Dossier pédagogique Robot Cycle 4, 5ème

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1 Dossier pédagogique Robot Cycle 4, 5ème Plug Uino - Programmation d objets connectés Version 1.0 Septembre 2016

2 Cycle 4 7x55 minutes Cinquième Liste des activités réalisables avec le Robot Bluetooth pour le niveau 5 Activité 1 : Pourquoi un objet a besoin d informations pour être autonome. Activité 2 : Par quoi et comment est programmé un objet technique. Activité 3 : Comment fonctionne un potentiomètre. Activité 4 : Comment fonctionne un servomoteur. Activité 5 : Comment fonctionne un ultrason. Activité 6 : Projet Robot Plug uino se gare.

3 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 1 Fiche prof TECHNO Concevoir, Créer, Réaliser C2.2 Identifier les flux d'énergie et d'information et décrire les transformations qui s'opèrent. Cette activité a pour but d entrer de plein pied dans la chaîne d information qui étaient abordées jusque là en classe de quatrième. Systématiquement, d information sera abordée dans les activités futures pour que l élève s habitue à associer des capteurs ou des commandes à des solutions. Cette activité a pour objectif de réaliser deux chaînes d énergie du même système avec une énergie d entrée différente (mécanique et électrique) et ainsi de décrire les transformations qui s y opèrent. L élève doit s interroger si la solution trouvée est une amélioration ou une automatisation. Car souvent, cette notion est complexe pour l élève, rajouter un moteur électrique peut être perçu comme une automatisation pour l élève. Pour aider l élève dans cette interrogation, on doit se focaliser sur l utilisateur du volet roulant électrique. Est-ce que l utilisateur agit de manière récurrente encore sur le système? N a-t-on pas juste amélioré le confort de l utilisateur? Peut-on parler d autonomie du système? On peut maintenant, une fois que l élève a bien perçu que motoriser n est pas automatiser, les interroger sur la façon d améliorer encore le volet roulant au point que l utilisateur n intervienne que pour le programmer. L activité se termine par la présentation du bilan réalisé des chaînes d énergie et d information des différents groupes. On revient alors à la question posée de l activité «Pourquoi un objet a besoin d informations pour être autonome?» Question 11 : Vidéo disponible ici (Ctrl et clic)

4 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 1 Fiche élève TECHNO Concevoir, Créer, Réaliser C2.2 Identifier les flux d'énergie et d'information et décrire les transformations qui s'opèrent. Pourquoi un objet a besoin d informations pour être autonome? Objectifs : Réaliser la chaîne d énergie d un volet roulant manuel. Proposer une amélioration de l objet pour augmenter le confort de l utilisateur. Réaliser la nouvelle chaine d énergie électrique à partir de la vidéo Lapeyre. Formaliser dans la chaîne d information, le nouveau système proposé.

5 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 1 Fiche élève Fig 1 Fig 4 Fig 2

6 y Fig 3 x 1. Quelle est l énergie (force en action) d entrée du système (fig1)? 2. A quel élément est transmise cette énergie (force)? 3. Quels sont les 2 mouvements du volet? 4. Quelle est la nature de cette énergie? 5. Sur quel axe tourne la manivelle (fig4)? 6. Sur quel axe tourne le tube d enroulement (fig4)? 7. Quel est l élément qui permet de transformer une rotation d un axe à un autre? On simplifie le schéma du système du volet avec les 4 éléments ci-dessous : 1 Manivelle, 2 tube d enroulement et attache, 3 treuil, 4 sortie de caisson. 8. Associer à la chaîne d énergie du système les éléments ci-dessus Energie Alimenter Distribuer Transformer Transmettre Descendre ou Monter le volet On désire améliorer le confort de l utilisateur en transformant le volet mécanique en volant électrique.

7 9. Quels sont les deux éléments qu il faut supprimer? 10. Quel est l élément nécessaire que l on doit ajouter au système? 11. A partir du l image ci-dessous, réaliser la nouvelle chaîne d énergie et de la vidéo. Energie Alimenter Distribuer Convertir Transmettre Descendre ou Monter le volet Une maison compte en moyenne 8 fenêtres équipée de volets roulants électriques. Tous les jours, la famille Lambert doivent monter les volets le matin et les descendre le soir. La famille Lambert s interroge comment elle pourrait améliorer son quotidien. 12. Proposer comment on pourrait aider cette famille, formaliser votre solution dans un schéma.

