Parcours de formation des enseignants

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1 Parcours de formation des enseignants Sciences et Technologies de l Industrie et du Développement Durable Enseignements technologiques communs Cartes des parcours et fiches pédagogiques des modules 21 décembre

2 Index Parcours ET10 Description des systèmes 3 Module ET101 Outils de la formation 4 Module ET102 Description fonctionnelle, niveau 1 6 Module ET103 Description fonctionnelle, niveau 2 8 Module ET104 Description structurelle, niveau 1 9 Module ET105 Description structurelle, niveau 2 11 Module ET106 Description comportementale, niveau 1 13 Module ET107 Description comportementale, niveau 2 15 Module ET108 Validation du parcours ET10 17 Parcours ET21 Constituants d un système 19 Module ET211 Acquérir les états du système 21 Module ET212 Produire, stocker et distribuer l énergie électrique 23 Module ET213 Produire et distribuer l énergie thermique 25 Module ET214 Conversion électromécanique 27 Module ET215 Conversions de l énergie thermique 29 Module ET216 Adapter l énergie mécanique 30 Module ET217 Echanger l énergie thermique 31 Parcours ET22 Analyses temporelle et fréquentielle 32 Module ET221 Phénomènes vibratoires 34 Module ET222 Signaux électriques : mesure 36 Module ET223 Réel/modèle : axe numérique 40 Module ET224 Réel/modèle : étude sismique 42 Module ET225 Etude de cas : transgerbeur 43 Module ET226 Etude de cas : acoustique 45 Module ET227 Etude de cas : télécommunications analogiques 47 Module ET228 Etude de cas : transmission numérique 50 Parcours ET23 Solutions techniques 53 Module ET231 Liaisons entre solides 55 Module ET232 Choix des matériaux 57 Module ET233 Exploitation des énergies renouvelables 59 Module ET234-1 Optimisation de la gestion de l énergie 61 Module ET234-2 Optimisation de la gestion de l énergie 64 Module ET235 Réduction des pertes énergétiques 67 Module ET236 Couplage des sources d énergie 70 Parcours ET24 Modèle de comportement d un système 74 Module ET241 Principes de modélisation 76 Module ET242 Initiation Matlab/Simulink/SimMechanics 78 Module ET243-1 Simulation comportementale 79 Module ET243-2 Approche expérimentale 81 Module ET246 Module d approfondissement 82 Parcours ET30 Développement durable et efficacité énergétique 83 Module ET301 Enjeux et contexte développement durable 85 Module ET302 Cycle de vie d un produit 87 Module ET303 Impacts des matériaux et sources d énergie 89 Module ET304 Agir sur les produits actifs 91 Module ET305 Agir sur les produits passifs 93 Module ET306 Agir sur les produits jetables 95 Parcours ET40 Compétitivité, créativité et démarches d éco-conception 97 Module ET401 Outils dans les différentes étapes de la démarche de conception 100 Module ET402 Concepts des paramètres de compétitivité 102 Module ET403 Méthode d élaboration d études de cas 103 2

3 Parcours de formation ET10 Description des systèmes 3

4 CARTE DES PARCOURS Le parcours ET10 est décomposé en 8 modules. L enchainement logique va de ET101 à ET108. Le premier module permet de présenter les outils de formation mis en œuvre. Le dernier est destiné à réinvestir les compétences acquises en construisant des outils utilisables devant les élèves. Les six autres modules sont structurés en : - type de description (fonctionnelle, structurelle, comportementale) ; - niveau de difficulté (niveau 1 = découverte, niveau 2 = approfondissement). En fonction des compétences initiales des enseignants, le cheminement dans le parcours au travers de ses six modules peut être aménagé. ET 102 ET 104 ET 106 ET 101 DESCRIPTION FONCTION- NELLE NIVEAU 1 DESCRIPTION STRUCTU- RELLE DESCRIPTION COMPORTE- MENTALE NIVEAU 1 ET 108 LES OUTILS DE FORMATION VALIDATION DU PARCOURS ET 103 ET 105 ET 107 DESCRIPTION FONCTION- NELLE NIVEAU 2 DESCRIPTION STRUCTU- RELLE NIVEAU 2 DESCRIPTION COMPORTE- MENTALE NIVEAU 2 4

5 Parcours ET10 : description des systèmes Module ET101 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées outils de la formation Prendre en charge sa formation par rapport au nouveau référentiel ; Reconnaître et interpréter des outils de description fonctionnelle. Maitriser suffisamment Pairform@nce et Centra 2B pour aborder efficacement le contenu de la formation. Utiliser de façon simple et adaptée les cartes heuristiques. Identifier des éléments constituant les diagrammes des cas d'utilisation et leurs agencements. 6 heures à partir de systèmes exploités dans le socle transversal, mettre en place une approche pédagogique différente. Exploiter les logiciels de base indispensables dans la nouvelle formation. Place du module au sein du parcours Tout premier module Questions pour l auto positionnement du stagiaire Indispensable pour tous les parcours et tous les modules Pré requis des stagiaires Lecture du nouveau référentiel Résultats collectifs attendus à l issue du module Réaliser une carte heuristique en groupe Interpréter un diagramme de cas d utilisation Bases théoriques Analyse fonctionnelle niveau taxonomique 1 o Maitriser la philosophie de la réforme ; o Identifier les parcours de formations ; o Maitriser l utilisation de Pairformance ; Activités pédagogiques o Maitriser l utilisation de Centra ; (objectifs) o Maitriser l utilisation des cartes heuristiques ; Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs o Maitriser la lecture d un diagramme de cas d utilisation simple. Par l exemple puis la mise en situation Systèmes mis en œuvre Aucun Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Pairformance, Centra, Freeplane Aucun Il est important pour le formateur d avoir une maitrise complète des outils. Le module 102 (Le suivant) doit être approfondie par le formateur avant de démarrer ce module. ressources-autour-de-freemind UML.html 5

6 Parcours ET10 : description des systèmes Module ET102 Analyse fonctionnelle niveau 1 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités (objectifs) pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Définir le cycle de vie pris en compte dans la description ; Savoir réaliser un diagramme de cas d utilisation simple ; Identifier les éléments extérieurs/intérieurs au système en utilisant les outils de la réforme ; Identifier les grandeurs MEI Externe au système ; Nommer les classes sur un diagramme ; Identifier les flux. Niveau taxonomique 2 6 heures En relation avec les compétences attendues du programme CO2.1, et l'enseignement 2.1 Approche fonctionnelle des systèmes et 2.2.2, Représentation symbolique. l'enseignant devra être capable : d'enseigner la lecture d un diagramme UML ; De préparer des diagrammes sur d autres systèmes (en équipe). Juste après le ET101 et avant les autres modules Suis-je capable de faire une transposition d UML sur un système MEI? Module ET101 validé. Proposer une analyse fonctionnelle d un système simple 1 UML : Diagramme de cas d utilisation Diagramme de classe 2 Identification des flux MEI En externe, au frontière du système En interne, entre les sous système Analogie des grandeurs Physiques relative à l énergie o Diagramme de cas d'utilisation du système de chauffage ; o Mise en évidence du triptyque MEI sur le diagramme des cas d'utilisations ; o Modification d un diagramme de classe (2 activités proposées) ; o Mise en évidence du triptyque MEI sur liens extérieurs à l'ensemble du système ; o Recherche des méthodes pour une classe ; o Recherche des attributs pour une classe ; o Proposer un diagramme de transformation des grandeurs énergétique suivant l analogie des grandeurs. Décomposé en une succession de : - Présentation de l activité faite par le formateur ; - Puis : Travail en petit groupe ; - Mise en commun. Chauffage d une habitation par plancher et pompe à chaleur air eau. Station d épuration Visual Paradigm, Freeplane aucun 6

7 Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin La maitrise du langage UML par le formateur doit être bien plus importante que pour les stagiaires. L utilisation des ressources «pour aller plus loin» par le formateur est indispensable pour UML et l analogie des grandeurs. UML 2 de l'apprentissage à la pratique. Cours et exercices. Laurent Audibert. Edition Ellipses.ISBN Karnopp D.C. & Rosenberg R.C., System dynamics : a unified approach. New York, John Willey & sons, Introduction to bond graphs and their applications. Dr Sc. Jean Thoma Ed. Pergamon international livrary. - Modélisation et identification des processus. Tome 2. P Borne, G Dauphin-tanguy, J.P. Richard, F. Rotella, I. Zambettakis. Edition Technip. Collection Méthodes et pratiques de l'ingénieur - Cours polycopié. Bond Graph. F. Vercraene. Enstima UML UML.html Analogie des grandeurs Visual Paradigm UML_Users_Guide.pdf 7

8 Parcours ET10 : description des systèmes Module ET103 Description fonctionnelle niveau 2 Objectifs à atteindre Réaliser la description fonctionnelle d un système à l aide des outils UML, SADT et de l analyse fonctionnelle. Cas d utilisation, diagramme de classes, diagramme d objets, Niveau des connaissances diagramme de séquence. (actigramme, datagramme, diagramme, envisageable FAST). Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin 2 x 3 heures Enseigner la lecture d une analyse fonctionnelle réalisée avec les outils UML, SADT et l analyse fonctionnelle. Réaliser une analyse fonctionnelle d un objet pluritechnique. Suite et approfondissement du module ET102 Cycle de vie d un produit Écriture d un chronogramme Lecture d un GRAFCET Être capable de réaliser la modélisation fonctionnelle d un objet pluri technologique La modélisation fonctionnelle d un système avec l outil UML. Description fonctionnelle et structurelle du distributeur de boisson COLIBRI avec l outil UML. Cours, TD modélisation d un système, TP saisie de la description d un modèle avec un logiciel de modélisation UML Distributeur de boissons COLIBRI Logiciels au choix permettant la représentation de symboles graphiques du standard UML. (Nous avons utilisé Word, Visio, Corel, Astah). Le dossier réalisé durant le module ET108 Dédramatiser, démystifier UML. Mettre en évidence les similitudes de l outil UML avec d autres outils méthode. UML2 Pratique de la modélisation 3éme édition B. Charroux, A. Osmani, Y. Thierry-Mieg éditions PEARSON UML par la pratique P. Roques éditions Eyrolles Diagrammes de composants et diagrammes de déploiements suivis d un programme de gestion 8

9 Parcours ET10 : description des systèmes Module ET104 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Description structurelle des systèmes niveau 1 Niveau 1 : découverte et initiation Identifier les sous-ensembles constitutifs d un système Décoder l organisation de ces sous-ensembles Découvrir, lire système : et décoder les outils de description structurelle d un - Synoptique de description de la chaîne d énergie et d information - Schématisation cinématique, électrique, pneumatique, hydraulique. - Croquis, représentation orthogonale, perspective éclatée. Exploiter une maquette numérique (fonctions de base) 6 heures CO1041 : Etre capable de comprendre les outils de description de la structure d un système pluri-technique. CO1042: Choisir et Exploiter des outils pour décrire l architecture d un système aux élèves en vue de sa modélisation. Le module se positionne après le module 103 Suis-je en mesure de différencier un circuit hydraulique d'un circuit pneumatique? Suis-je capable d'identifier les composants de ces systèmes? Suis -e en mesure de préconiser une intervention sur un système de ce type? Suis-je capable d'identifier une classe d'équivalence cinématique? Suis-je en mesure d'identifier et de définir des surfaces fonctionnelles de contact? Sur un modèle réel et/ou virtuel? Suis je au fait des normalisations cinématiques? aucun Documents réponses à compléter Synoptique de la structure fonctionnelle d un système (fonctions génériques d un système) Normes sur les représentations schématiques : cinématique, hydraulique, pneumatique, électrique. Représentation du réel : modes de représentation et utilisations (croquis, schéma, plan, perspective) Exploitation d une maquette numérique. Notion de DDL pour un solide. Notion de géométrie des contacts. 1. Auto-positionnement et orientation: Appréhension des systèmes à l'aide du dossier technique (dossier numérique TPWorks). Auto-positionnement : quels sont les outils de description connus (j'en ai entendu parler), inconnus, maîtrisés? En vue de l orientation des stagiaires vers des ateliers correspondants aux domaines inconnus en priorité. 2. Activité du stagiaire dans l atelier : En présence d un document numérique interactif (TPworks), du système réel, le stagiaire est amené à faire le lien entre représentation schématique et réel. 9

