3ᵉ · Technologie · Matériaux et énergie
Un système technique (portail automatique, store, robot…) répond à un besoin en réalisant une fonction. Pour comprendre son fonctionnement, on le décompose en deux chaînes qui travaillent ensemble : la chaîne d'énergie et la chaîne d'information.
Elle transforme l'énergie pour produire l'action voulue. Elle enchaîne quatre fonctions : alimenter (source d'énergie : secteur, batterie), distribuer (laisser passer l'énergie : relais, interrupteur), convertir (transformer l'énergie, par exemple électrique en mécanique : moteur), et transmettre (adapter et transmettre le mouvement : engrenages, courroie) jusqu'à l'objet à mettre en mouvement.
Elle pilote la chaîne d'énergie. Elle acquiert l'information grâce aux capteurs (bouton, détecteur), la traite dans une unité de traitement (le programme d'un microcontrôleur), puis la communique pour commander les actionneurs. C'est elle qui décide quand et comment agir.
La chaîne d'information commande la chaîne d'énergie ; celle-ci lui renvoie parfois des informations (fins de course). Ensemble, elles rendent le système automatique.
À quoi sert de découper un objet en chaîne d'énergie et chaîne d'information ? Regarde un portail automatique de maison. Quand tu appuies sur la télécommande, un capteur reçoit ton ordre, un programme décide d'ouvrir, puis un moteur alimenté par le secteur fait tourner les vantaux.
Tous les objets connectés qui t'entourent fonctionnent ainsi : le distributeur de boissons, la barrière de parking, le robot aspirateur. Comprendre ces deux chaînes, c'est savoir comment on conçoit et comment on répare une machine automatique. C'est le langage de tous les ingénieurs et de tous les techniciens.
La chaîne d'énergie, c'est le muscle du système : c'est elle qui produit le mouvement. Elle enchaîne toujours quatre fonctions dans le même ordre. D'abord alimenter : on fournit l'énergie, par exemple avec une prise secteur ou une batterie.
Ensuite distribuer : un composant laisse passer l'énergie au bon moment, comme un interrupteur ou un relais. Puis convertir : le moteur transforme l'énergie électrique en énergie mécanique de rotation. Enfin transmettre : des engrenages ou une courroie adaptent et transmettent ce mouvement jusqu'à l'objet à déplacer.
À la fin, on obtient l'action voulue.
La chaîne d'information, c'est le cerveau du système : c'est elle qui décide. Elle comprend trois fonctions. D'abord acquérir : des capteurs relèvent des informations sur le monde, comme un bouton poussoir, un détecteur de présence ou un capteur de lumière.
Ensuite traiter : une unité de traitement, souvent un microcontrôleur qui exécute un programme, décide de ce qu'il faut faire. Enfin communiquer : elle envoie l'ordre aux actionneurs, comme allumer un voyant ou lancer le moteur. C'est donc la chaîne d'information qui commande la chaîne d'énergie et rend le système intelligent.
Voyons maintenant comment tout s'assemble sur un exemple : un portail automatique. Le cerveau, la chaîne d'information, reçoit l'ordre : le capteur détecte l'appui sur la télécommande. Le programme traite cette information et décide d'ouvrir.
Il envoie alors sa commande vers le muscle, la chaîne d'énergie. Celle-ci alimente, distribue, convertit et transmet l'énergie : le moteur tourne et le portail s'ouvre. Enfin, un capteur de fin de course renvoie une information au cerveau pour lui dire quand s'arrêter.
Ces allers-retours entre information et énergie, c'est exactement ce qui rend un système automatique.
12 des 31 questions de ce chapitre. Les réponses, et les explications de chacune, sont dans l'application.