8 Réponses : Volet roulant mécanique : 1. Musculaire 2. Manivelle. 3. Descente et montée. 4. Energie mécanique. 5. Axe x. 6. Axe y. 7. Treuil. 8. Energie musculaire Alimenter Distribuer Transformer Transmettre Manivelle Sortie caisson Treuil Tube enroulement Descendre ou Monter le volet Volet roulant électrique : 9. Manivelle et sortie de caisson. 10. Moteur. 11. Energie électrique Alimenter Distribuer Convertir Transmettre Fils électriques Interrupteur Moteur Axe et attache Descendre ou Monter le volet 12. On peut programmer les volets à horaires fixes, exemple : on monte les volets tous les matins à 6h00 et on les descend le soir vers 19h00. On peut aussi utiliser un capteur de lumière et déclencher la montée et la descente sur un seuil.

9 Bilan : La chaîne d information est constituée des fonctions : acquérir, traiter et communiquer. La fonction acquérir est associée à la détection ou à la commande (capteurs et commandes). La fonction traiter est associée au microprocesseur (plug uino) qui va faire des opérations en vue de les communiquer. La fonction communiquer est associée à un ordre à destination des actionneurs ou des utilisateurs (afficheurs, écran ). Utilisateur Capteur lumière Acquérir Traiter Communiquer Horloge Monter, descendre Plug uino Energie électrique Alimenter Distribuer Convertir Transmettre Fils électriques Contacteurs ou relais Moteur Axe et attache Descendre ou Monter le volet

10 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 2 Fiche prof TECHNO Pratiquer des langages C4.1 Décrire en utilisant des outils et langages de description adaptés, la structure et le comportement de l objet. C est la première activité qui utilise concrètement le plug uino, on commence par un programme simple sur mbloc basé sur scratch 2. L environnement scratch 2 est familier des élèves de sixième. Il n y a que la seule nouvelle rubrique «pilotage» à découvrir. C est cette rubrique qui nous permettra de communiquer avec le plug uino. L accent est mis sur la structure du programme «évènement, initialisation, affectation des variables, traitement et ordre». Dans cette activité, on cherche à initier l élève à l algorithmique par l analyse du programme et l assimilation de la structure. L élève va aussi réaliser son premier prototypage. On commence avec une commande (BP) et 1 actionneur. Il est essentiel d afficher de l état du bouton poussoir dès la première activité. Au final, cela pourrait paraitre beaucoup comme objectifs à atteindre.

11 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 2 Fiche élève TECHNO Pratiquer des langages C4.1 Décrire en utilisant des outils et langages de description adaptés, la structure et le comportement de l objet. Par quoi et comment est programmé un objet technique Objectifs : Réaliser la chaîne d information de l objet. Décrire les étapes du programme. Réaliser les branchements et exécuter le programme. Modifier partiellement le programme. Présenter le dernier programme en revue de projet.

12 Capture écran du programme exécuté Programme

13 A partir des deux captures d écran répondre aux questions suivantes. 1. Avec quels composants se fait l acquisition des données (Acquérir)? 2. A l issu du traitement des informations dans le microprocesseur, quels sont les ordres communiqués. 3. Réaliser la chaîne d information de la led. 4. Décrire les étapes du programme dans l ordre. 5. Identifier la led et le BP (bouton poussoir A quelle sortie doit être connectée la led? 7. A quelle entrée doit être connectée le BP? 8. Relier par un trait la led et le BP (bouton poussoir) à leurs broches respectives du plug uino (microprocesseur). 9. Une fois le programme saisis dans l espace de travail Mblock et la led et le BP connecté, commencer l exécution du programme. Comparer avec votre raisonnement de la question Modifier le programme pour le compteur se remette à zéro, une fois que la led a clignoté 10 fois ou que nous appuyons sur le bouton poussoir. L exécuter en suite sur Ardublock.