10 Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle 2.a. Activité préparatoire : identification de la structure fonctionnelle générale d un système: synoptique chaîne d énergie (CE) chaîne d information (CI): Cette activité vise à découvrir les systèmes par le biais d'un outil de description non normé: le synoptique. - Classer les sous-ensembles du système dans les groupes CE ou CI. - ranger les sous- ensembles dans les boîtes acquérir, traiter, communiquer pour la CI. - ranger les sous ensembles dans les boîtes alimenter, distribuer, convertir, transmettre pour la CE. 2.b. Activité1 et 3 : décodage des schémas: Etablir le lien entre réel et schématisation. Identifier les familles de ces représentations et les fonctions associées: électrique, hydraulique, pneumatique. Identifier les composants réels grâce à un rappel à la norme. Identifier la pertinence d un type de schéma par rapport à la résolution d un problème donné et intérêt d un codage accessible à tous. 2.c Activité 2 : représentation du réel et schématisation cinématique Identifier sur les différents supports à disposition des organes de transmission mécaniques Identifier sur le mécanisme les différentes classes d'équivalence cinématiques, mise en évidence sur logiciel de DAO. Justifier les liaisons retenues sur les schémas cinématiques donnés dans le dossier technique. Pour aller plus loin, introduction au module 2ET105 Vélo électrique e-bike et Station de pompage Surpressic Solidworks ou Inventor pour l exploitation d un modèle numérique Tous les ateliers pourront être faits par les stagiaires, l orientation ne vise qu à donner une priorité dans l ordre de parcours des ateliers. Le temps consacré à ces activités dépendra des pré-requis des stagiaires. Consignes de préparation des activités: Application TPWorks à installer sur le poste stagiaire et à décompacter Conseils pour le formateur Documents réponses à photocopier pour les stagiaires : DRa0.doc ou DRa0.pdf et DRa1.doc ou DRa1.pdf Maquette numérique SW2010 ou Inventor à installer sur le poste stagiaire Aide aux formateurs: corrigés des documents réponse DRa0, DRa1, DRa2 et DRa3 NB: les activités ont été conçues autour de deux systèmes, mais leur présence n'est pas indispensable pour mener à bien ces activités. Bibliographie Webographie Pour aller plus loin 10

11 Parcours ET10 : description des systèmes Module ET105 Description structurelle des systèmes : Niveau 2 Le Niveau 2 : précise les outils pertinents pour une utilisation dans les classes. Décrire l architecture ou la structure d un système et de ses sousensembles avec les outils Objectifs à atteindre adaptés. Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Utiliser les outils de description adaptés aux différents domaines MEI. Utiliser ou appliquer les outils de description structurelle d un système : - Schématisation cinématique, électrique, hydraulique ; - Maquette numérique. 6 heures Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire CO1051 : élaborer des supports décrivant au mieux la structure d un système Le module se positionne après le module 104 : description structurelle niveau 1. Pré requis des stagiaires PR1051 : Modules104 : description des systèmes - Niveau 2 Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les Production de documents décrivant la structure du système ou d une partie de celui-ci en utilisant les outils appropriés. Fonctions de base de Solidworks (didacticiel) Exploitation d'une maquette numérique : modes de visualisation, édition d'un éclaté, repérage, nomenclature. Notions de solides, degrés de liberté, surfaces de contact, liaisons entre solides, représentation symbolique : méthodologie de construction d'un schéma cinématique. Méthodologie de construction des schémas électriques, hydrauliques... Activité 1 : Schématisation cinématique d'un système A partir de la maquette numérique d une partie du système étudié, d un dossier ressource pour la méthodologie, et d une trame de TP : - réaliser le schéma cinématique d une partie de ce système, en s aidant de la maquette numérique et ou du système réel pour observer les DDL et surfaces de contact : Sur cette maquette numérique : Changer la couleur des pièces pour faire des groupes cinématiques Faire une mise en plan en couleur. Décoder la représentation orthogonale. Identifier les mouvements, contacts et liaisons entre solides pour justifier les liaisons modélisées sur un schéma cinématique. Contruire le graphe des liaisons Construire le schéma cinématique d un système simple Activité 2 : Réalisation d'une perspective éclatée A partir de la maquette numérique d une partie du système étudié, d un dossier ressource pour la méthodologie, et d une trame de TP : - réaliser un complément ou une nouvelle documentation technique ou une notice technique (vue éclatée + nomenclature sous SW ) Activité 3 : Création d'un schéma électrique descriptif À l aide d un progiciel adapté, d un dossier ressource pour la partie méthodologie et logicielle, réaliser un schéma électrique, d une partie du système afin de compléter la documentation technique du système. Activité 4 : Schéma hydropneumatique A l'aide du dossier technique du système étudié, décoder la schématisation hydropneumatique. Comprendre le fonctionnement du système à partir de cette représentation. Les stagiaires travaillent en autonomie sur les différentes activités proposées. Le formateur intervient pour aider le stagiaire dans sa progression. 11

12 formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Vélo électrique et Station de pompage Surpressic Solidworks 2010, Inventor. Schemaplic pour la réalisation de schémas pneumatiques, hydrauliques et électriques. Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Tous les ateliers pourront être faits par les stagiaires, l orientation ne vise qu à donner une priorité dans l ordre de parcours des ateliers. Le temps consacré à ces activités dépendra des pré-requis des stagiaires. Consignes de préparation des activités: Conseils aux formateurs (à lire en premier lieu) Application TpWorks à installer sur le poste stagiaire et à décompacter Documents réponses à photocopier pour les stagiaires : DRa1.doc ou DRa1.pdf et DRa3.doc ou DRa3.pdf et DRa4.doc ou DRa4.pdf, il n'y a pas de DRa2. Pour les établissement ne possédant pas Schemaplic les documents réponse DRa3 sont les suivants : DRa3.doc et DRa3.pdf. Maquette numérique SW2010 ou Inventor à installer sur le poste stagiaire Aide aux formateurs: corrigés des documents réponse DRa1, DRa3,DRa4, test. NB: les activités ont été conçues autour de deux systèmes, mais leur présence n'est pas indispensable pour mener à bien ces activités. Webographie Pour aller plus loin pour les ressources sur la schématisation cinématique. pour le téléchargement des didacticiels Schématrice et SchémaX pour s'essayer à l'édition de schémas cinématiques 12

13 Parcours ET10 : description des systèmes Module ET106 Description comportementale des systèmes Niveau 1 : découverte et initiation - Comprendre la description comportementale des systèmes ; Objectifs à atteindre - Identifier les comportements d un système dans ses dimensions MEI ; - Décrire et associer modèles de comportements et modèles de connaissance ; - Associer modèles de comportement et représentations. Niveau des connaissances envisageable - Connaissance des comportements des systèmes combinatoire et séquentiels (activités, Etats-transitions) ; - Comportements mécaniques (niveau Bac) statique, cinématique ; - Comportement énergétique (niveau Bac). Volume horaire du module en présentiel 3 heures acquisition et TD + 3 heures activités stagiaires Répartition libre au choix du formateur, en continu ou discontinu. CO1061 : Connaissance des Lois qui régissent les phénomènes physiques mis en œuvre dans les différents composants d un système ; Compétences professionnelles visées CO1062 : A partir d un support réel et/ou virtuel, connaitre et associer les modèles de connaissances (grandeurs physiques et lois E/S) appliquées aux composants constituant un système ; CO1063: À partir de supports réels identifier les comportements mécaniques, énergétiques et informationnels pouvant être exploités en classe STI2D. Fait suite au module précède le 107 Place du module au sein du parcours ET 103 ET 105 ET 106 ET 107 Questions pour l auto positionnement du stagiaire «-Quels sont mes acquis sur les lois qui régissent les phénomènes physiques des différents domaines MEI ; - Suis-je capable d exprimer et de représenter les comportements dans les domaines qui ne sont pas les miens (équations E/S par exemple) ; - Ce que je connais des outils de simulation» PR Description fonctionnelle ; Pré requis des stagiaires PR Description structurelle ; Connaissance des différentes lois qui régissent les phénomènes physiques mis en œuvre dans les composants d un système (voir pour aller plus loin). 13

14 Modélisation des grandeurs physiques Résultats collectifs attendus à l issue du module Proposition : Réaliser un inventaire (sous forme de base de données) des systèmes, sous systèmes et composants présents dans le laboratoire, permettant la description des lois physiques et des comportements associés aux différents domaines MEI. Synoptique de la structure fonctionnelle d un système Bases théoriques Représentation structurelle (schémas, dessin technique, schéma bloc, PC/PO, chaîne d énergie et chaîne d information) Utilisation d un modeleur 3D Représentation du réel 1 - Prise en compte des acquis des stagiaires sur les différents domaines. Recueillir les attentes et cartographier les complémentarités dans les groupes. 2 Activité 1: Présentation des modules , des objectifs, compétences et de l accompagnement. Activités pédagogiques Présentation «Qu est-ce qu une description comportementale des systèmes?» 3 Activité 2 : description globale de l ecolpalette En présence du système et du dossier technique, le stagiaire est amené à définir les différentes utilisations (Use Case) du système. 4 Activité 3 : A partir d un vérin sous charge, définir les modèles de connaissance et de représentation comportementale d un actionneur linéaire. Utilisation de Solidworks Motion 5 Activité 4 : Description cinématique et simulation. Robotino Festo. Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Cours magistral et activité déductive Ecolpalette Robotino Festo SolidWorks Visual Paradigm Logiciels utilisés Robotino SIM Robotino View Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur aucun Construction d une activité permettant de mettre en évidence plusieurs descriptions comportementales. Cadrer en première activité les connaissances et besoins de chacun. Grouper les stagiaires pour une complémentarité des domaines de connaissances 14

15 Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Sciences industrielles pour l'ingénieur classes préparatoires 1 re année Foucher Sciences industrielles pour l'ingénieur classes préparatoires 2 de année Foucher Matlab/Simulink - Application à l'automatique linéaire - Cours et exercices résolus Sciences industrielles pour l'ingénieur MPSI PCSI 1re année - Lavoisier Cours de mécanique, d électrotechnique, de mécanique des fluides, de comportement des systèmes, de résistance des matériaux, d électronique et d architecture. Parcours ET10 : Description des systèmes Module ET107 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Description comportementale des systèmes Le niveau 2 précise les outils pertinents pour une utilisation dans les classes. Associer la description d un comportement et sa modélisation dans un but de simulation Utiliser l outil de description comportemental pertinent pour les différents couples domaines MEI/Systèmes rencontrés Utiliser ou appliquer les outils de description comportementale associés à un domaine (MEI) pour un système : - comportement mécanique ; - comportement temporel ; - comportement fluidique ; - comportement électromécanique ; - comportement des matériaux et des structures. Connaissance des bases de Matlab / Simulink UML (Etat-Transition,Activité) Solidworks (Dynamique, cinématique, RDM) 3 heures acquisition et TD + 3 heures activités stagiaires Répartition libre au choix du formateur, en continu ou discontinu CO1071 : Choisir les représentations adéquates aux comportements décrits et exploiter les outils de simulations pertinents pour l analyse des comportements pluriethniques (ET24) ; CO1072 : A partir d un support réel et/ou virtuel, construire les activités pédagogiques permettant la description des comportements, ainsi que les modèles de connaissances et leur représentation, des différents domaines MEI. Fait suite au module 106 Place du module au sein du parcours ET 103 ET 105 ET 107 ET 106 ET 108 Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires «-- Quels sont les outils de modélisation et de simulation que je maîtrise dans mon domaine. - Ce que je connais des outils des autres domaines --» PR Connaissance des différents types de systèmes Les différentes approches Résultats collectifs attendus à Réaliser les premières activités pédagogiques sur l Ecolpalette et le 15

16 l issue du module Robotino Festo dans l optique du référentiel élève : Chapitres Exploitation d une maquette numérique pour la simulation Bases théoriques Fonctions de base de Solidworks simulation (didacticiel RDM) Fonctions de base de Solidworks flow simulation Mathlab / Simulink A partir de la maquette numérique d une partie du système étudié, d un dossier ressource pour la méthodologie, et d une trame de TP : Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin 1 - Activité 5 : Application sur le motoréducteur du robotino : description comportementale sous Matlab (notions de base) 2 Activité 6 : A l aide de l aide Flow Simulation, des modèles virtuels et du dossier technique de l ecolpalette, modéliser les comportements fluidique de certains composants 3 Activité 7 : Vérin Festo : - Description du comportement d un assemblage sous charge Structures porteuses - Comportement d un élément de structure (expériences pour mettre en évidence le comportement d une poutre en béton armé) à mettre en rapport avec les sollicitations ; - Transferts de charges dans une structure = Descente de charges (expérience pour mettre en évidence le mode de distribution des charges) ; - Transfert de charges au niveau des fondations ; - Aspects vibratoires : mise en évidence de l influence des grandeurs physiques sur le comportement d une structure. 4 Activité 8 : Décoder un cahier des charges fonctionnel, activité dirigée : CDCF d une maison passive, activité guidée : CDCF d un chantier de construction. Cours magistral et activité déductive Ecolpalette Robotino Festo Maquette virtuelle d une structure Solidworks Simulation Solidworks Motion Solidworks FlowSimulation Virtual Paradigme (UML) MathLab Simulink aucun Production de documents et de fichiers décrivant le comportement du système ou d une partie de celui-ci en utilisant les outils de simulation appropriés. Cadrer en première activité les connaissances et besoins de chacun. Grouper les stagiaires pour une complémentarité des domaines de connaissances Sciences industrielles pour l'ingénieur Classes préparatoires 1 re année Foucher Sciences industrielles pour l'ingénieur Classes préparatoires 2 de année Foucher Matlab/Simulink - Application à l'automatique linéaire - Cours et exercices résolus Sciences industrielles pour l'ingénieur MPSI PCSI 1re année - Lavoisier Cours de mécanique, d électrotechnique, de mécanique des fluides, de comportement des systèmes, de résistance des matériaux, d électronique et d architecture. 16

