniques |
Comment
le contexte historique et géographique influt-il sur la conception ? |
2
Séances : |
Plusieurs
objets techniques portant la même dénomination ont pu évoluer en fonction de
l’évolution des besoins et des technologies liées à l’époque, au lieu où ils
ont été conçus ou installés. |
1
Associer l’utilisation d’un objet technique à une époque, à une région du
globe (2) – Adaptation aux besoins et à la société |
3
Repérer dans les étapes de l’évolution des solutions techniques la nature et
l’importance de l’intervention humaine à côté du développement de
l’automatisation (2) – Evolution des solutions techniques |
Investigation |
Quel est
le lien entre l’évolution des solutions techniques et l’évolution du
besoin ? Quel est
le lien entre l’évolution des solutions techniques et l’évolution des
technologies (non mécanisé – mécanisé – automatisé et informatisé) |
2
Comparer les choix esthétiques et ergonomiques d’objets techniques d’époques
différentes (2) – Adaptation aux besoins et à la société |
4
Identifier les éléments qui déterminent le coùt d’un objet technique (1) –
Contraintes économiques : coùt global |
Activites : |
Rechercher
et collecter des informations sur le net, DVD, livres, constructeurs, … Comparer
les fonctions assurées, les principes techniques utilisés. Observer
et manipuler les objets présents dans le laboratoire. Identifier
les choix artistiques. |
|
|
Supports :
|
Le
téléphone met en évidence l’évolution des besoins en téléphonie liée à
l’évolution des technologies. |
2 – Prise en compte des
contraintes dans la conception |
Comment les contraintes
sont-elles prises en compte dans la conception d’un objet technique ? |
2 séances |
Plusieurs objets
techniques portant la même dénomination et devant répondre au même besoin
peuvent utiliser des principes, des solutions techniques différentes dues aux
contraintes technico-économiques différentes que l’objet doit respecter. |
1 Mettre en relation des
contraintes que l’objet technique doit respecter et les solutions techniques
retenues (2) - Contraintes |
4 Classer de manière
qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les
contraintes que doit satisfaire l’objet technique (3) – Propriétés des
matériaux |
Investigation |
Choix de solutions
techniques en fonction des contraintes technico-économiques. |
2 Identifier les éléments
qui déterminent le coût d’un objet technique (1) – Contraintes
économiques ; coût global |
5 Mettre en relation le
choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de
valorisation (2) – Caractéristiques économiques des matériaux |
Activités : |
Rechercher et collecter
des informations sur le net, DVD, livres, constructeurs, … Comparer les fonctions
assurées, les principes techniques utilisés. Observer et manipuler les
objets présents dans le laboratoire . Identifier les types de
matériaux. Identifier les choix
artistiques. |
3 Rechercher et décrire
plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée (2) – Solution
technique |
|
Supports : |
Implantation d’un panneau
photovoltaique – portail automatique
(choix en fonction des contraintes de fonctionnement et de sécurité) – besoin de protéger les
enfants d’une piscine (barrière, alarme, bâche, alarme infgrarouge) |
3 – Source d’énergie, conversion d’énergie |
Quelle est la source d’énergie extérieure utilisée par
l’objet technique et quel est l’élément qui permet de la convertir ? |
3 Séances |
En s’appuyant sur l’analyse d’objet technique différents,
on identifiera les actionneurs et on définira les principales
caractéristiques (tension, intensité, pression, couple, force, vitesse,
luminosité, …) des énergies d’entrée et de sortie. |
1 Associer à chaque bloc fonctionnel les composants
réalisant une fonction (2) – Représentation fonctionnelle |
4 Comparer les quantités d’énergie consommées par deux
objet techniques (2) – Efficacité énergétique |
Investigation : |
Des objets techniques à chaîne d’énergie
« courte » (chaîne d’énergie se réduisant à l’actionneur et
l’effecteur) assurent la même fonction et utilisent la même énergie, pourtant
les actionneurs sont différents. On augmente la surface d’appui d’un fluide et on augmente
l’effort. Ce sont tous des moteurs et pourtant ils sont
différents : taille, courant continu ou alternatif, tension. Ces deux ampoules produisent la même quantité d’énergie
pourtant celle avec des diodes consomme moins que l’incandescente. Constitution physique (circuit électrique constituant les
moteurs, étanchéité nécessaire dans un vérin, guidage au bon fonctionnement). Matériaux utilisés et utilisables. Deux objets techniques semblent identiques pourtant l’un