14 Brouillon pour raisonnement de la question 4

15 Bilan Pour être compréhensible par tous, un programme doit avoir la structure suivante : Déclaration des variables. Initialisation des variables. Affectation des variables à des numéros de broches (mémorisation). Acquisition des données (capteurs et commandes). Traitement des données. Ordre à destination des actionneurs et/ou affichage à destination des utilisateurs.

16 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 3 Fiche prof TECHNO C1 Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques C5 Mobiliser des outils numériques C1.1 Imaginer, synthétiser, formaliser et respecter une procédure. C5.1 Simuler numériquement la structure et le comportement d un objet C1.2 Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte. Bien que cette activité n utilise qu un potentiomètre et un multimètre. Elle se révèle pratiquer une démarche scientifique et technologique assez complète. Il conviendra de faire d autres activités sur les entrés analogiques qui permettent de travailler sur les mesures directes et puis par modification du programme réaliser des mesures indirectes. Dans un premier temps l élève explore le plug uino et repère les bornes qui permettent de prototyper et faires des mesures à l aide du voltmètre. Le premier programme ne s exécute que si la valeur du potentiomètre est à Ce choix vise à interpeler l élève sur le fait que la valeur maximale sera toujours 1023 qui correspond au poids maximal du convertisseur analogique numérique. En effet, le plug uino convertit sur 10 bits (2 10 =1024). Si on compte de la valeur 0 à 1023, on obtient 1024 combinaisons. Ils doivent aussi remarquer que la tension correspondante au potentiomètre est celle du plug uino qui est la tension référence. Les élèves sont amener ensuite à compléter le tableau. On remarque en calculant quelques rapports qu il y a une proportionnalité. A ce stade les élèves peuvent déjà déduire des tensions ou des valeurs numériques à partir d une inconnue. Les mesures effectuées doivent aider à formaliser leur analyse et les amener à la fin de n utiliser que ces deux valeurs. On pourra les réutiliser pour le dernier exercice

17 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 3 Fiche prof TECHNO C1 Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques C5 Mobiliser des outils numériques C1.1 Imaginer, synthétiser, formaliser et respecter une procédure. C5.1 Simuler numériquement la structure et le comportement d un objet C1.2 Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte. Objectifs : Comment affiche-t-on la valeur numérique d un potentiomètre Connecter correctement le potentiomètre à la borne A0. Relever la tension d alimentation du plug uino. Relever la tension maximale aux bornes du potentiomètre A0, ainsi que la valeur numérique correspondante. Compléter le tableau à partir de la valeur 128 et ses multiplicateurs. Indiquer si il ya une proportionnalité entre la valeur numérique et la tension mesurée. Calculer ce coefficient existant entre ces deux grandeurs. A l aide du coefficient de proportionnalité calculé, modifier le programme en créant une variable multimètre qui affiche automatiquement la tension A0 au 100. (Faire une revue de projet).

18 Capture écran de la scène Mesure des tensions ( plug uino et potentiomètre). Le cordon noir est relié à la borne GND du plug uino. Le cordon rouge sur la borne 5v, elle correspond à la tension de la prise USB qui alimente le plug uino. Le cordon rouge sur la borne A0 correspond à la tension variable du potentiomètre.

19 Programme Affichage valeur numérique 1. Créer le programme et connecter le potentiomètre à la broche analogique A0. 2. Repérer les trois variables du programme. 3. Repérer la structure et expliquer les cas possibles. 4. A l aide du multimètre, relever les deux mesures (tension plug uino et A0) 5. Remplir le tableau à l aide du multimètre. Valeur A Tension A0 6. Calculer les rapports Tension A0/ Valeur A0 en mvolts (sauf pour A0=0). 7. Que remarquez-vous? 8. Quelle serait la tension A0 si la valeur numérique du potentiomètre est égale à 384? Faites le calcul pour 220, 450, 560, 680 et Stopper le programme et vérifier votre réponse à l aide du multimètre en utilisant le script ci-dessous (pour 384) :

20 10. Modifier le programme ci-dessous afin qu il affiche la tension A0 au centième en fonction de la valeur numérique du potentiomètre. Indice : Où est connecté le potentiomètre? Utilise la question 6 et ta remarque de la question Tu viens de créer un convertisseur Valeur numérique/tension. Complète le tableau ci-dessous, compare avec la question 5. Valeur A Tension A0