17 Parcours ET10 : description des systèmes Module ET108 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités (objectifs) pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Synthèse, validation des parcours Être capable en équipe pluridisciplinaire de décrire un système d'un point de vue fonctionnel, structurel et comportemental ; Être capable individuellement de présenter un système pluritechnique. Niveau taxonomique 4 : maîtrise méthodologique 2 x 3 heures Modéliser un système en fonction des objectifs pédagogiques ; Justifier la nécessité de modéliser un système. Module de validation donc le dernier. Connaissance des outils de description d un système tel qu UML, FAST, SADT, graphe de liaisons, schémas technologiques, GRAFCET Réaliser la description complète d un système utilisé en enseignement transversal avec les outils adaptés. Les documents produits seront des éléments du système de formation mis en place par l équipe. Aucun apport à priori. Si un besoin émerge pendant le module, l équipe pédagogique doit d abord rechercher la réponse en son sein (travail en collaboration). Réaliser des documents pédagogiques autour du système choisi pour atteindre l objectif 4 de l enseignement transversal : - Décoder l organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d un système Décrire les documents réalisés aux autres stagiaires. Le formateur est d abord un animateur de travaux pratiques. Il doit aider l équipe pédagogique à adopter des méthodes de travail en collaboration en appliquant les règles suivantes : Répartir le travail en faisant faire par ceux qui ne savent pas ; Celui qui sait aide (travail d équipe). Un système utilisé en enseignement transversal, choisi par l équipe pédagogique. Suite bureautique, logiciel de cartes heuristiques, logiciels de schématisation technologique, SolidWorks ou équivalent, Matlab ou équivalent Le système choisi par l équipe pédagogique Le dossier produit par l équipe pédagogique Organiser son intervention pour faciliter l instauration d un travail en collaboration. Les enseignants en STI sont essentiellement des spécialistes d une technologie. Ils devront avec le nouveau référentiel enseigner l ensemble des technologies. Le seul moyen efficace à disposition est le partage des connaissances et des compétences, c'est-à-dire le travail en collaboration. UML 2 Pratique de la modélisation 3 e édition 17

18 B. Charroux, A. Osmani, Y. Thierry-Mieg éditions PEARSON Webographie Pour aller plus loin UML par la pratique P. Roques éditions Eyrolles Modélisation structurée des systèmes avec les Bond Graphs M. Vergé D. Jaume Éditions TECHNIP Les deux points forts du nouveau référentiel du point de vue des outils de description : La modélisation numérique UML comme outil d analyse et de conception des systèmes 18

19 Parcours de formation ET21 Caractérisation des constituants d un système participant aux fonctions : alimenter en énergie ; convertir et adapter l énergie ; acquérir les états d un système. 19

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21 Parcours ET21 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes : Constituants d un système Module ET211 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Acquérir les états d un système Identifier les différents constituants permettant de réaliser la fonction «Acquérir» au sein d une chaine d information d un système. Niveau Bac STI - BTS 3 heures CO4.1 : identifier et caractériser les fonctions et les constituants d'un système ainsi que ses entrées/sorties, CO4.2 : identifier et caractériser l'agencement matériel et/ou d'un système, CO4.3 : identifier et caractériser le fonctionnement temporel d'un système, CO4.4 : identifier et caractériser des solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l'énergie et aux informations (acquisition, traitement, transmission) d'un système. Ce module permet de découvrir les capteurs et les principes physiques mis en œuvre pour les faire fonctionner. Il apporte les bases théoriques et pratiques utiles au bon déroulement des parcours ET21 et ET23 A quoi sert un capteur dans un système? Où est il placé dans le système? Quel sont les principales familles de capteurs? Quel est le mode de fonctionnement des principaux capteurs? Comment choisir un capteur? Lister les critères de choix. Comment raccorder un capteur? PR Connaissances acquise sur l analyse fonctionnelle des systèmes (module ET10) PR Notions élémentaires de physique (effets du courant électrique : magnétique, calorifique, ) PR Notions simples de traitement de l information (codage : binaire, hexadécimal ). Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Production d une séquence pédagogique permettant de définir et caractériser la fonction acquisition des états d un système. Fonctionnement, caractéristiques et choix des capteurs logiques, analogiques et numériques. Courbes de réponse et raccordement des principaux capteurs. Etudes de cas d acquisition d états d un système Approche globale de la fonction d un capteur. Activités pédagogiques Découvrir les différents types de capteurs : avec contact et sans contact. En fonction de l usage souhaité, découvrir les principes mis en œuvre, les signaux et les critères de choix pour les : capteurs avec contact : - les capteurs Tout ou Rien (TOR) électromécaniques ; - les capteurs numériques : codeurs absolus et incrémentaux - etc. capteurs sans contact. - les détecteurs inductifs (pièces métalliques), capacitifs (tous types de matériaux), photoélectriques, à infrarouge, à ultra- 21

22 Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre sons... - les capteurs analogiques (sonde de température ) ; - etc. Découvrir les principes de raccordement des capteurs. Connaître les critères de choix d un capteur. Mettre en œuvre un capteur. Le module ET234 Acquisition et codage de l'information permettra de valider les compétences acquises en effectuant le choix correct des capteurs pour les systèmes proposés. Méthode essentiellement inductive pour la découverte des capteurs. Méthode de résolution de problèmes permettant aux apprenants de bien identifier les capteurs mis en œuvre dans un contexte donné. Atelier de détection, système «Transgerbeur», ou tous autres supports équivalents. Tous les supports pédagogiques du laboratoire qui sont équipés de capteurs accessibles. Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas Appareils de mesure : oscilloscopes, voltmètres échéant Vidéos et animations Évaluation éventuelle A la fin du module ET234 «Acquisition et codage de l'information» Conseils pour le formateur Utiliser des supports concrets, des vidéos ou des animations pour bien différencier les capteurs. Bibliographie Cours sur les capteurs industriels et domestiques Web graphie Pour aller plus loin Approfondissement et mise en œuvre des capteurs à l aide du module ET234 «Acquisition et codage de l'information». 22

23 Parcours ET21 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes : Constituants d un système Module ET212 Production et stockage d énergie électrique Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Identifier et caractériser les éléments de production et stockage d'énergie électrique. Niveau bac Identifier les éléments dans un contexte de production d énergie électrique, les caractériser et déterminer les grandeurs pertinentes intervenantes en fonction des besoins de la production électrique. 3 heures - Identifier les éléments permettant la production et le stockage d énergie électrique, (les nommer, donner leur fonction dans le contexte de l application) ; - analyser leur rôle et leurs relations dans la structure ; - les caractériser du point de vue énergétique (grandeurs pertinentes en relation avec la production d énergie électrique) ; - être capable de justifier le choix d un élément ou de le remplacer par un élément équivalent. Place du module au sein du parcours E n e r g i e ET212 Production et stockage électrique 3H ET213 Production et distribution de l énergie thermique 3H ET 233 Exploitation des énergies renouvelables 3H Production stagiaire Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques 1) Comment peut-on produire dans un lieu isolé l énergie électrique (éolienne, photovoltaïque)? 2) L alternateur est-il le seul moyen de production de fortes puissances d énergie électrique? 3) Un récepteur peut il agir sur la constitution d un alternateur? 4) Comment éviter qu un générateur ne devienne un récepteur? 5) Comment alimenter un récepteur alternatif à partir d'une batterie? - Notions de tension, courant, puissances électriques, rendement ; - Connaissance des grandeurs énergétiques ; - Lecture de graphe constructeur ; - Couplage étoile triangle (U, V, I, J) ; - Danger du courant électrique. Production d une séquence pédagogique sur un système à disposition, permettant de qualifier les propriétés de production d énergie électrique du système en cours de fonctionnement selon différents cycles d usage. Savoir mettre en évidence les performances énergétiques obtenues selon l usage attendu, Organiser en toute sécurité une séquence de mesure et d observation des grandeurs caractéristiques, Mettre au point et utiliser un modèle numérique simple sous matlab, Etre capable d aborder le module ET233. Expression des puissances électriques en triphasé, en monophasé et en continu en régime établi ; Définition, générateur et récepteur ; 23

24 Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Théorie du moteur à courant continu ; Stockage de l'énergie électrique ; Mise en forme de l'énergie électrique. Etude constitution d un alternateur. Influence des conditions de fonctionnement sur la constitution d un alternateur. Etude technologie cellule et panneau photovoltaïque. Etudes de leurs caractéristiques. Eolienne. Etude d un modèle sous la forme d une génératrice asynchrone associée à un moteur à courant continu. Mesurage et vérification de ces caractéristiques et des améliorations à apporter. Mise en place d'un modèle numérique sous Matlab d'une Alimentation Sans Interruption (ASI) Carte heuristique ; Partage de connaissances et compétences entre formés de différentes origines autour d un même support ; Mesures TP ; QCM suivant l avancée du module ; Méthode inductive s'appuyant sur une étude spécifique pour aborder un ensemble de composants adaptés à des environnements variés. Maquette éolienne sous forme d un banc de mesures (association génératrice asynchrone associée à un moteur à courant continu). Alimentation Sans Interruptions (ASI) Rellio WinDialog 55 plus. Matlab/Simulink Appareils de mesure (multimètres, dynamo tachymètrique, wattmètre ). Appareils de visualisation (oscilloscopes numériques). Pertinence des mesures et de leur interprétation pour la validation des constituants en place. Etude de dimensionnement d un constituant pouvant être modifié Etude de l autonomie d un phare. Ce TD permet l étude de la gestion de l autonomie d un phare en utilisant le photovoltaïque et l éolien. Ce thème peut être intégré dans la rubrique «pour en savoir plus». S il n y a pas possibilité de réaliser la séquence de mesures, vous pouvez traiter ce TD à titre palliatif. Le document fourni sur l'étude de l'asi est un guide pour le formateur et non pas un conduit de TP «élève». Electrotechnique industrielle de G Seguier et F Notelet Documentation pédagogique ERM. Sujet agrégation de C Greze 2007 Voir carte heuristique Voir les rubriques «pour aller plus loin «dans la carte heuristique. 24

25 Parcours ET21 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes : Constituants d un système Module ET213 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Production et distribution de l'énergie thermique Identifier, caractériser et mettre en œuvre les éléments d'une installation thermique Bac STI énergétique / 1 ère année DUT 3 h en présentiel 6 h d autoformation guidée CO 2111 CO 2121 CO 2132 Choisir l énergie primaire : DD Analyser l efficacité du système Evaluer la compétitivité d un système Place du module au sein du parcours ET233 : Exploitation des énergies renouvelables Durée : 3h Liens avec le programme STI2D Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre 123 Utilisation raisonné des ressources 222 Représentation symbolique 232 Thermiques 235 Comportement énergétique des systèmes 313 Typologie des solutions constructives de l énergie Discernez-vous la production, la distribution et l émission d énergie d une installation thermique? Quelles sont les contraintes liées à l utilisation de chaque combustible? Quels sont les paramètres déterminants la conception hydraulique des installations thermiques? Quelles sont les conditions de prédication des émetteurs d énergie? PR 2111 : notions de base d'hydraulique et de thermique PR 2112 : notions de base sur la combustion et la caractérisation des combustibles Production d une séquence pédagogique permettant de définir et caractériser le fonctionnement d une installation de chauffage. Transferts de chaleur, bilan énergétique, analyse de l énergie primaire Démarrage d installations thermiques Schématisation, compréhension de solutions hydrauliques Bilan énergétique des systèmes Heuristique Installations de chauffage : - Chaudière à granulés de bois (Possibilité de remplacer le système par tout autre système de production de chaleur par combustion) RAS Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas Analyseur de gaz de combustion 25