produit de l’énergie, l’autre en consomme. |
2 Etablir un croquis du circuit d’alimentation
énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet technique (3)
– Représentation fonctionnelle |
5 Indiquer la nature des énergies utilisées pour le
fonctionnement de l’objet technique (2) – Efficacité énergétique |
Activités : |
Identifier des éléments de conversion de l’énergie sur
des systèmes différents. Manipuler, démonter les objets supports d’étude. Choisir l’outil adapté en fonction de la caractéristique
que l’on veut mesurer. Effectuer des mesures sur l’objet technique en utilisant
un protocole de test adapté. Réaliser une maquette d’un système en remplaçant le vérin
par des seringues de diamètres différents et mesurer l’effort là où
d’habitude on applique la main. |
3 Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en
évidence une propriété électrique ou thermique donnée (2) – Propriétés des
matériaux |
6 Identifier les éléments qui les composent (1) – Chaîne
d’énergie |
Supports : |
Ouvre portail (énergie électrique – moteur – bras / énergie électrique – verin –bras, en passant par un compresseur intégré (moteur+pompe) voiture télécommandée à pile – éolienne et ventilateur –
Lampe de poche à led - |
4 – Transmission – Conversion de l’énergie |
Par quoi et comment est transmise, transformée l’énergie
dans un objet technique ? |
4 séances |
En s’appuyant sur l’analyse d’objets techniques
différents, on identifie et analyse les performances (comparaison énergie
entrée / énergie sortie) des différents constituants transmettant ou
transformant l’énergie. |
1 Décrire sous forme de schéma, le fonctionnement de
l’objet technique (1) – Représentation fonctionnelle |
6 Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une
propriété donnée (1) – Propriétés des matériaux |
Investigation : |
Caractériser la transformation de mouvement entre
l’entrée et la sortie de la chaîne. Maîtriser la vitesse : régulation, variation. Deux chaînes de transmission semblent identiques pourtant
l’une fonctionne, l’autre non car il y a trop de frottements. Matériaux utilisés et utilisables. |
2 Associer à chaque bloc fonctionnel les composants
réalisant une fonction (2) – Représentation fonctionnelle |
7 Comparer les quantités d’énergie consommées par deux
objets techniques (2) – Efficacité énergétique |
Activité : |
Représenter le flux d’énergie sur une représentation de
l’objet technique ou d’un schéma. Identifier des éléments de transmission, de tansformation
de l’énergie. Effectuer des mesures sur l’objet technique en utilisant
un protocole de test adapté. Assembler réellement ou virtuellement des éléments
permettant de réaliser une fonction voulue. |
3 Etablir un croquis du circuit d’alimentation énergétique
et un croquis du circuit informationnel d’un objet technique (3) – Représentation
fonctionnelle |
8 Indiquer la nature des énergies utilisées pour le
fonctionnement de l’objet technique (2) – Efficacité énergétique |
Supports : |
Eolienne et ventilateur – robot ménager – lecteur dvd – scanner - |
4 Créer une représentation numérique (3) – Représentation
structurelle : modélisation du réel |
9 Repérer à partir du fonctionnement d’un système
automatique la chaine d’énergie (1) – Chaîne d’énergie |
|
|
5 Rechercher et sélectionner un élément dans une
bibliothèque de constituants pour
l’intégrer dans une maquette numérique (3) – Représentation
structurelle : modélisation du réel |
10 Identifier les éléments qui les composent (1) – Chaîne
d’énergie |
|
|
5 – Acquisition
et transmission de l’information |
Par quoi
et comment sont réalisées l’acquisition et la transmission de
l’information ? |
4
Séances |
Notion
de capteur qui permet l’acquisition de l’information et on s’intéresse aux
composants qui renvoient des ordres à la chaîne d’énergie. Identifier
la nature d’une information et du signal qui la porte sans rentrer dans le
fonctionnement de ce capteur. |
1
Décrire sous forme schématique le fonctionnement de l’objet technique (1) – Représentation
fonctionnelle |
5 Identifier
la nature d’une information et du signal qui la porte (1) – Forme du
signal |
Investigation :
|
Les
capteurs dans l’environnement proche. Les
fonctions assurées par les différents composants. Les
modes de transmission. Grandeur
mesurée, grandeur renvoyée. |
2
Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction (2)
- Représentation fonctionnelle |
6a
Identifier les composants d’une interface entre chaîne d’énergie et
d’informations (2) – Interface – Mode de transmission avec ou sans fil 6b