21 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Revue de Projet 1 Fiche prof TECHNO C3 S approprier des outils et des méthodes C3.3 Présenter à l oral et à l aide de supports numériques multimédia des solutions techniques au moment de revues de projet. C3.2 Traduire à l aide d outils de représentation numérique, des choix de solutions sous forme de croquis, de dessins ou schémas. Objectifs : Revue de Projet 1 Etre capable d utiliser des ressources numériques disponibles dans le réseau du collège. Expliquer ce qu est un potentiomètre (recherche internet). Expliquer Comment réaliser une mesure à l aide du voltmètre. Commenter les résultats obtenus du premier tableau. Détailler l explication de la question 8 en donnant un exemple différent. Présenter votre programme de la question 10 et donner un exemple de mesure de tension avec le multimètre et du programme.

22 Correction 1. Vérifier les câblages. 2. Les 3 variables sont : Tension plug uino, Multimètre et Potentiomètre A0. 3. Les deux cas possibles sont : Il y a une boucle infinie dans la structure tant que la valeur Potentiomètre A0 est différente de Si Potentiomètre A0 est égal à 1023 alors on passe à l instruction suivante : 4. Les deux mesures sont identiques 5.04 volts. 5. Au multimètre Valeur A Tension A /128=4.92mv ; 1.26/256=4.92mv ; 2.52/512=4.92mv 3.15/640=4.92mv ; 3.78/768=4.92mv ; 4.41/896=4.92mv ; 5.04/1023=4,92mv On appelle cette valeur le quantum. Elle définit la précision de la mesure. La formule en général devient Tension = Quantum X Valeur numérique Tension = 0,00492 X valeur numérique 7. Le quantum est identique dans tous les cas (4,92mv). 8. On applique la formule : Tension = 0,00492 X valeur numérique Tension = 0,00492 X 384 = 1,89 v (valeur arrondie au centième supérieur). 9. La tension mesurée (1,89 v) au voltmètre est identique à la valeur calculée. 10. Créer le programme. 12. Notre programme Affiche exactement les valeurs indiquées sur le multimètre. Valeur A

23 Tension A Bilan Un potentiomètre est une résistance variable à trois bornes, dont une est reliée à un curseur qui en se déplaçant va faire varier la tension à ses bornes. Cette tension peut être recueillie sur une entrée analogique du plug uino. Borne à relier à la tension de référence Plug uino Borne qui se déplace à relier à A0 Borne à relier à la masse GND Une fois la tension recueillie, elle est convertie en une valeur numérique allant de 0 à On dit que ce sont des mesures directes. Le quantum est calculée à partir de la tension référence et de son poids le plus fort. Quantum = = = 0,00492=4,92mvolts Si on cherche la valeur numérique alors : Valeur numérique = Si on cherche la tension alors Tension = Avec un programme simple, on peut mesurer la tension à la borne du potentiomètre juste en mesurant sa valeur numérique. On dit que ce sont des mesures indirectes.

24 Cycle 4 Cinquième 3x55 minutes Activité 4 Fiche prof TECHNO C1 Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques C4 pratiquer des langages C1.1 Imaginer, synthétiser, formaliser et respecter une procédure. C4.2 Appliquer les principes élémentaires de l algorithmique et du codage à la résolution d un problème simple. Cette activité pour la première fois utilise le servomoteur et l afficheur. On insiste sur le fonctionnement du servomoteur et la détermination des angles d arrêt. En conclusion il faut insister que les servomoteurs ne se valent pas et chaque servomoteur a son angle d arrêt et qu il sera indispensable avant de commencer toute manipulation sur les servomoteurs de déterminer leur angle d arrêt. On insiste ensuite sur la réalisation des mouvements élémentaires du robot (avancer, reculer, faire des quarts de tours). Encore une fois, les élèves font des tests pour obtenir les bonnes vitesses. Ce n est pas rien car les angles ne sont pas identiques. On comprend pourquoi cette activité est décomposée en deux séances et qu il est nécessaire de les séparer par une revue de projet qui va permettre aux élèves de faire le point sur leurs lacunes. On finit par la réalisation des trajets qui renforce la capacité des élèves dans la programmation et le développement de la logique.