26 échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Caméra thermique Débitmètre TA CBI Thermomètre différentiel QCM d auto évaluation précédent la séance d activités pratiques Louis Boyer, Feu et Flammes, Éditions Belin-Pour la Science R. Borghi, M. Destriau, La combustion et les flammes, Ed Technip Sarlos, G., Haldi, P.-A., & Verstraete, P. (2003). Traité de Génie Civil : Systèmes énergétiques (éd. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Vol. 21). Lausanne, Suisse. Dal Zotto, P., Larre, J.-M., Merlet, A., & Picau, L. (2009). MEMOTECH Génie Energétique 4è Ed. Montigny le Bretonneux: Casteilla. La Sala, J. (2003). Fondamentaux d'hydraulique pratique. (Tethila, Éd.) Broché Techniques de l ingénieur : &numTexte=7&pageDebut=19260&pageFin= &numTexte=10&pageDebut=14179&pageFin=

27 Parcours ET21 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes : Constituants d un système Module ET214 Conversion électromécanique Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences visées professionnelles Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Identifier, caractériser et mettre en œuvre un convertisseur d énergie. Terminale STI 3 heures CO2121 : Identifier un convertisseur (Définition, types, représentation symbolique) CO2122 : Analyser la constitution d un convertisseur (liaisons internes, liaisons avec les autres composants du système) CO2123 : Modéliser (Fonction de transfert ) CO2124 : Choisir (critères de choix) CO2125 : Mettre en œuvre Suis-je capable d identifier différents types de convertisseur (moteurs, générateurs, turbines, moteurs thermiques, pompes, )? Suis-je capable d identifier les énergies mises en jeu? PR2121 Courant continu / courant alternatif mono et triphasé PR2122 Electromagnétisme PR2123 (Cf PR2113) Utilisation des appareils de mesure (multimètre, oscilloscope). PR2124 Actions mécaniques (modélisées par couple de forces, moment, force) Travaux pratiques sur système EOLICC (moteur asynchrone+modulateur) : Identification ; Analyser la constitution ; Modéliser le comportement du moteur asynchrone ; Mise en œuvre et réglages du modulateur du moteur asynchrone. Travaux pratiques sur système EOLICC (Génératrice courant continu) : Détermination de la loi de comportement de la génératrice CC : tension en fonction de la vitesse de rotation et de la charge ( on se limite au régime permanent) ; Adaptation de la production d énergie électrique dans le cas de la charge d un accumulateur. Activités en équipes pluridisciplinaires pour les 2 TP EOLICC Oscilloscope, mesure de vitesse de rotation sans contact, multimètre, wattmètre. Réinvestissement et activités complémentaires sur monte-charge (moteur et modulateur asynchrone, moteur et modulateur CC) Recherches d applications pédagogiques sur VAE Matra 27

28 Parcours ET21 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes : Constituants d un système Module Etude des machines thermiques ET215 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Décrire le fonctionnement & Caractériser les performances énergétiques des thermo-machines Bac STI énergétique / 1 ère année DUT 3 h en présentiel 6 h d autoformation guidée CO2151 : Identifier une machine thermique (catégorie, cycle théorique, rendement théorique) CO2152 : Identifier l agencement et le rôle de chaque constituant CO2153 : Mettre en œuvre et caractériser les performances réelles de la machine et de ses principaux constituants Place du module au sein du parcours Convertir et adapter l énergie mécaniqueet212 ET214 : Conversion : Production, stockage et alimentation électromécanique électriques Durée : 3hET213 : Production et Durée : 3h ET215 : Etude des machines thermiques Durée : 3h ET216 : Adaptation de l énergie mécanique Durée : 3h ET236 : Couplage des sources d énergie Durée : 3hAlimenter en Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre Suis-je capable d identifier les différents types de machines thermiques et de décrire le cycle thermodynamique? (moteurs, turbines à gaz, machines frigo, PAC)? Suis-je capable de décrire les différents circuits et le rôle des constituants d un moteur, d une pompe à chaleur ou d une machine frigo? Suis-je capable de mettre en œuvre un PAC ou une machine frigo? Suis-je capable de mettre en œuvre une simulation Matlab-Simulink AMSIM d un moteur thermique? PR2151 : Notions de base de la thermodynamique PR2153 : Notions sur les fluides réels et les diagrammes thermodynamiques PR2152 : Notions sur les cycles moteurs et récepteurs document ressource sur les bases pratiques de la thermodynamique - Exercices de caractérisation des cycles thermodynamique de différentes machines thermodynamique ; - Relevés expérimentaux sur Split system, report des mesures dans le diagramme enthalpique du fluide et tracé du cycle. Calcul du COP ; - Tracés des courbes de puissance, couple et rendement à partir d une maquette virtuelle de moteur thermique. - Auto-formation guidée sur les bases pratiques de la thermodynamique ; - Travaux dirigés sur les cycles thermodynamiques (Tracé et analyse du cycle théorique tracé sur les diagrammes enthalpiques de fluides réels) 28

29 par les formateurs - Activités pratiques : Split system instrumenté et moteur HDI virtuel Systèmes mis en - Maquette virtuelle d un moteur HDI œuvre - Modèle virtuel de climatisation d un petit logement ou Chambre froide Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Thermomètres (sondes thermocouple) MANIFOLDS Évaluation éventuelle - QCM Bases de la thermodynamique Cauchepin, J.-L. (2000). La Thermodynamique facile. Pyc Livres. Lhuillier, C., & Rous, J. (1992). Introduction à la thermodynamique. Paris: Dunod. Bibliographie Meunier, F. (2009). Aide mémoire : Thermodynamique de l'ingénieur 2è Ed. Paris: Dunod. Rapin, P., & Jacquard, P. (2003). Aide mémoire : Formulaire du froid. Paris: Webographie Dunod. Lien vers un doc historique : Carnot, S., Réflexions sur la puissance motrice du feu 393_0 Concours général STI Génie Electronique : Modélisation de Moteurs à Combustion Interne sous Matlab-Simulink utilisant Stateflow Doctorat : Modélisation du moteur à allumage par compression Doctorat : Modélisation et commande d'un moteur thermique à allumage commandé Banc d essais moteur à essence injection 2kW : Cours et exercices de Thermodynamique (BTS Maintenance) par Christophe Haouy Animation présentation du fonctionnement d un frigo Cours et exercices corrigés sur les machines frigo Logiciels et ressources pédagogiques sur les machines thermiques Exercices exploitant la base de simulations AZprocédé : 29

30 Parcours ET21 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes : Constituants d un système Module ET216 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences visées professionnelles Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Transmettre et adapter l'énergie mécanique Identifier et caractériser les composants d une chaîne de transmission mécanique. Terminale STI 3 heures CO2131 : Identifier les composants (Définitions, types) ; CO2132 : Analyser la constitution des composants ; CO2133 : Modéliser (Fonction de transfert ) ; CO2134 : Choisir (critères de choix) ; CO2135 : Mettre en œuvre. Suis-je capable d identifier les composants d une chaîne de transmission? Suis-je capable de calculer le rapport de transmission d un réducteur ou d un multiplicateur? Suis-je capable de choisir un réducteur dans une ressource? PR2131 Grandeurs mécaniques Vitesse angulaire ; Couple ; Puissance. Travaux pratiques sur système EOLICC: Etude de l adaptation de l énergie éolienne en énergie mécanique ; Etude de la chaîne de transmission du dispositif de réglage de l inclinaison des pales ; Identification du type de réducteur. Synthèse du travail : Généralisation aux différents types de «réducteurs» ; Approfondissement sur les trains épicycloïdaux (possibilités de couplage de plusieurs sources d énergies) ; Réinvestissement sur système EOLICC : Choisir un réducteur à partir d un cahier des charges pour optimiser la production d énergie. Activités en équipes pluridisciplinaires pour les 2 TP qui peuvent être menés en parallèles. Synthèse et réinvestissement groupe entier EOLICC Inventor 11 (avec simulation dynamique) Oscilloscope, multimètres 30

31 Parcours ET21 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes Constituants d un système Module ET217 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Echanger l énergie thermique Identifier et caractériser les différents constituants intervenant dans la transmission d énergie. Caractériser la transmission d énergie thermique dans un constituant. terminale STI génie énergétique 3 heures Analyser les transmissions thermiques dans un système Identifier et caractériser les constituants de transmission thermique d un système Suite du Module ET210 Comment est transmise l énergie thermique? Quels sont les paramètres à prendre en compte pour caractériser les échanges thermiques? Comment mettre en évidence ces transferts thermiques? Connaissances sur l analyse fonctionnelle des systèmes. Notions élémentaires d électricité (loi d Ohm) Notions élémentaires de physique (énergie, débits) Réaliser et mettre en œuvre une activité pédagogique sur la transmission d énergie thermique dans un système Transferts thermiques, isolants thermiques, notions élémentaires de thermodynamique et d électricité Etude d un bâtiment (étude des sous-systèmes isolation, plancher chauffant et ventilation double flux). Approche du bilan thermique d un bâtiment. Méthode inductive pour les TP Mesures in situ de transfert thermique Tableur, logiciel de simulation thermique Capteurs divers de température NON Possibilité d élargir sur la réglementation thermique knauf.fr isover.fr régimes transitoires, Phénomènes de transferts phoniques, isolation acoustique. 31

32 Parcours de formation ET22 Fonctionnements temporel et fréquentiel d un système 32

33 Carte du parcours ET22 PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET224 Réel/modèle : étude sismique CO PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET225 CO PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET221 Phénomènes vibratoires CO PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET223 CO Etude de cas : transgerbeur Réel/modèle : axe numérique PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET227 CO Etude de cas : télécommunications PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET226 CO Etude de cas : acoustique PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET222 CO PR Bases théoriques Supports matériels et logiciels Scénarios pédagogiques ET228 CO Etude de cas : transmission numérique Signaux électriques : mesure 33

34 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Module ET221 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Introduction à la notion temps/fréquence pour les phénomènes vibratoires Connaître la représentation temporelle et fréquentielle des phénomènes vibratoires Appliquer les notions sur des exemples simples de vibrations Comprendre le phénomène de résonance Bac, bac heures CO2211 : caractériser de façon temporelle un phénomène vibratoire ; CO2212 : caractériser de façon fréquentielle un phénomène vibratoire ; CO2213 : identifier un phénomène de résonance; CO2214 : identifier les principaux paramètres qui influent sur la fréquence propre d une structure Il s agit d un module de présentation globale des notions de temps/fréquence appliqué aux phénomènes vibratoires. Ce module, à orientation génie mécanique et génie civil, doit être traité en début de parcours. Le stagiaire peut se positionner par rapport à ce module en évaluant sa capacité à : définir la notion de "période" et de "fréquence" d'un phénomène, quel qu'il soit ; citer des exemples de phénomènes vibratoires ; définir la notion de spectre vibratoire ; expliquer le phénomène de résonance. Aucun en particulier si ce n est une culture technique. / Cette rubrique détaille les notions abordées dans le module en fonction des fichiers proposés. Ces fichiers sont disponibles dans la rubrique "corpus de connaissances" de pairform@nce. Bases théoriques Activités pédagogiques Dans le fichier de cours intitulé ET221_COURS.pdf : Notion de période et de fréquence d une oscillation Onde sonore Vibration au sein des machines tournantes Spectre sonore (fondamentale, harmoniques...) Analyse vibratoire des défauts dans un mécanisme Phénomène de résonance Réponse vibratoire d'un bâtiment à un niveau Dispositifs anti-sismiques Dans les fichiers de TD intitulés ET221_TD.pdf et ET221_correction_TD.pdf : Onde sonore Vibration au sein des machines tournantes Paramètres influant sur la fréquence propre d'une structure Dans les vidéos numérotées de 1 à 4 : Paramètres influant sur la fréquence propre d'une structure Le contenu du module est un apport de connaissances (cours) illustrées par des applications (travaux dirigés). Le déroulement proposé pour élaborer la séquence est le suivant : Cours 1 Introduction 34