Repérer le mode de transmission pour une application donnée (1) - Interface
– Mode de transmission avec ou sans fil |
Activités :
|
Représenter
le flux d’informations sur une représentation de l’objet technique. Décrire
par schéma blocs une décomposition structurelle. |
3
Etablir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du
circuit informationnel d’un objet technique (3) – Représentation
fonctionnelle |
7
Associer un mode de transmission à un besoin donné (1) – Transport du
signal |
Supports :
|
Système
de surveillance
(déclencheur de présence – détecteur de fumée – détecteur d’ouverture –
clavier à codes – détecteur de mouvements) – détecteur de présence – balance
de pesée – réseau internet ou intranet – wifi – scanner - |
4
Identifier les modes et dispositifs d’acquisition de signaux, de données (1) –
Acquisition de signal |
8 Mettre
en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété
électrique ou thermique donnée (2) – Propriétés des matériaux |
|
|
6 –
Régulation du milieu ambiant |
Par quoi
et comment est régulée l’énergie pour améliorer le confort de
l’utilisateur ? |
2
séances |
On
s’intéresse aux moyens qui permettent de réguler l’ambiance (température,
hygrométrie, …) afin de réduire les agressions dues au froid, au chaud, à la
lumière, au volume sonore, à l’air ambiant, … Mettre
en évidence la relation avec le développement durable |
1 Décrire sous forme schématique le fonctionnement de
l’objet technique (1) – Représentation fonctionnelle |
6 Comparer les quantités d’énergie consommées par deux
objets techniques (2) – Efficacité énergétique |
Investigation |
- Les systèmes régulés de l’environnement proche de
l’élève - Les matériaux utilisés et utilisables – Economie d’énergie, développement durable - Mesure (températures, consommation électrique, volume
sonore, luminosité, …), échanges thermiques |
2 Associer à chaque bloc fonctionnel les compsoants
réalisant une fonction (2) – Représentation fonctionnelle |
7 Indiquer la nature des énergies utilisées pour le
fonctionnement de l’objet technique (2) – Efficacité énergétique |
Activites |
- Indiquer le flux d’énergie sur une représentation de
l’objet technique ou d’un schéma - Identifier des éléments de transmission, de
transformation de l’énergie - Manipuler, démonter les objets étudiés - Observer l’évolution du flux d’énergie dans l’objet
technique en fonctrionnement |
3 Etablir un croquis du circuit d’alimentation
énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet technique (3)
– Représentation fonctionnelle |
8 Identifier dans la chaine de l’énergie, les composants
qui participent à la gestion de l’énergie et du confort (1) – Gestion de
l’énergie, régulation |
|
- Filmer un objet technique en fonctionnement - Comparer deux objets techniques proches de
l’environnement élève - Choisir l’outil adapté en fonction de la
caractéristique que l’on veut mesurer sur la chaine d’énergie - Effectuer des mesures sur l’objet technique en
utilisant un protocole de tests adaptés |
4 Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en
évidence une propriété électrique ou thermique donnée (2) – Propriétés des
matériaux |
9 Repérer, à partir du fonctionnement d’un système
automatique la chaine d’énergie (1) – Chaine d’énergie |
|
- Utiliser des logiciels - Assembler réellement ou virtuellement des éléments
permettant de réaliser une fonction voulue – Rechercher des informations sur la toile |
5 Vérifier la capacité des matériaux à satisfaire une
propriété donnée (1) – Propriétés des matériaux |
10 Identifier les éléments qui les composent (1) – Chaine d’énergie |
Supports |
Climatiseur, radiateur électrique, chauffage
domestique, humidificateur, sonde thermostatique d’un robinet de
radiateur appartenant à un circuit de chauffage |
|
11 Identifier les modes et dispositifs d’acquisition de signaux, de données (1) – Acquisition de signal |
|
|
7 –
Commande ou pilotage |
Par quoi
et comment est commandé un objet technique ? |
4
séances |
Identifier
l’élément (automate, carte électronique) permettant la commande d’un système
pluri technique Analyser
ou modifier un programme simple utilisant un langage graphique à partir
duquel est généré automatiquement le programme à implanter dans le système Mettre
en évidence le type de pilotage utilisé en fonction du domaine d’application
(industriel pour les automates, grande diffusion pour une carte électronique
ou un composant programmable) |
1 Décrire sous
forme de schéma le fonctionnement de l’objet technique (1) – Représentation fonctionnelle
|
6 Modifier
la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un