25 Cycle 4 Cinquième 3x55 minutes Activité 4 Fiche élève TECHNO C1 Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques C5 Mobiliser des outils numériques C1.1 Imaginer, synthétiser, formaliser et respecter une procédure. C5.1 Simuler numériquement la structure et le comportement d un objet Comment fonctionne un servomoteur à rotation continue Objectifs : Trouver l angle d arrêt du moteur droit et du moteur gauche à l aide de 2 potentiomètres. Lister dans un tableau les différents angles pour obtenir les 4 mouvements du robot. (Faire une revue de projet). A l aide de la fonction attendre, déterminer le temps pour faire un quart de tour à droite, un quart de tour à gauche et faire un demi-tour. Modifier le programme pour faire les mouvements suivants. (Faire une revue de projet).

26 1. Quel est le nombre de matériel nécessaire à cette activité? 2. Une des particularités du plug uino est que quelques unes de ses sorties logiques ont la possibilité de délivrer des tensions variables de 0 à 5volts. Ces sorties sont facilement repérables grâce à un symbole en forme de sinusoïde ou (pwm) sur la carte arduino. Repérer et identifier ces sorties et leur nombre à l aide de la carte Arduino. 3. Exécuter le programme suivant sur mbloc

27 Programme 1 4. Explique en quelques lignes ce que fait ce programme et compléter sur les roues du robot Bluetooth leurs sens de rotation Roue gauche Angle de 0 à 60 Angle de 60 à 90 Angle de 110 à 180

28 Roue droite Angle de 0 à 60 Angle de 60 à 90 Angle de 110 à On va maintenant de manière précise déterminer l angle exact pour arrêter la roue gauche connectée à la broche 5, en utilisant un potentiomètre. On fera la même chose avec la roue droite. Programme 2 Bloc 1 à insérer dans la boucle répéter indéfiniment, pour tester la roue droite. Bloc 2 à insérer dans la boucle répéter indéfiniment, pour tester la roue droite. A partir du programme, relier par une flèche les potentiomètres et les servomoteurs à leur broche respective.

29 6. Tester le programme en allant de 0 à 180 et 180 à 0 pour chaque roue Que remarquez-vous? 7. On va maintenant utiliser le logiciel Ardublock, vous aurez juste à ajouter un afficheur pour pouvoir lire les valeurs des angles. On reliera l afficheur sur un connecteur orange SDA/SCL. Charger le programme ci-dessous dans ardublock, expliquer d où vient la valeur 0, Exprimer angle1 en fonction de valeur 1 9. Manipuler le potentiomètre et indiquer la valeur exacte de l angle pour le moteur gauche connecté à D5 s arrête.(attention le moteur ne doit pas ronronner). Programme 3

30 10. Modifier Le programme pour maintenant tester les 2 moteurs en même temps. Il s agit uniquement de renommer des variables. Programme 4 Indiquer les 2 angles pour avoir les moteurs à l arrêt. 11. Trouver des combinaisons d angle pour faire les 4 mouvements du robot. Compléter le tableau ci-dessous avec les angles possibles. Mouvements Avancer Reculer Tourner à gauche Moteur G (D5) Moteur D (D3) Tourner à droite Valider vos mesures en faisant effectuer à votre robot une course unique de 20 cm. Utiliser et compléter le début de programme ci-dessous :

31 12. Vous allez maintenant faire effectuer au robot le trajet ci-dessous : Trajet mm 200 mm

32 Exécuter, expliquer et utiliser le programme ci-dessous pour vous inspirer : Programme Quels sont les deux mouvements uniques à faire réaliser au robot? 14. Comment fait-on un quart de tour? 15. Réaliser et tester votre programme pour que le robot puisse faire le trajet complet.