35 Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle 2. Notion de «vibration» 3 Applications 3.1. Vibrations acoustiques TD TD n 1 (application sur les ondes sonores) Cours 3.2. Vibrations au sein des machines tournantes TD TD n 2 (vibreur de téléphone portable) Cette application peut être illustrée par une simulation ou par un système réel (sur pairform@nce, voir les explications dans rubrique «systèmes» et les fichiers dans la rubrique «pour aller plus loin»). Cours 4. Domaine fréquentiel 5. Le phénomène de résonance 6. Application 6.1 Présentation du problème 6.2. Modélisation d'un bâtiment à un niveau 6.3. Fréquence propre des vibrations TD TD n 3 (maquette de mise en évidence de la résonanc e) Cette application est illustrée par des vidéos (sur pairform@nce, voir les explications dans la rubrique «systèmes» et les fichiers dans la rubrique «corpus de connaissances»). Cours 6.4. Conclusion Les travaux dirigés sont positionnés à différents endroits le long du cours, ce qui doit permettre un apport de connaissance plutôt dynamique. Le formateur doit privilégier les TD car il est toujours possible pour le stagiaire de revenir ultérieurement sur certains points du cours. A noter, pour éviter de se laisser surprendre par le temps imparti, que le TD le plus long est placé en fin de module. Aucun système réel n est requis. Deux systèmes sont étudiés en travaux dirigés (vibreur de téléphone portable et maquettes d étude du phénomène de résonance). Il est aisé de se procurer, si nécessaire, un vibreur de téléphone, avec un coût très faible. Par contre, les maquettes d étude du phénomène de résonance ont un coût hors de proportion avec les notions à en tirer pour le module. C est pourquoi, pour ce système, il convient de se limiter au visionnage des vidéos fournies. Les logiciels utilisés pour réaliser la simulation du vibreur de téléphone (TD n 2) sont SolidWorks+Méca 3D ou Matlab+Simulink. La lecture des vidéos (TD n 3) nécessite un "média player" qui s'ouvre automatiquement sous pairform@nce. Néanmoins, le formateur doit s'assurer de son bon fonctionnement. Aucun Prise en compte par les résultats collectifs attendus en fin de parcours. 35

36 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Module ET222 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Introduction à la notion temps/fréquence pour les signaux électriques Savoir utiliser correctement un oscilloscope pour pouvoir visualiser l'évolution d'un signal en fonction du temps Expliquer la représentation temporelle et fréquentielle d'un signal Savoir choisir et configurer un instrument de mesure (type multimètre numérique) en fonction du type de signal à analyser Savoir définir une instrumentation temps/fréquence (en particulier l'utilisation du module FFT au sein d'un oscilloscope numérique) Acquérir la notion temps/fréquence à travers un cas de type électrique Prendre en compte la nature des signaux analysés en vue de leur représentation fréquentielle Bac, bac heures Cette répartition sera telle que l'on ait : - Une heure de cours présentant les notions de temps / fréquence ; - Deux heures de travaux pratiques afin de se familiariser avec les instruments de mesures (oscilloscope, générateur basses fréquences, multimètre numérique). En fin de module, des travaux dirigés seront à faire par le stagiaire en toute autonomie. CO2221 : caractériser de façon temporelle un signal électrique ; CO2222 : caractériser de façon fréquentielle un signal électrique ; CO2223 : savoir élaborer un protocole de mesures ; CO2224 : mesurer correctement en temps et en fréquence un signal électrique. Il s'agit d'un module de présentation globale du temps fréquence au sein d'un système donné. Ce module propre à des cas de types électriques, apporte les bases théoriques et pratiques nécessaires pour un cheminement correct du parcours ET22. Au moment de la prise de connaissance du module ET222, chaque stagiaire devra se positionner en répondant aux questions suivantes : - que représente la valeur moyenne d'un signal électrique? - que représente la valeur efficace d'un signal électrique? - connaissez-vous la différence de branchement entre un voltmètre et un ampèremètre? - savez vous utiliser correctement un GBF et un oscilloscope? Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Aucun en particulier si ce n'est une bonne culture scientifique. Si l on attend un résultat de type expérimental, ce dernier va dépendre en grande partie des moyens matériels (maquettes didactiques) mise en place au sein de chaque lieu de formation Cette rubrique détaille les notions abordées au sein du module ET222 et permet d'accéder aux différents fichiers nécessaires pour développer ces notions. Dans le fichier Cours_ET222.pdf, on aborde les notions suivantes : - Nature d'un signal ; - Valeur moyenne d'un signal ; - Valeur efficace d un signal ; - Fréquence ; - Période ; - Rapport cyclique ; - Décibel ; - Echelle de représentation logarithmique ; - Instrumentation temps-fréquence ; 36

37 Activités pédagogiques - Spectre ; - FFT. Dans le fichier TD_ET222.pdf, on aborde les notions suivantes : - Exploitation de signaux expérimentaux ; - Sonde différentielle ; - Sonde de courant. La correction du TD est fournie dans le fichier Correction_TD_ET222.pdf Dans le fichier TP_mesuresET222.pdf, on aborde les notions suivantes : - Générateur basses fréquences ; - Oscilloscope numérique ; - Voltmètre numérique. Le fichier Correction_TP_mesuresET222.pdf contient les éléments de correction de cette séance de travaux pratiques. Les fichiers sont à utiliser de préférence en suivant le déroulement de la séquence proposée dans la rubrique "activités de formation". Cette partie présente le déroulement de séquence proposé pour ce module. Cours : Le cours associé aux bases théoriques à connaître se fera en présentiel. La durée conseillée de cette activité est de une heure afin de privilégier au maximum les activités pratiques. Plan du cours 1 Aspect temporel 1-1 Différents types de signaux rencontrés en génie électrique 1-2 Rappels 1-3 La valeur moyenne d'un signal 1-4 La valeur efficace d'un signal 1-5 Décomposition d'une grandeur périodique 1-6 Choix des appareils à utiliser 2 Aspect fréquentiel 2-1 Introduction 2-2 Décomposition spectrale d'un signal 2-3 Autres définitions 2-4 Tableau de synthèse 2-5 Choix des appareils de mesures 3 Conclusions Travaux pratiques : Au cours de la séance de travaux pratiques l étude temporelle/fréquentielle de différents signaux sera effectuée en vue d acquérir de l aisance dans l utilisation des différents types d appareils de mesures. La durée conseillée pour cette activité est de deux heures. Plan des travaux pratiques 1-Présentation du générateur basses fréquences 2-Présentation de l'oscilloscope 3-Mesure d'une tension continue 4-Etude de signaux variables Travaux dirigés : Ensuite des exercices d'application seront à effectuer par le stagiaire en toute autonomie. La correction devra bien évidemment être fournie au stagiaire. Plan des travaux dirigés Exercice 1 : étude d'un signal carré Exercice 2 : étude d'un signal sinusoïdal Exercice 3 : signaux issus d'un variateur de vitesse Exercice 4 : signaux issus du transgerbeur Exercice 5 : représentation du spectre d'un signal Travaux pratiques complémentaires : 37

38 Cette partie est développée dans la rubrique "pour aller plus loin", où des notions temps/fréquence propre à un cas de type électrique sont abordées. Durant cette activité pratique (durée conseillée : 2 heures), l'étude de la pollution harmonique introduite par des charges non-linéaires est effectuée pour les charges suivantes : - lampe halogène ; - lampe à ballast magnétique ; - lampe à ballast électronique ; - lampe à induction. Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Ce module est d'une durée de trois heures : -une heure doit être réservée aux notions abordées par le cours. Il est important d'y consacrer cette durée en présentiel car ces notions seront abordées tout au long des autres modules du parcours ET22 -deux heures suivantes doivent être consacrées aux activités de travaux pratiques afin d'approfondir de façon concrète le cours et de privilégier l'utilisation des appareils de mesures tels que le voltmètre numérique, l'oscilloscope, le multimètre numérique. La séance de travaux dirigés et sa correction devront être faite par le stagiaire en toute autonomie. De plus, il convient au formateur de prendre en compte le «passé pédagogique» du stagiaire (enseignement en seconde ISI-ISP, SSI, STI, BTS). Lors de la partie "pour aller plus loin", le système didactique HARMOCEM est utilisé et permet d'analyser les phénomènes de perturbations harmoniques. Tout au long du module ET222 des logiciels suivants ont été utilisés : - Matlab/Simulink pour élaborer les signaux, les spectres du cours et des travaux dirigés, - Oscillo V3.6 pour élaborer la correction du TP_mesures (utililisation des appareils de mesures), - FlukeView pour effectuer l'acquisition des signaux du TP associé à l'étude des harmoniques de courant (rubrique "pour aller plus loin"). - Matlab/Simulink : Utilisation du logiciel Matlab pour l'élaboration des différents signaux présentés au sein des parties cours et TD élaborées dans ce module. - Oscillo V3.6 : Ce logiciel permet un apprentissage pédagogique de l'oscilloscope bi-courbe en le reliant à un ou deux générateurs. Ce générateur peut être un GBF, une pile, une alimentation stabilisée, la tension EDF, l'alternateur de bicyclette. Les oscillogrammes obtenus sont visualisés en temps réel sur l'écran de l'oscilloscope. Ce logiciel Oscillo V3.6 a été élaboré par Serge Lagier. - Fluke View : Il s'agit d'un logiciel nécessaire pour l'acquisition de signaux expérimentaux dans le cadre de l'analyse de la qualité du réseau électrique. Lors des travaux pratiques les mesures effectuées utiliseront principalement : - un oscilloscope numérique ; - un générateur basses fréquences (GBF) ; - un multimètre numérique. Prise en compte par les résultats collectifs attendus en fin de parcours. Ce module est d'une durée de trois heures : - une heure doit être réservée aux notions abordées par le cours ; - deux heures suivantes doivent être consacrées aux activités de 38

39 Webographie Pour aller plus loin travaux pratiques afin d'approfondir de façon concrète le cours et de privilégier l'utilisation des appareils de mesures tels que le voltmètre numérique, l'oscilloscope, le multimètre numérique. La séance de travaux dirigés et sa correction devront être faits par le stagiaire en toute autonomie. De plus, il convient au formateur de prendre en compte le "passé pédagogique" du stagiaire (enseignement en seconde ISI-ISP, SSI, STI, BTS) Cette partie permet de d'approfondir les notions tempsfréquence pour un cas particulier de type électrique. Les stagiaires mettront en évidence la notion de pollution harmonique en étudiant différents types de récepteurs en l'occurrence plusieurs lampes pour l'éclairage domestique : lampe halogène, lampe à ballast magnétique, lampe à ballast électronique. Une séance de travaux pratiques est développée, et prends appui sur la maquette didactique Harmocem commercialisée par la société Schneider Electric. Remarque : les activités effectuées durant ce TP peuvent très bien s'appliquer sans utiliser cette maquette didactique. Associés à un dispositif de mesures annexes les récepteurs ci-dessus peuvent par exemple être remplacés par : un vidéoprojecteur, une lampe de bureau, une alimentation d'ordinateur,... 39

40 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Module ET223 réel/modèle axe numérique Objectifs à atteindre Trouver un modèle mathématique correspondant au système étudié ; Analyser les réponses temporelles et fréquentielles du système ; Ajuster les paramètres du modèle en fonctions des mesures réalisées. Niveau des connaissances envisageable Section de Techniciens Supérieurs Volume horaire du module 3 heures Compétences professionnelles visées CO4.1 : identifier et caractériser les fonctions et les constituants d un système ainsi que ses entrées /sorties ; CO4.3 : identifier et caractériser le fonctionnement temporel d un système. Place du module au sein du parcours Après le module de présentation du parcours. Questions pour l autopositionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires équations différentielles à coefficients constants (premier et second ordre) et transformées de LAPLACE ; Étude mécanique niveau terminale ; utilisation des instruments de mesure. Résultats collectifs attendus modéliser un système pluri technique. à l issue du module Bases théoriques Fonction de transfert forme canonique ; Passage du domaine temporel au domaine fréquentiel ; Temps de réponse ; Temps de montée ; Pulsation de coupure ; Pulsation de résonance ; mécanique élémentaire ; physique élémentaire. Activités pédagogiques o Présentation des objectifs du module o Présentation de l axe X-Z GTI (fichier PowerPoint : Présentation axe GTI) ; o Étude mécanique de l axe X_Z (fichier PowerPoint : étude mécanique axe gti ; o mesure sur le système (vitesse position) ; o Analyse temporelle du système (fichier PDF : TD1_axeZ_approche_temporelle et fichier MATLAB TP1_axeZ.mdl à compléter): Utilisation de la suite MATLAB/SIMULINK correction voir fichier : cor_tp1_axez.mdl + fiche de guidance : fichier outil_lti_view.doc ) o Analyse fréquentielle du système (fichier PowerPoint : TD2_axeZ_approche_fréquentielle) : Utilisation de la suite MATLAB/SIMULINK (correction voir fichier : cor_tp2_axez.mdl Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Système mis en œuvre axe numérique GTI + oscilloscope numérique ; table vibrante + maquettes. Logiciels utilisés Matlab/Simulink ; Solidworks. Matériels utilisés Conseils pour le formateur Apporter du concret aux bases théoriques avec les supports matériels en place. consulter la formation de MATLAB/SIMULINK sur la plateforme 40

41 une maquette numérique de l'axe, sous SOLIDWORKS (2009/2010), est à votre disposition pour estimer les masses et les inerties (dossier ZIP : axez GTI ss SW ). 41

