Système mécatronique
AUTEUR (2016) : un système mécatronique est un système combinant mécanique, électronique, informatique et contrôle pour optimiser ses fonctions.
Chaîne fonctionnelle
AUTEUR (2016) : la chaîne fonctionnelle d’un système mécatronique se compose de la chaîne de puissance et de la chaîne d’information.
Chaîne d’information
AUTEUR (2016) : la chaîne d’information comprend les fonctions d’acquérir, de traiter et de communiquer.
Un système mécatronique intègre plusieurs disciplines telles que la mécanique, l’électronique, l’informatique et le contrôle, dans le but d’augmenter et d’optimiser ses fonctionnalités. La modélisation de ces systèmes repose sur une structure appelée chaîne fonctionnelle, qui se divise en deux parties : la chaîne de puissance, responsable de la réalisation physique des actions, et la chaîne d’information, chargée de la gestion et de la transmission des données. La chaîne d’information comprend trois fonctions clés : acquérir des données, traiter ces données pour prendre des décisions, et communiquer les résultats aux différents composants ou utilisateurs.
Les systèmes mécatroniques combinent plusieurs disciplines pour créer des systèmes intelligents et performants, structurés autour d’une chaîne fonctionnelle composée d’une chaîne de puissance et d’une chaîne d’information.
Chaîne de puissance
La chaîne de puissance organise les blocs qui fournissent et adaptent la puissance nécessaire à l’action finale. Elle représente l’enchaînement des étapes permettant de transformer l’énergie en une forme adaptée pour réaliser une action précise dans un système mécatronique.
Bloc alimenter
Selon la définition, ce bloc indique comment le système est alimenté en puissance. Il fournit l’énergie brute nécessaire pour le fonctionnement global du système.
Bloc distribuer
Ce bloc explique comment la puissance est distribuée au bloc « convertir » (actionneur). Il assure la répartition de l’énergie en fonction des besoins spécifiques de chaque étape du processus.
Bloc convertir
Ce bloc transforme la puissance reçue en une forme adaptée à l’action finale. Il s’agit souvent d’un actionneur qui adapte l’énergie pour produire un mouvement ou une force utile.
Bloc transmettre
Ce bloc explique comment la puissance fournie par l’actionneur est transmise jusqu’au bloc « agir », permettant la réalisation concrète de l’action sur la matière d’œuvre.
Bloc agir
C’est la dernière étape où la puissance convertie et transmise est utilisée pour réaliser l’action souhaitée sur la matière ou le système cible.
La chaîne de puissance peut être visualisée comme une succession d’étapes indispensables pour transformer l’énergie en action concrète, assurant ainsi la performance et la fiabilité du système.
Alimenter : Fournir la puissance électrique, pneumatique ou hydraulique nécessaire au fonctionnement d’un système ou d’un équipement.
Réseau EDF : Infrastructure fixe de distribution d’électricité, généralement à tension élevée, qui alimente en puissance électrique les bâtiments et installations. Il constitue une source d’alimentation stable et centralisée.
Batterie : Dispositif de stockage d’énergie électrique sous forme chimique, capable de fournir de la puissance électrique en courant continu. Elle est utilisée comme source d’alimentation locale et temporaire.
Panneau solaire photovoltaïque : Dispositif convertissant l’énergie solaire en énergie électrique. Il fournit localement de la puissance électrique en fonction de l’ensoleillement.
Groupe électrogène : Machine alimentée par une énergie chimique (fossile) qui produit de la puissance électrique. Il est utilisé comme source locale d’énergie électrique en cas d’indisponibilité du réseau ou pour des usages mobiles.
Puissance électrique stockée : Quantité d’énergie électrique conservée dans un dispositif (batterie, autre stockage) pour une utilisation ultérieure, exprimée en termes de tension, capacité ou puissance.
L’alimentation fournit la puissance électrique, pneumatique ou hydraulique nécessaire au système. Elle constitue la source initiale d’énergie pour faire fonctionner les équipements. Les sources d’alimentation peuvent être fixes, comme le réseau EDF, ou locales, telles que la batterie, le panneau solaire ou le groupe électrogène. La tension, le courant et la fréquence sont des caractéristiques électriques importantes à considérer pour assurer la compatibilité et la sécurité du système. Le réseau EDF est une source stable et centralisée, tandis que les sources locales offrent une flexibilité ou une autonomie en cas d’indisponibilité du réseau. La batterie stocke de l’énergie sous forme chimique, permettant une alimentation électrique en courant continu. Le panneau solaire convertit l’énergie solaire en électrique, fournissant une alimentation locale renouvelable. Le groupe électrogène produit de l’électricité à partir d’une énergie fossile, souvent utilisé en complément ou en secours.
L’alimentation est la source initiale d’énergie, variable selon les besoins et les contextes d’utilisation, qu’elle soit fixe ou locale, électrique, pneumatique ou hydraulique.
Distribuer : Action de répartir la puissance électrique ou pneumatique en fonction des ordres de la chaîne d’information, afin d’alimenter les convertisseurs ou actionneurs dans la forme adaptée.