33 16. Intéressons-nous maintenant au 2 trajet à faire réaliser au robot. 40cm 20cm 30cm Trajet 2 10 cm,

34 En vous inspirant du programme ci-dessous, réaliser le programme permettant au robot de réaliser le trajet. Il est conseillé d exécuter ce programme sur mbloc avant de commencer. Programme 6

35 Cycle 4 Cinquième 55 minutes 2 Revues de Projet Fiche prof TECHNO C3 S approprier des outils et des méthodes C3.3 Présenter à l oral et à l aide de supports numériques multimédia des solutions techniques au moment de revues de projet. C3.2 Traduire à l aide d outils de représentation numérique, des choix de solutions sous forme de croquis, de dessins ou schémas. Revue de projet 2 Repérer les bornes possibles à connecter aux servomoteurs. Faire une démonstration de votre choix qui met en évidence comment trouver la valeur exacte des angles d arrêt des servomoteurs. Commenter les résultats obtenus de la question 10. Le robot doit faire une course unique de 20 cm. Revue de projet 3 Faire une démonstration sur mbloc du programme 5. Expliquer le programme 6 Présenter et expliquer rapidement le programme qui permet au robot d effectuer le trajet 1 ou le trajet 2. Faire une démonstration avec le robot

36 Correction 1. On a besoin de 2 potentiomètres et de deux servomoteurs 2. Les sorties pwm disponibles dans une carte arduino sont : 3,5,6,9,10 et 11. Sur le plug uino, on y a accès bien sur comme sur la carte arduino mais aussi en prise SATA pour le prototypage rapide en D3, D5 et D6, on peut toute fois y avoir accès en D8 (+D9) à utiliser uniquement par les connaisseurs. 3 et 4.

37 Arrêt Arrêt 5. Potentiomètre 1 Servomoteur 1 Servomoteur 2 Potentiomètre 2

38 6. Il n est pas possible avec certitude de déterminer un angle car suivant la mesure (0 vers 180) ou 180 vers 0. Les valeurs sont différentes. De plus le moteur s arrête à plusieurs angle de 77 à 87. On voit là une des limites de mbloc. En conclusion, il est impossible de déterminer avec exactitude la valeur des angles d arrêt. 7. et 8. On peut connecter l afficheur au choix sur un connecteur orange I2C. Afficheur LCD On veut que notre potentiomètre couvre la plage 0 à 180. On sait grâce à l activité précédente que le potentiomètre varie de 0 à Donc c est une règle de proportionnalité classique Valeur du potentiomètre Angle Angle = Valeur du potentiomètre x = valeur du potentiomètre x0,17 9. La valeur est 87 pour m gauche sur D5 et la valeur est 88 pour m droit sur D3. Ces valeurs varient d un moteur à l autre

39 10. Il s agit simplement de renommer des variables Angle 1 = valeur 1 x 0,17 Angle 2= valeur 2 x 0,17

40 11. Mouvements Avancer Reculer Tourner à Tourner à droite gauche Moteur G (D5) (arrêt) 94 Moteur D (D3) (arrêt) Pour tourner à gauche le moteur gauche doit être à l arrêt et le moteur droit doit avancer. Pour tourner à droite le moteur droit doit être à l arrêt et le moteur gauche doit avancer.

41 Il y a deux mouvements uniques Avancer et tourner à gauche. ¼ de Tour gauche Avancer ¼ de Tour gauche Avancer Avancer Arrêt ¼ de Tour gauche Avancer ¼ de Tour gauche

42 14 Pour tourner à gauche, on bloque la roue gauche et on laisse tourner la roue droite en mouvement avancer, Il faut juste tester la durée pour un mouvement complet.

43 15 Programme mouvement carré Avancer ¼ de Tour gauche 4 fois

44 16 On va répéter le mouvement «avancer tourner à gauche»2 fois, puis on incrémente le pas de 10 cm et on recommence le même mouvement «avancer tourner à gauche» 2 fois. La boucle en tout doit se faire 4 fois à chacune de ces boucles, il faut augmenter le pas de 10 cm soit de 900. Pas = 10cm Avancer ¼ de Tour 2 fois On incrémente le pas de 10cm 4 fois

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47 Bilan Comment fonctionne une boucle imbriquée : Boucle complètement inclue dans une autre, de sorte que cette dernière ne peut poursuivre son itération qu après la sortie de la première. En tout le script sera exécuté 18 fois (6x3). exemple Pas = 10cm Avancer ¼ de Tour 2 fois On incrémente le pas de 10cm 4 fois