42 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Module ET224 Réel/modèle : étude sismique Objectifs à atteindre Partant d un modèle (fonction de transfert en p, etc.) visualiser et interpréter une réponse temporelle (indicielle, impulsionnelle, etc.) visualiser et interpréter une réponse fréquentielle (Bode, Nyquist, Black) Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Section de Techniciens Supérieurs 3 heures CO4.1 : identifier et caractériser les fonctions et les constituants d un système ainsi que ses entrées /sorties ; CO4.3 : identifier et caractériser le fonctionnement temporel d un système. Place du module au sein du parcours Après le module ET223 Questions pour l autopositionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires liaison système/modèle (module ET223) Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques temps de réponse ; temps de montée ; valeur finale ; pulsation de coupure ; pulsation de résonance. Activités pédagogiques Phase 1 Avoir terminé le module ET22_3 Phase2 (présentiel) : initiation à Matlab utilisation d un utilitaire (initiation à Matlab et aux fonctions de transfert) fichier inimat0_22 ; création d un modèle (fonction de transfert) sous Matlab ; analyse temporelle et fréquentielle sous Matlab (en utilisant des commandes appropriées pour l analyse). Phase3 la fonction de transfert étant déjà définie sous Matlab ; utilisation de l outil LTIVIEWER afin d analyser les réponses temporelle et fréquentielle. Phase4 création d un modèle sous Simulink (schéma bloc) :voir fiche de guidance, fichier outil_lti_view_1 ; analyse avec LTIVIEWER. Phase 5 Application : maquette sismique Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Système mis en œuvre table vibrante + maquette. Logiciels utilisés Matlab/Simulink ; utilitaire inimat0_22 : tutorial (fonction de transfert) ; utilitaire inimat1_22 : tutorial (analyse spectrale) ; utilitaire axe2_2. Matériels utilisés oscilloscope numérique ; PC +logiciels. Conseils pour le formateur 42

43 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Module ET225 Étude de cas à dominante mécanique Relever et interpréter les signaux de la chaîne d acquisition. Objectifs à atteindre Caractériser la chaîne d acquisition. Niveau des connaissances Bac STI2D envisageable Volume horaire du module 3 heures en présentiel CO2251 : Extraire les informations pertinentes des documentations techniques relatives aux domaines temporels et fréquentiels ; CO2252 : Mettre en adéquation le fonctionnement mécanique d un Compétences système et les signaux observés ; professionnelles visées CO2253 : Comparer les signaux de commande réels et ceux du modèle numérique ; CO2254 : Modifier les paramètres (réels ou numériques) permettant d obtenir le résultat attendu. en entrée : lié aux modules ET223 et ET224 qui introduisent les bases théoriques et pratiques nécessaires ; Place du module au sein du lié aux modules ET221 et ET222 qui introduisent la modélisation parcours numérique d un système. en sortie : Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs lié aux modules ET227 et ET228 pour la synthèse du parcours Suis-je capable de : comprendre le fonctionnement du système ; choisir mes appareils de mesure ; faire des mesures ; interpréter les mesures et les valider ; modifier des paramètres de commande, prévoir les effets de ces modifications et les valider. Acquis théoriques des modules ET223 et ET224 ; Utilisation de Matlab/Simulink ; Utilisation des appareils de mesure. Quel que soit le système mécanique, les stagiaires doivent être capables d établir les liens entre les signaux de commande et les valeurs de position et de vitesse du système et ainsi caractériser la chaîne d acquisition et de traitement de l information Fréquence, période, formes des signaux, boucle comptage, codages binaires, Grafcet. En temps masqué les stagiaires sont invités à préparer un TD sur les principes d acquisition de la vitesse et du déplacement qui reposent sur l emploi d un codeur incrémental. Un corrigé ou fiche d autocorrection accompagne le TD. En présentiel, les stagiaires relèvent et interprètent (conformément aux prévisions théoriques) les signaux délivrés par un codeur incrémental et vérifient leurs conformité par rapport aux préavisons théoriques. Ils procèdent ensuite à une mise en œuvre simulée de la chaine de traitement des signaux codeurs pour extraire la position de déplacement et la vitesse. Enfin, les stagiaires vérifient l impact de la modification de certains paramètres de commande sur le fonctionnement du système. Conseils et présentation à distance (individuellement ou collectivement / type classe Centra) via internet en mode synchrone ou asynchrone Bilan individuel des compétences et des acquis de chaque stagiaire En présentiel, accompagnement des stagiaires dans la mise en œuvre et l accomplissement des séances pratiques 43

44 Ce module a été conçu dans l optique de travailler avec le Transgerbeur. Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Néanmoins tout autre système doté d un codeur incrémental à 2 voies peut être utilisé : système de levage didactisé ; formeuse de carton ; éventuellement un banc ou maquette moteur accouplé à un codeur incrémental. Remarque : En mode dégradé (une seule voie incrémentale), le TP peut être conduit sur la chaine d acquisition du scooter électrique, ou encore l anémomètre du store SOMFY. Matlab/simulink Oscilloscope Poste informatique Prise en compte des résultats collectifs en fin de parcours 44

45 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Module ET226 Étude de cas à dominante acoustique Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques - Étude des caractéristiques sonores (hauteur, timbre, harmoniques, amplitude, spectrogramme, etc.) d'un instrument de musique : exemple de la guitare ; - Étude des caractéristiques d'absorption de différents matériaux, application à l'isolation acoustique (avec normes en vigueur) ; - Étude des caractéristiques de réverbération d'une salle (avec normes en vigueur). Bac STI2D 3 heures CO2261 : Introduction au traitement de l audio ; CO2262 : Introduction aux problématiques acoustiques des espaces publics clos (salles de conférences, salles de spectacles, ) ; CO2263 : Introduction aux phénomènes d absorption et de réverbération. - en entrée : aux modules ET223 et ET224 qui présentent les bases théoriques et pratiques nécessaires ; en sortie : lié aux modules ET227 et ET228 pour la synthèse du - parcours. - Quels sont mes connaissances dans le domaine acoustique? - Suis-je capable d installer une chaîne de transmission du son? - Est-ce que les notions de base du domaine Temporel/fréquentiel sont acquises? - Suis-je capable de manipuler les appareils de mesure? - Acquis des modules ET223 et ET224 précédents (analyse fréquentielle et temporelle) ; - Utilisation des appareils de mesure (oscilloscope, GBF). Les stagiaires doivent être capables de relever et d analyser les caractéristiques acoustiques d une salle Décibels, échelle de représentation (octave, logarithmique), fréquence, période, valeur moyenne et efficace d un signal, spectre Le module pourra se dérouler en 2 séances d 1h30 chacune. 1 ère séance : introduction aux ondes sonores et aux instruments de musique Activités pédagogiques - Présentation théorique : L onde sonore (perception du son, condition et vitesse de propagation, réflexion / absorption, notion de spectrogramme), Caractéristique du son délivré par les instruments de musique (hauteur, timbre, tessiture, notion de fondamental et d harmoniques, équivalence note/fréquence), Introduction au traitement du son, caractérisation d effets sonores ; - Étude pratique : relevé et interprétation de spectrogrammes de sons produits par un instrument de musique ou la parole. Caractérisation d effets sonores (filtres, effets divers, ). 2 ème séance : Cette séance uniquement pratique se déroule totalement en autonomie avec un sujet présentant un protocole à suivre et des formules à utiliser 45

46 afin de vérifier la conformité de la salle de cours vis-à-vis des normes acoustiques en vigueur concernant les temps de réverbération. Ensuite, en fonction de la salle, 2 activités sont possibles au choix : - Modifier les caractéristiques de la salle en installant des matériaux afin de la rendre conforme aux normes de réverbération ou - Mesurer l isolation acoustique entre différentes salles de cours et comparer les résultats aux normes en vigueur Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Parallèlement, des exercices théoriques de calculs seront proposés ainsi que la possibilité d approfondir les connaissances de base par l utilisation des logiciels utilisés sur un ordinateur personnel - Conseils et présentation à distance (individuellement ou collectivement / type classe Centra) via internet en mode synchrone ou asynchrone ; - Bilan individuel des compétences et des acquis de chaque stagiaire ; - Une démonstration rapide des logiciels Audacity et Spectrogram ainsi que des précisions sera effectuée avant la 1ère séance ; - Pour la 2ème séance, le formateur s attachera à vérifier la bonne réalisation des mesures et la mise en œuvre des appareils. - Instrument de musique Salles de lycées - Audacity Beta (Freeware) - Spectrogram V5.17 (Freeware) - Tableur Pour la 1 re partie : - un ordinateur équipé d un microphone (comme celui présent dans une webcam) et d un haut parleur permet déjà d effectuer certaines manipulations, un instrument de musique étant un plus. Pour la 2 de partie : - 1 microphone avec un préamplificateur ; - 1 oscilloscope numérique capable d effectuer une analyse fréquentielle ; - 1 générateur basse fréquence ; - 1 amplificateur audio ; - 1 enceinte Hi-fi ; - matériaux isolants ; - 1 ordinateur. Prise en compte des résultats collectifs en fin de parcours 46

47 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Étude et mise en œuvre d un système de télécommunications d entreprise Module ET227 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du Être capable de : lister l ensemble des informations de commande émises et reçues par un abonné au réseau téléphonique, entre l instant où il décroche son combiné téléphonique pour initier une conversation, et l instant où il raccroche, c'est-à-dire pendant toute la durée de prise de ligne ; caractériser les signaux électriques présents sur la ligne téléphonique pendant la durée de prise de ligne ; visualiser, mesurer et interpréter, sur les plans temporel et fréquentiel, les caractéristiques de ces signaux électriques ; Ces objectifs opérationnels appliqués à la seule activité de travaux pratiques s'inscrivent dans l'objectif terminal plus général, consistant à mettre en évidence, au travers d'activités pratiques d'analyse spectrale de signaux variables, le concept de dualité temps/fréquence. Niveau BTS Systèmes Électroniques 3 heures CO2271 : identifier et justifier l organisation fonctionnelle d un système relevant du domaine du traitement de l information ; CO2272 : Identifier, au sein d un système relevant du domaine du traitement de l information, la nature, le sens de transit et la chronologie des informations véhiculées ; CO2273 : définir la nature des grandeurs associées aux différentes informations traitées par un système ; CO2274 : mettre en œuvre avec efficience les outils de simulation et d expérimentation permettant de prévoir et de visualiser les caractéristiques électriques d une grandeur ; CO2275: prévoir, dans le cadre d une activité de conception, et à l aide d un logiciel de simulation électronique, les caractéristiques fréquentielles d un signal variable dans le temps ; CO2276: visualiser et mesurer, dans le cadre d une activité de mesure des performances d un système, et à l aide d un oscilloscope équipé d un module FFT ou d un analyseur de spectre, les caractéristiques fréquentielles d un signal variable dans le temps ; CO2277: caractériser sur le plan expérimental, les comportements temporel et fréquentiel d un système. En fin de parcours 47

48 parcours Questions pour l autopositionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Est-ce que je me sens à l aise dans le maniement de l appareil de mesures oscilloscope? Ai-je une idée de ce que représente la description d un signal dans l espace fréquentiel? Ai-je déjà visualisé, à l oscilloscope, un spectre d amplitude? Est-ce que ça m intéresse de savoir quelle est l allure des signaux qui transitent sur une ligne téléphonique? Aucun, dans la mesure où nous proposons aux stagiaires, en complément du module ET222, une activité d'auto-formation, au travers de laquelle ils acquièrent l'ensemble des notions auxquels ils doivent être sensibilisés, avant de participer à l'activité de travaux pratiques proposée en mode présentiel. La séance doit être consacrée dans son intégralité aux aspects méthodologiques liés essentiellement à la mesure, à l aide d un oscilloscope, des caractéristiques temporelles et fréquentielles d une tension transmise en mode différentiel sur paire torsadée. L objectif de la séance, dans ce domaine, consistera à apporter aux stagiaires les savoir-faire nécessaires et suffisants pour qu ils puissent reproduire le TP dans leur établissement. Module d'auto-formation La corrélation information - signal électrique ; Les différents types de signaux électriques ; Les caractéristiques des signaux électriques ; La mesure des caractéristiques des signaux électriques ; La structure d'une chaîne de traitement de l'information ; Les fonctions Conversion Analogique-Numérique et Numérique- Analogique (notions) ; Le développement en séries de Fourier et son application à l'analyse spectrale d'un signal variable périodique ; Le spectre d'amplitude d'un signal variable périodique ; Le spectre de phase d'un signal variable périodique (notions) ; Les notions d'encombrement spectral ou de largeur de bande d'un signal ; La notion de bande passante d'un système ; La notion de filtre fréquentiel. Activité de travaux pratiques Autocommutateur téléphonique d'entreprise ; Le standard en vigueur en matière de téléphonie analogique ; Transmission sur paire torsadée en mode différentiel ; La notion de duplexeur en téléphonie ; La numérotation à fréquences vocales DTMF. Activité d'auto-formation préalable Il s'agit d'aborder progressivement les notions dont les stagiaires auront besoin pour effectuer confortablement l'activité de travaux pratiques proposée. Nous avons privilégié une approche pédagogique inductive, en illustrant les différentes notions abordées, à l'aide de résultats de simulations ainsi que de relevés d'oscillogrammes, qui servent de prétexte à questionnement. Les réponses à ces questions sont évidemment fournies. Par ailleurs, nous détaillons les modes opératoires nous ayant permis d'obtenir ces résultats de simulation (logiciel de CAO) et ces résultats d'expérimentation (générateur basses fréquences + oscilloscope), afin de donner aux stagiaires, les moyens de reproduire et prolonger ces activités dans leur établissement. Activité de travaux pratiques en mode présentiel Nous apportons un certain nombre de connaissances relatives au domaine de la téléphonie analogique. Le téléphone constitue alors le support d'expérimentation prétexte à la mise en évidence de la dualité temps/fréquence, notion essentielle en matière de traitement de l'information. De la même façon, nous proposons une correction détaillée de cette activité 48

