Fiche de révision : Chaînes d’énergie et d’information

📋 Plan du Cours

1. Systèmes techniques et chaînes fonctionnelles
2. Blocs de la chaîne d’énergie
3. Distribution et modulation de l’énergie
4. Transmission des mouvements mécaniques
5. Exemple de la porte de garage
6. Chaîne d’information et automatisation
7. Capteurs et conditionnement du signal
8. Types de signaux et de capteurs

📖 1. Systèmes techniques et chaînes fonctionnelles

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

⚡ Dans un système industriel, la chaîne d’énergie agit sur les flux de matières et d’énergies, tandis que la chaîne d’information agit sur les flux de données.

Compléments

• Les systèmes pluri-techniques apportent une valeur ajoutée aux flux de données, de matières et d’énergies afin de répondre à un besoin et à un objectif utilisateur.

💡 Astuce mémo

Énergie = agir ; information = piloter

📖 2. Blocs de la chaîne d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Alimenter : La fonction alimenter fournit au système l’énergie nécessaire à son fonctionnement à partir d’une source d’alimentation.
• Convertir : La fonction convertir transforme l’énergie reçue en l’énergie attendue en sortie du système, par exemple une énergie électrique en énergie mécanique grâce à un moteur.
• Transmettre : La fonction transmettre adapte et applique à la matière d’œuvre l’énergie fournie par l’unité de conversion au moyen de mécanismes mécaniques.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

🔄 Processus — La chaîne d’énergie alimente le système, distribue ou régule l’énergie, convertit l’énergie reçue puis transmet et adapte l’énergie fournie pour réaliser la fonction attendue.

💡 Astuce mémo

Alimenter, distribuer, convertir, transmettre

📖 3. Distribution et modulation de l’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Variateur : Module le couple, la vitesse et donc la puissance mécanique d’un moteur en agissant sur sa tension et son intensité d’alimentation.
• Contacteur : Un appareil destiné à laisser passer ou à bloquer le courant à partir d’une commande électrique ou pneumatique.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

⚡ La distribution en tout ou rien fournit directement l’alimentation à son niveau maximal ou à zéro, tandis que la distribution par modulation d’énergie fournit une alimentation graduée.

• Les contacteurs et les relais électromagnétiques sont utilisés pour une distribution en tout ou rien, alors que les variateurs et les hacheurs servent à moduler l’énergie.

🧮 Formule — La puissance mécanique d’un moteur est donnée par P = C × N, avec C en newton-mètres et N en radians par seconde.

🧮 Formule — L’énergie produite ou consommée par un système est donnée par E = P × t, avec E en joules, P en watts et t en secondes.

💡 Astuce mémo

Tout ou rien, ou gradué

📖 4. Transmission des mouvements mécaniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Arbre de transmission : Une pièce mécanique cylindrique qui transmet une puissance mécanique sous forme de couple et de vitesse de rotation.
• Vis sans fin : Associe un cylindre à cannelure hélicoïdale et un pignon afin de transmettre un mouvement sur un axe différent.
• Engrenage : Constitué de deux roues dentées en contact dont les différences de diamètre permettent d’adapter la vitesse de rotation.
• Cardan : Un arbre particulier composé de deux arbres qui transmet une rotation angulaire entre ces deux arbres.
• Poulies et courroie : Un système de poulies et de courroie comprend deux poulies et une courroie assurant la transmission du mouvement par adhérence ou par crantages.
• Réducteur : Modifie le rapport de vitesse et parfois le couple entre l’entrée et la sortie d’un mécanisme.

📖 5. Exemple de la porte de garage

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

• Dans une porte de garage automatique, le réseau EDF de 230 V alimente le système, un contacteur électromagnétique distribue l’énergie, un moteur la convertit en énergie mécanique de rotation, puis des pignons et une chaîne transmettent le mouvement à la porte.

Compléments

🔄 Processus — Dans la porte de garage, les pignons et la chaîne transforment le mouvement de rotation du moteur en mouvement de translation pour ouvrir ou fermer la porte.

💡 Astuce mémo

230 V → moteur → pignons et chaîne

📖 6. Chaîne d’information et automatisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne d’information : Relève et traite des informations afin de piloter la chaîne d’énergie et d’envoyer des ordres adaptés au besoin du système.
• Acquérir : La fonction acquérir capte les informations extérieures ou intérieures du système à l’aide de capteurs.
• Traiter : La fonction traiter exploite les informations reçues par la partie acquérir afin d’assurer la commande du système.
• Communiquer : La fonction communiquer fait le lien avec l’utilisateur, l’environnement ou d’autres systèmes, transmet des informations et envoie des ordres à la chaîne d’énergie.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

🔄 Processus — Un système automatisé exécute un ensemble de tâches sans intervention humaine permanente, à partir de programmes adaptés aux différentes situations.

💡 Astuce mémo

Acquérir, traiter, communiquer

📖 7. Capteurs et conditionnement du signal

🔑 Notions clés & Définitions

• Capteur : Acquiert une grandeur physique à mesurer et la transforme en une grandeur exploitable par une unité de traitement adaptée.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

🔄 Processus — Dans un capteur, le corps d’épreuve saisit la grandeur physique, l’élément sensible ou de conversion la transforme en signal généralement électrique, puis un module de conditionnement peut amplifier ou filtrer le signal.

Compléments

• Le signal du capteur peut être converti sous forme numérique avant d’être exploité par le système de traitement.

• Les grandeurs physiques mesurées par un capteur peuvent notamment être un déplacement ou une température.

💡 Astuce mémo

Mesurande → signal exploitable

📖 8. Types de signaux et de capteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Information logique : Ne prend que deux valeurs possibles, généralement 0 ou 1, correspondant par exemple à l’absence ou à la présence d’une personne.
• Information analogique : Varie de manière continue selon la grandeur mesurée, comme une température, une pression, une force ou une vitesse.

📝 Points essentiels

★ À maîtriser

🧮 Formule — Pour une information numérique codée sur N bits, le nombre de valeurs potentielles est égal à 2^N.

⚡ Les capteurs à contact utilisent un contact physique et transforment généralement l’information relevée en information logique, tandis que les capteurs sans contact détectent un élément sans frottement ni usure physique.

• Un détecteur de proximité inductif réagit à la présence d’une pièce conductrice, tandis qu’un détecteur de proximité capacitif réagit à la présence d’un élément non conducteur.

Compléments

• Les capteurs sans contact comprennent les codeurs optiques, les interrupteurs à lames souples, les détecteurs de proximité inductifs, les détecteurs de proximité capacitifs, les détecteurs photoélectriques et les thermistances.

• Une thermistance détecte une température et transmet un signal analogique à la fonction traiter.

💡 Astuce mémo

Logique, analogique, numérique

📊 Tableaux de synthèse

Types d’informations transmises

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. La chaîne d’information ne se confond pas avec la chaîne d’énergie : elle la commande.
2. Distribuer ne signifie pas convertir : la distribution règle l’apport énergétique avant la conversion.
3. Le tout ou rien n’est pas une alimentation graduée.
4. Un cardan ne désigne pas un arbre cylindrique simple, mais un assemblage de deux arbres.
5. Le moteur convertit l’énergie électrique, tandis que les pignons et la chaîne transmettent et transforment le mouvement.
6. La chaîne d’information donne les ordres ; elle ne réalise pas directement l’action mécanique.
7. Le capteur ne réalise pas nécessairement seul tout le traitement électronique du signal.