48 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 5 Fiche prof TECHNO C2 Concevoir, Créer, réaliser C4 Pratiquer des langages C2.1 S approprier un cahier des charges C4.2 Appliquer les principes élémentaires de l algorithmique et du codage à la réalisation d un problème simple C C2.5 Imaginer des solutions en réponse au besoin Cette activité est orienté projet, on attend des élèves qu ils mobilisent des outils numériques pour coder ou de représentation pour présenter des choix de solutions (freemind ou xmind). La carte mentale devrait pou chaque équipe être la référence pour construire leur algorithme. On doit laisser aux élèves le temps nécessaire de la construction de l algorithme car il sera la base pour la réalisation du programme. Enfin, on réalisera en fin de projet, une revue de projet dans laquelle chaque équipe va présenter son projet en moins de 10mn, démonstration avec le robot incluse.

49 Cycle 4 Cinquième 55 minutes Activité 5 Fiche élève TECHNO C2 Concevoir, Créer, réaliser C4 Pratiquer des langages C2.1 S approprier un cahier des charges C4.2 Appliquer les principes élémentaires de l algorithmique et du codage à la réalisation d un problème simple C2.5 Imaginer des solutions en réponse au besoin Robot en pilotage automatique Objectifs : S approprier un cahier des charges. Définir des vitesses pour déclencher les fonctions du robot. Décrire les solutions sous forme de carte mentalequi répondent au besoin énoncé sur Xmind ou freemind. Réaliser l algorithme de l application Procéder au codage et débogage de vos propositions.

50 Je m interroge Les fonctionnalités de pilotage automatique de la voiture électrique Tesla Régulateur de vitesse dynamique, régulant la vitesse en fonction du trafic Changement automatique de voie et centrage automatique sur la voie Détection de places libres dans les parkings Stationnement automatique en créneau et en épi Feux de croisement avec basculement automatique en feux de route Alerte lors d une approche trop dangereuse Fonctionnement d un ultrason Ce composant envoie des ultrasons et détermine la distance d'un objet à partir du temps mis par le signal à revenir au point de départ, une fois réfléchi sur cet objet. Emetteur : Il envoie des ondes ultrason Récepteur : Il reçoit les ondes qui rebondissent sur les obstacles.

51 Cahier des charges : Vous êtes en charge du développement expérimental d un robot alliant quelques fonctionnalités de la voiture électrique Tesla : Régulateur de vitesse dynamique, régulant la vitesse en fonction du trafic. Alerte lors d une approche trop dangereuse. Arrêt si impact imminent. 1. Compléter le schéma «bête à cornes» A qui rend-il service? Sur quoi agit-il? Dans quel but?

52 2. Ouvrir le logiciel Xmind et compléter la carte mentale 3. Réaliser l algorithme de résolution du besoin énoncé. 4. Réaliser et simuler le programme issu de l algorithme.

53 Correction 1. Bête à corne A qui rend-il service? Sur quoi agit-il? Equipe cinquième Piste encombrée Robot pilotage automatique Dans quel but? Réguler la vitesse en fonction du trafic. Alerter lors d une approche trop dangereuse. Arrêt automatique si impact imminent. 2. Carte mentale Elle contient au milieu le sujet central 3 sous-sujets qui représentent les fonctions à assurer par le robot : mouvement, détection d obstacles et alertes. Dans chaque sous-sujet on développe la solution technique retenue avec des sujets «flottant» et les branches pour développer les cas de vitesses. On peut mettre en évidence les relations qu il y a entre chaque sous-sujet par une flèche. Enfin, avec des bulles, on nomme les broches à connecter aux composants électroniques.

54 3. Algorithme Déclarer les variables Vitesse MG, vitesse MD et distance. Répéter indéfiniment Si distance > 30 cm Alors affecter à V1 (Vitesse MG = 106 et vitesse MD =69) Si distance < 30 cm et distance > 6 cm Alors affecter à V2 (Vitesse MG=92 et vitesse MD=82) Si distance < 15 cm et distance > 6 cm Et éteindre led et arrêter son Alors affecter à V2 (Vitesse MG=92 et vitesse MD=82) Et alerter Allumer led et émettre son Si distance < 6 cm Alors arrêter (affecter à Vitesse MG=87 et vitesse MD=88)

55 3. Programme Ardublock