49 Activités pédagogiques (suite) Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre Système mis en œuvre Logiciels utilisés Matériels utilisés Conseils pour le formateur de travaux pratiques comportant l'ensemble des relevés d'oscillogrammes réponses ainsi que les explications d'ordre méthodologique associées, de façon que là encore, les stagiaires puissent reproduire et approfondir cette activité expérimentale, de retour dans leur établissement. S agissant d une activité de travaux pratiques, il est nécessaire d expliquer et de justifier les méthodes de mesurage mises en œuvre. Le système prétexte à l'expérimentation est un téléphone analogique connecté au réseau de télécommunications de l'établissement. Il est donc impératif, le cas échéant, de faire le nécessaire auprès des chefs de travaux, pour qu'ils fassent installer une ligne analogique dans le laboratoire d'étude des systèmes STI2D, de façon que les stagiaires puissent, dès leur retour de formation, reproduire et prolonger leur activité de travaux pratiques. Aucun en mode présentiel, mais il est hautement souhaitable que les stagiaires disposent dans leur établissement ou chez eux, d un logiciel de CAO électronique type PROTEUS, afin d être en mesure de reproduire les exercices proposés en ligne au titre de l auto-formation. En mode présentiel : oscilloscope équipé d un module FFT. Par ailleurs, et pour les mêmes raisons que précédemment, il est souhaitable que les stagiaires disposent dans leur établissement, d un oscilloscope équipé d un module FFT, ainsi que de deux générateurs basses fréquences. 1. Insister auprès des stagiaires pour qu ils fassent l effort de répondre aux questions posées au travers des différents documents d autoformation déposés en ligne. 2. Insister, en mode présentiel, sur les aspects méthodologiques, en matière de mesurage, de façon que les stagiaires puissent, sans problème, reproduire, terminer et approfondir le TP une fois revenu dans leur établissement. 49

50 Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d un système Transmission numérique entre un clavier et un ordinateur Auteurs du module : Pascale Costa et Denis Brousse [email protected] [email protected] Module ET228 Objectif(s) à atteindre Prérequis des stagiaires Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Conseil de pédagogie Acquérir des connaissances élémentaires sur la transmission numérique de données : - Caractériser la nature de la transmission utilisée ; - Caractériser d un point de vue temporel et fréquentiel la nature des signaux électriques ; - Analyser la différence entre deux normes (PS2 puis USB) ; - Visualiser, interpréter puis décoder une information. Ce module utilise les notions suivantes : - Codage (binaire, hexadécimal) ; - Utilisation de l oscilloscope : modes de déclenchement, mesures de temps et de fréquences. Certaines de ces notions ont été abordées dans le module ET Le stagiaire pourra donc aussi s y référer. Bac STI2D et BTS Systèmes Électroniques Module de 3 h En relation avec la compétence attendue CO4.3, et les enseignements et du programme STI2D, l'enseignant devra être capable de : - CO2281 : identifier et justifier l organisation fonctionnelle d un système relevant du domaine du traitement de l information ; - CO2282 : identifier au sein d un système relevant du domaine du traitement de l information, la nature, le sens de transit et la chronologie des informations véhiculées ; - CO2283 : visualiser et mesurer, dans le cadre d une activité de mesure de performances ou de mise en conformité d un système, les caractéristiques temporelles et fréquentielles d un signal variable dans le temps ; - CO2284 : caractériser sur le plan expérimental, les comportements temporel et fréquentiel d un système. Après le module ET222. La séance doit être consacrée dans son intégralité aux aspects 50

51 Questions pour l autopositionnement du stagiaire Corpus de connaissance Activités de formation Système mis en œuvre méthodologiques liés essentiellement à la mesure, à l aide d un oscilloscope, des caractéristiques temporelles et fréquentielles d une tension transmise en mode commun et différentiel sur paire torsadée. L objectif de la séance, dans ce domaine, consistera à apporter aux stagiaires les savoir-faire nécessaires et suffisants pour qu ils puissent reproduire le TP dans leur établissement. Les critères de choix pour le module peuvent-être les suivants : - Ai-je des bases sur les transmissions numériques en bande de base? - Est-ce que je sais passer du code binaire au code hexadécimal? - Suis-je capable d extraire des informations dans une trame? - Suis-je capable de synchroniser l oscilloscope lorsque les signaux à visualiser ne sont pas périodiques? - Suis-je capable d utiliser la fonction FFT de l oscilloscope? - Suis-je capable d interpréter le résultat de la fonction FFT? Introduction aux transmissions numériques Le plan de ce document est le suivant : - Différences entre une transmission en bande de base ou par transposition de fréquence ; - Différents types de codage (NRZ, Manchester, Miller) : caractéristiques temporelles et fréquentielles ; - Différences entre une transmission parallèle et série ; - Transmissions synchrone et asynchrone ; - Sens de transmission. Ressources sur le fonctionnement d un clavier Le plan de ce document ressource est le suivant : - Un peu d histoire ; - Fonctionnement du clavier ; - Transmission de données entre le clavier et l ordinateur Document Microsoft sur les Scan Code Ce document Microsoft donne les Codes Scan des touches (set 1, set 2 et USB). Travaux pratiques : questionnement Ce document contient les questions du TP. Travaux pratiques : correction Ce document contient les réponses aux questions du TP. L activité permet à travers un support simple d aborder les notions de transmissions numériques : codage, caractérisation temporelle et fréquentielle (durée d un bit, fréquence de transmission, débit), multiplexage Le stagiaire doit avoir lu au préalable le document introductif sur les transmissions numériques. L étude pratique est en deux parties : - Étude simple de la transmission numérique avec la norme PS2 (bit de start, données, parité, stop), transmission synchrone ; - Étude d une trame USB : transmission en mode différentiel. Le système utilisé est un clavier et un ordinateur. 51

52 Outils Un clavier PS2 et un clavier USB avec les fils accessibles. Un montage simple à réaliser pour la synchronisation des trames USB. Un oscilloscope numérique avec fonction FFT. Si possible mais pas nécessaire : un oscilloscope avec le module d analyse des bus RS232, par exemple chez Tektronix (gamme MSO 2000 ou DPO2000). Logiciels Pour aller plus loin Un logiciel d analyse de trame USB : USBlyser, USB Trace, Advanced USB Port Monitor. Electronique et communication de Bergman, Alin, Darrault et Garnier chez Dunod Manuel qui aborde essentiellement le traitement des signaux et leurs différentes représentations adaptées à la dualité temps / fréquence. Des bonus web accompagnent l'ouvrage avec des fiches techniques, des simulations sous Matlab et des exercices supplémentaires. 52

53 Parcours de formation ET23 Solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l énergie et aux informations d un système 53

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55 Parcours ET23 : Solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l énergie et aux informations d un système Module ET231 Les liaisons entre solides Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Identifier et caractériser les principales liaisons entre solides dans des systèmes mécaniques ou des structures métalliques, bois, béton Bac STI ++ 3 heures En relation avec la compétence attendue CO4.4, et les enseignements 3.1.2a et 3.1.2b du programme STI2D, l enseignant devra être capable de : Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs - Caractériser une solution constructive simple sur un système ou un ouvrage (assemblage guidage en rotation guidage en translation) - Proposer des solutions constructives à partir d un cahier des charges. - Etablir la relation mouvements / efforts dans un système mécanique classique. - Etablir la relation efforts / déformations dans une structure métallique, bois ou béton. Premier module du parcours ET23 - Suis-je capable d identifier et décrire un assemblage, un guidage en rotation ou en translation dans un objet manufacturé ou un ouvrage? - Suis-je capable de proposer une solution constructive répondant à une fonction technique du cahier des charges? Modélisation des liaisons (schéma transmission des efforts cinématique) [ET10] A partir d un cahier des charges, - proposer une solution constructive simple ; - l analyser ; - vérifier le respect du cahier des charges ; - Surfaces fonctionnelles (surfaces de liaison) ; - Cinématique des liaisons ; - Position d une pièce par rapport à une autre ; - Transmission d effort. - Description et analyse d une liaison encastrement d une éolienne (MIP-MAP) ; - Description et analyse d une liaison pivot d une éolienne (Analyse d un guidage en rotation par éléments roulants) (Proposer une solution constructive respectant un cahier des charges puis analyser cette solution avec le logiciel pyvot 0.6) ; - Description et analyse d une liaison encastrement dans une maison bois. - Présentation du module ; - Echange entre formateur et stagiaires ; - Présentation des fonctions techniques (Positionner une pièce par rapport à une autre, permettre un mouvement ou non, transmettre des efforts...) et des solutions constructives associées (diaporama + carte mentale cf. ressources). * Utilisation possible des bases de connaissances TPworks (encastrements - guidage_rotation - guidage_translation) * Apport concret avec des mallettes didactiques 55

56 Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin (encastrement pivot) possible (Cf. ALIRA) - Proposer à chaque stagiaire les compléments disponibles à distance (pairformance) ; - Etude de cas/tp (éolienne + pousse seringue + maison bois) Analyse du guidage en rotation avec le logiciel Pyvot Eolienne (liaison complète + guidage en rotation) (ALIRA 2250 )? - Ouvrage (maison BBC) - Solidworks - logiciels dédiés (Pyvot (guidage en rotation par éléments roulants) Suivant les académies - Base de connaissances TPworks (encastrement guidage en rotation guidage en translation) Mallette : encastrement - pivot - Utiliser des cas simples : En mécanique classique : - liaison pivot - liaison glissière - liaison encastrement (permanente ou démontable) En structure : - liaison pivot (articulation) - liaison ponctuelle - liaison encastrement - appui simple linteau - Mémotech Structures Métalliques (Educalivre) - Guide du calcul en mécanique - Guide du dessinateur industriel - Wikipédia - (guidage en rotation sur paliers lisses / guidage en translation) - (guidage en rotation par éléments roulants - (liaisons par collage) 56

57 Parcours ET23 : Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes Module ET232 Choix des matériaux Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageables Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Identifier un matériau en tant que solution à des contraintes du cahier des charges. Identifier l influence du choix de matériau sur l impact environnemental. Bac STI2D 3 heures En relation avec la compétence attendue CO4.4, et les enseignements du programme STI2D, l enseignant devra être capable de : CO Identifier les contraintes matériaux du cahier des charges. CO Identifier les caractéristiques mécaniques, électriques d un matériau. CO Choisir un matériau en suivant une méthode structurée. Début de parcours ET21 et Et23 - Après le module et231 (liaisons entre solides) Questions pour l auto positionnement du stagiaire - Pour un problème donné, suis-je capable de choisir un matériau? - Est-ce que je connais une méthode de choix de matériaux? Pré requis des stagiaires Utilisation de CES édupack (ET 403) Résultats collectifs attendus à Présenter une démarche raisonnée tenant compte des contraintes l issue du module d un cahier des charges pour choisir un matériau Activités pédagogiques 0 h 30 o Présentation - Présentation du module - Fiche : Caractéristiques des matériaux (indice de performance)(propriétés mécaniques, électriques, thermiques masse volumique limite élastique module d Young - Fiche ou prérequis : Classification et désignation des matériaux => Base de données CES 0 h 30 - Utilisation de CES 2010 (1_getting_started_fr.pdf) 1 h 00 o Etude de cas 1 : - Eolienne Evaluer les contraintes mécaniques d une pale et du mât. Choisir des matériaux à l aide de CES h 00 o Etude de cas 2 : - Maison BBC Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs o Synthèse : Fiche : Démarche d optimisation d un choix - Echanger entre les stagiaires et le formateur ; - proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les concepteurs et/ou le formateur à étudier à distance ; - Suivi d'un tutoriel CES2010 (bien démarrer avec CES2010) "Présentiel ou à distance avant le démarrage du module" - Démarche inductive à partir d une étude cas et d une 57