besoin donné et valider le résultat obtenu(2) – Traitement du signal
|
Investigation |
Identifier
les éléments de commande ou de pilotage – Matériaux utilisés ou utilisables –
Mode manuel ou automatisé |
2
Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction (2) Représentation fonctionnelle
|
7 Mettre
en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété
électrique ou thermique donnée (2) – Propriétés des matériaux |
Activités |
Manipuler,
démonter les objets supports d’étude – choisir l’outil adapté en fonction de
la caractéristique que l’on veut mesurer sur la chaine d’informations –
effectuer des mesures sur l’objet technique en utilisant un protocole de test
adapté – utiliser des logiciels – assembler réellement ou virtuellement des
éléments permettant de réaliser une fonction voulue – rechercher des
informations sur internet – relier une carte élec tronique à ses divers
périphériques et tester le fonctionnement – implanter un programme dans un
automate et tester le fonctionnement – modifier une partie du circuit de
commande et en observer les conséquences – observer le fonctionnnement d’un
système automatisé afin d’identifier la succession des étapes |
3
Repérer à partir du fonctionnement d’un système automatique la chaine
d’info(1) Chained’informations 4
Identifier les éléments qui les composent(1)– chained’info |
8
Identifier une condition logique de commande (2) – Commande d’un objet
technique et logique |
Supports |
Maquette
équipée d’un automate : ascenseur, barrière … Supports
équipés d’une carte électronique : électroménager, alarme, jouet,
bureautique, … |
5
Identifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme
graphique (1) - Traitement d’un signal |
9
Etablir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du
circuit informationnel d’un objet technique (3) – Représentation
fonctionnelle |
|
|
8 – Conception et réalisation d’un système automatique |
Comment gérer un projet de conception et la réalisation
d’un système automatisé ? |
6 séances |
|
1 Mettre en relation des contraintes que l’objet
technique doit respecter et les solutions techniques retenues(2)contrainte |
9 Identifier et classer les contraintes de
fonctionnement, d’utilisation, de sécurité du poste de travail (2) – règle
de sécurité |
Investigation : |
- A partir de solutions techniques identifiées (ex pour
automatiser un ouvre barrière), les élèves mènent une analyse de la mise en
œuvre de cette solution technique (recherche d’info, de solutions sur
l’internet, doc technique, brainstorming) |
2 Identifier les élèments qui déterminent le coût d’un
objet technique (1) - contraintes éco : coût global |
10 Organiser le poste de travail (3) – règles de
sécurité |
|
- La planification de la mise en œuvre est imaginée et la
réalisation de ces solutions permet de comparer, valider les planifications
imaginées - L’automatisation de plusieurs systèmes différents peut
donner lieu à la meme démarche |
3 Rechercher plusieurs solutions techniques pour répondre
à une fonction donnée (2) - Solution technique |
11 Enoncer les contraintes techniques liées à la mise en
œuvre d’un procédé de réalisation (2) – contraintes liées aux procédés et
modes de fab |
Activites : |
Rechercher et collecter des infos sur internet, dvd,
livres, constructeurs... |
4 Choisir et réaliser une solution technique (3)–Solution
technique |
12 Mettre en relation des caractéristiques géométriques
d’un élément et son procédé de réalisation (2) - Contraintes liées aux
procédés et modes de fab |
Supports : |
Système de captage, de protection de piscine
(enrouleur de bâche), jet d’eau, … |
5 Créer une représentation numérique (3) –Représentation
structurelle : modéliser le réel |
13 Préparer un protocole de tests ou de contrôle en
fonction des moyens disponibles (2) |
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6 Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une
propriété donnée (1) – Propriétés des matériaux |
14 Compléter ou modifier un planning pour adapter la
réalisation d’un objet technique en fonction d’aléas (2) – Processus de
réalisation |
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7 Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour
chaque opération importante (3) – Contraintes liées aux procédés de
contrôle et de validation |
15 Réaliser tout ou partie du prototype d’un objet
technique (3) – Processus de réalisation |
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8 Créer et justifier tout ou partie d’un planning (2) – Planification
des activités |
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