Relais statique : Composant électronique qui distribue la puissance électrique selon un ordre de la chaîne d’info. Il possède également plusieurs contacts et une bobine, mais utilise des composants électroniques pour la commutation, offrant une réponse plus rapide et une meilleure fiabilité.
Distributeur pneumatique : Dispositif qui répartit la puissance pneumatique en fonction d’un ordre de la chaîne d’info. Il comporte un certain nombre d’orifices et de positions, ainsi que des types de commandes spécifiques pour diriger le flux d’air.
Gradateur : Modulateur électrique qui ajuste la puissance en modifiant la forme du signal électrique, notamment la tension alternative, pour fournir une sortie adaptée à l’actionneur. La tension efficace (Ueff) en sortie est variable selon la modulation.
Redresseur : Modulateur électrique qui transforme une tension alternative en tension continue, avec une valeur constante (U). Il modifie la forme du signal pour obtenir une tension continue stable.
La distribution adapte la puissance selon les ordres de la chaîne d’information pour alimenter les convertisseurs. Elle consiste à fournir la puissance sous la forme la plus appropriée pour le fonctionnement des actionneurs ou autres composants.
Les contacteurs et relais statiques jouent un rôle clé dans cette distribution en commandant la puissance électrique de manière tout ou rien. Ils permettent d’établir ou de couper rapidement le flux électrique en réponse à un ordre de la chaîne d’info, avec des caractéristiques spécifiques telles que le nombre de contacts, la tension, et la nature de la commande (électromécanique pour le contacteur, électronique pour le relais statique).
Les modulateurs, tels que le gradateur, le redresseur, l’onduleur ou le hacheur, modifient la forme du signal électrique pour répondre aux besoins précis des actionneurs. Le gradateur ajuste la puissance en modulant la tension alternative, le redresseur convertit cette tension en continue, l’onduleur transforme une tension continue en alternative variable en fréquence, et le hacheur module la tension continue pour en faire une moyenne variable.
La distribution de puissance consiste à contrôler précisément et modulé la puissance électrique ou pneumatique pour alimenter efficacement les convertisseurs, en utilisant des composants comme les contacteurs, relais statiques et modulateurs.
Convertir : Transformation d’une forme d’énergie ou de puissance en une autre, adaptée à l’action finale, permettant d’utiliser efficacement la source d’énergie initiale.
AUTEUR : voir section 1
Vérin pneumatique : Convertit la puissance pneumatique (air comprimé) en puissance mécanique de translation. Il transforme la pression et le débit d’air en mouvement linéaire.
Résistance de chauffage : Convertit la puissance électrique en chaleur par effet Joule. La puissance électrique appliquée provoque un échauffement de la résistance.
Ampoule : Convertit la puissance électrique en lumière (énergie rayonnante). La puissance électrique alimente le filament ou le gaz pour produire de la lumière.
Moteur brushless : Convertit la puissance électrique en puissance mécanique de rotation à vitesses élevées, sans balais, selon AUTEUR (date). Il fonctionne grâce à une commutation électronique.
La conversion transforme la puissance d’une forme à une autre adaptée à l’action finale, permettant d’utiliser efficacement l’énergie fournie.
Les moteurs électriques, notamment ceux à courant continu, convertissent la puissance électrique en mécanique de rotation, ce qui permet d’animer des machines ou des dispositifs.
Les vérins pneumatiques ou hydrauliques transforment la puissance pneumatique ou hydraulique en mouvement de translation, facilitant le déplacement linéaire d’éléments.
Les résistances de chauffage et ampoules convertissent la puissance électrique en chaleur ou en lumière, respectivement, pour répondre à des besoins thermiques ou lumineux.
La conversion de puissance est une étape clé permettant de transformer l’énergie fournie en une action physique spécifique, que ce soit par rotation, translation, chaleur ou lumière, facilitant ainsi la réalisation de diverses fonctions mécaniques ou énergétiques.
| Thème | Notions clés & Définitions | Points essentiels | Auteur/Source |
|---|---|---|---|
| Systèmes mécatroniques | Système combinant mécanique, électronique, informatique et contrôle (2016) | Intégration de disciplines pour optimiser fonctionnalités; chaîne fonctionnelle = puissance + information | (2016) |
| Chaîne de puissance | Organisation des blocs : alimenter, distribuer, convertir, transmettre, agir | Transformation d’énergie en action; chaque étape a une fonction spécifique; importance de la cohérence | - |
| Alimentation en puissance | Fourniture d’énergie électrique/pneumatique/hydraulique; sources fixes ou locales | Sources fixes (réseau EDF), sources locales (batterie, solaire, groupe); caractéristiques électriques importantes | - |
| Distribution de puissance | Répartition selon ordre chaîne d’info; composants : relais, distributeurs, gradateurs | Adaptation de la puissance à l’actionneur; rôle clé des composants électroniques et pneumatiques | - |
Dernier item : Connaître les notions clés et définitions associées à chaque thème selon leur auteur ou référence mentionnée dans le contenu fourni.
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Système mécatronique — définition ?
Système combinant mécanique, électronique, informatique et contrôle.
Chaîne fonctionnelle — composants ?
Chaîne de puissance et chaîne d’information.
Chaîne de puissance — rôle ?
Transformer l’énergie pour l’action finale.
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