58 problématique (exemple : pale et mât d'éolienne). Systèmes mis en œuvre - Eolienne (exemple TP servar) - Maison BBC Logiciels utilisés CES 2010 edupack Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Bibliographie... Webographie... Pour aller plus loin... 58

59 Parcours ET23 : Solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l énergie et aux informations d un système Module ET233 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageables Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Exploitation d énergies renouvelables Découvrir des différentes formes d'exploitations des énergies renouvelables autour d'activités pratiques Bac STI2D 3 heures En relation avec la compétence attendue CO4.4, et les enseignements 1.2.3b, 1.2.3c, 1.2.3e du programme STI2D, l'enseignant devra être capable de : CO233-1 : identifier les différents types d'énergie, les quantifier CO233-2 : Savoir réaliser un bilan énergétique Le module ET 233 est en relation avec les compétences visées dans les enseignements 1.2.3f qui seront traitées dans le module ET (Montrer l'action de l'information sur la maîtrise de l'énergie) Avant le module : ET234-1 : Optimisation de la gestion de l'énergie Est-ce que je connais les formes exploitées des énergies renouvelables? Est-ce que je sais décrire le fonctionnement d une éolienne? Est-ce que je sais décrire le fonctionnement d une pompe à chaleur? Qu est ce qu un système de stockage? Quelles sont les différentes formes de l énergie? Est-ce que je connais les termes : travail, énergie, puissance, Est-ce que je connais les premier et deuxième principes de la thermodynamique? Notions d énergétique, travail, puissance, rendement. A partir d un produit, le groupe de stagiaires doit produire une étude de cas où les élèves doivent réaliser le bilan énergétique d une installation d exploitation d énergie renouvelable. Aucun En distanciel : (2 heures maximum) formation asynchrone tutorée d'une durée maximum de 2 heures selon l'auto-positionnement du stagiaire. Ce distanciel est nécessaire aux apports de connaissances théoriques et à la réalisation des exercices d'applications. Pendant cette phase, des contacts par courrier électronique sont possibles avec les formateurs. Présentation des différentes formes d'énergies exploitées (.pps) Introduction à la thermodynamique (introduction de la chaleur, du travail et du vocabulaire) (.pps) En présentiel : (3 heures) o Présentation du module (30 minutes) Prise de contact avec les stagiaires pour l'individualisation de l'activité en présentiel en fonction des apports de connaissances du distanciel. o Etude de cas (1,30 heure) :Pompe à chaleur didactisée Problématique : Vérifier le COP réel de la PAC didactique. Appréhender le fonctionnement d'une PAC Appréhender le modèle thermodynamique associé Mesurer le COP réel de la PAC 59

60 Fiche ressource (Présentation d une PAC et des principes thermodynamiques) o Etude de cas (1 heure) : Module d éclairage Luméa Problématique : Recherche des critères d'appréciations liés aux fonctions de service du produit qui vont dicter l'implantation du Luméa. Vérifier l autonomie du Luméa. Fiche ressource (Dossier technique du Luméa) o Synthèse de l'activité en présentiel Objectif : bilan des activités au regard du programme STI2D. Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs - Echanger entre les stagiaires et le formateur ; - proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les concepteurs et/ou le formateur à étudier à distance ; Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Tableur Pompe à chaleur SPEN Bibliographie... Webographie... Pour aller plus loin... Il sera fourni aux stagiaires des documents complémentaires à la thermodynamique (cours et exercices) 60

61 Parcours ET23 : solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l'énergie et aux informations d'un système L'optimisation de la gestion de l'énergie Module ET234-1 Acquisition traitement et codage de l information Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Etre capable de mettre en œuvre une chaîne d acquisition et de traitement logiciel. Bac STI2D 3 heures de TP En relation avec la compétence attendue C044, et les enseignements 3.2.3, 3.1.4a et d du programme STI2D, l enseignant devra être capable : C : savoir acquérir un signal électrique représentatif d une grandeur physique. C : être capable d adapter le signal issu du capteur à la chaîne d information en utilisant une bibliothèque logicielle graphique. C : mettre en œuvre un système de traitement de l information, à partir d une bibliothèque graphique. C : connaître les différents types de codages de l information. Après les modules : - ET233 : exploitation des énergies renouvelables. - ET210 : acquérir les états d'un système. Avant le sous module : - ET2342 : transmission de l information. - Quelles sont mes connaissances sur l architecture de la chaîne d acquisition (capteur, conditionnement, adaptation, conversion)? - Qu est ce qu un capteur? Est-ce que je suis capable d interpréter les principales caractéristiques d un capteur? Est-ce que je fais la différence entre une grandeur mesurée et une grandeur d influence? - Qu appelle-t-on un conditionnement de capteur? - En quoi l adaptation est-elle nécessaire? - Quelles sont les solutions technologiques qui permettent d acquérir une information analogique pour un système numérique? -Quelles sont mes connaissances sur les informations : - Binaires - Numériques - Analogiques - Quelles sont mes connaissances sur le codage des informations numériques : - Binaire, hexadécimal, ASCII, correction - Est-ce que je maitrise les fonctions logiques élémentaires et leurs différentes représentations? - Est-ce que je fais la différence entre la logique combinatoire et la logique séquentielle. Notions en physiques et électricité. 61

62 Distanciel asynchrone (3x3h maximum selon l auto positionnement du stagiaire) : apports de connaissances théoriques et exercices d'applications. Contacts possibles par courrier électronique avec les formateurs. Acquisition de l information (3h maximum) : - Diaporama sur la chaine d acquisition renvoyant à des cours théoriques. - Exercices d applications et QCM d autoévaluation. Traitement de l information (3h maximum) : - Cours sur la logique combinatoire et séquentielle. - Exercices d applications et QCM d autoévaluation. Activités pédagogiques Codage de l information (3h maximum) : - Cours sur la numération et les codes. - Exercices d applications. Présentiel (3h) : étude de cas sur une régulation simple d'une pompe à chaleur. A l aide d un logiciel dédié de programmation graphique : - Etude de la mise en œuvre d un programme de régulation d une pompe à chaleur. - Mise en œuvre d un conditionnement de capteur de température - Mise en œuvre d un programme de régulation d une pompe à chaleur. Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs - Relevés d une trame RS232 avec un oscilloscope et exploitation des résultats. Pompe à chaleur SPEN instrumentée, avec passerelle KNX Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Logiciel dédié de programmation graphique : LOGO de Siemens en version gratuite d'évaluation. - Pc équipé des logiciels LOGO, hyperterminal (ou comtools) - Maquette didactisée de la PAC - Oscilloscope et maquette permettant le relevé d'une trame RS232 L appropriation du système pour ce module est rapide car c est le même support que le module antérieur ET233 : exploitation des énergies renouvelables. Il n est pas nécessaire de disposer du système pour dispenser le module, il faudra juste prévoir un système de secours (PC par exemple) pour le relevé de trame RS

63 Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Les trois activités pédagogiques en distanciel doivent obligatoirement être effectuées avant le TP en présenciel. 63

64 Parcours ET23 : Solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l'énergie et aux informations d'un système Module ET234-2 Optimisation de la gestion d énergie Transmission de l'information, réseaux et Internet Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageables Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires -Identifier les différents éléments d une architecture de réseau : nœuds, liens & flux. - Analyser quelques flux informationnels transportés par les Réseaux Numériques (RN) Ethernet et Internet. DUT Réseaux et Télécoms : Semestre 1 UE3 (voir 3 heures CO2342 : Être capable d'enseigner la partie du programme élève : «Transmission de l'information, réseaux et Internet» Fin de parcours ET23 et ET21, pour comprendre l'enrichissement par un réseau des usages de certains OT (Objet Technique) étudiés en ET23 et ET21, devenant ainsi des OTC (Objet Technique Communicant). Suis-je capable de citer des exemples de nœuds, liens et flux d'un Réseau Numérique (RN)? PR214 : Organisation fonctionnelle d'une chaine d'information (2.1.2 du programme élève). PR234-1 : - Représentations symboliques (2.2.2 du programme élève) : partie «représentations associées au codage de l'information : variables, encapsulation des données» ; - Traitement de l'information (3.1.4 du programme élève) : partie «codage» ; AUTRES : Etude d'ot (Objet Technique) pouvant communiquer : - Maison, éventuellement HQE - Panneaux Photovoltaïques (avec boitier Fronius et son serveur Web embarqué) - Chauffe-eau solaire (avec son serveur Web et son automate Schneider avec un port Ethernet) Résultats collectifs attendus à l issue du module Activités pédagogiques 1. Compléter le TD couplé au cours (voir ci-dessous) 2. A faire dans le module commun : «Production stagiaires». Un groupe de 4 stagiaires, de formation initiale différente, réalisera des activités de Travaux Pratiques pour une classe de Terminale STI2D. Les thèmes de ces TP seront : - Analyse de flux Ethernet/IP/TCP/HTTP entre 2 OTC à l'aide du logiciel Wireshark. ( d & e du programme élève) ; - Paramétrage d'un routeur ou d'un modem-routeur (X-Box) ( g du programme élève). Étude de cas : Les Réseaux Numériques (RN) : - Ethernet ; - Internet et ses différents services (Web, messagerie, etc.). I. Cours (diaporama) : «Découverte des réseaux». 64

65 Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre II. TD ponctuels en fonction de l'avancé du cours «Découverte des réseaux». Exemples : Généralités : - après la mise en situation des RN, compléter les différentes fonctions étudiées par les disciplines participant à ceux-ci. - après avoir cité des exemples de réseaux en fonction des flux transportés, compléter le tableau nœuds/liens. - compléter le tableau de recherche historique sur les réseaux de communication par propagation ( b - multiplexage - du programme élève). - compléter le tableau sur les différents types de RN. - compléter le tableau sur les différentes interfaces entre les RN et les nœuds/otc ( c du programme élève). - compléter le tableau OSI en fonction des protocoles Ethernet et ceux en usage dans le réseau Internet ( d du programme élève). Couche Physique (OSI 1) : ( a du programme élève) - compléter le tableau des modulations utilisées par certains RN. Couche Liaison (OSI 2) : Ethernet (classe de Première) ( d & e du programme élève) - Rechercher l'adresse MAC d'un OTC ; - Rechercher la version du protocole Ethernet (V2 ou 802.3) utilisée par cet OTC. Couche Réseau (OSI 3) : IP (classe de Terminale) ( d & e du programme élève) - Rechercher l'adresse IP d'un OTC ; - Rechercher la version du protocole IP (IPv4 ou IPv6) utilisée par cet OTC ; - Mettre en œuvre la commande «PING». Couche Transport (OSI 4) : TCP/UDP (classe de Terminale) ( d et g du programme élève) - Rechercher les numéros de ports de certaines applications ; - Expliquer le fonctionnement d'un pare-feu. - Présenter le module et le cours en présentiel (diaporama) - Échanger entre les stagiaires et le formateur lors des TD. - Proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les concepteurs et/ou le formateur à étudier à distance ; Les Réseaux Numériques (RN) Ethernet & Internet et ses différents services (Web, messagerie, etc.). Logiciels utilisés Pour analyser des protocoles de Réseaux Numériques (RN) : Wireshark ( Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Bibliographie... Auto-évaluation par un QCM, à l'issue du module. - Les réseaux. ATTENTION : sortie 7e édition (2011) début décembre 2010 Auteur : Guy PUJOLLE ; Éditeur : Eyrolles ; Édition 2008 (6e édition) ;1100p. - Découverte des réseaux par la systémique. Auteur : Yves NARBONNE ; Éditeur : Hermès Lavoisier ; Date de parution : ; 218p. 65

66 - Transmission et Réseaux Informatiques. Auteurs : Stéphane LOHIER & Dominique PRESENT; Édition Dunod ; Date de parution : (5e édition) ; 304p ; avec TD corrigés. - Le réseau Internet. Auteurs : Stéphane LOHIER & Aurélie QUIDELLEUR ; Édition Dunod ; Date de parution : ; 375p ; avec TD corrigés et TP en ligne. - Infotech. English for computer users. Author : Remacha Esteras ; Publisher : Cambridge University Press ; 4 edition (April 21, 2008) Language: English ISBN-10: Webographie... Généralités : Adresses MAC : Adresses IP : & Ports TCP/UDP : Protocoles : Wireshark : (tutoriel) Glossaire : Pour aller plus loin... - Ethernet : recherche sur les VLAN (VirtualLAN) - IP : recherche sur IP version 6 (IPv6) -. 66

67 Parcours ET23 : Solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l énergie et aux informations d un système d un système La réduction des pertes énergétiques Module ET235 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Mettre en évidence différents paramètres intervenant dans la réduction de pertes énergétiques d un système Bac STI2D 3 heures Être capable de : CO235-1 : Déterminer de façon qualitative les éléments participant à l efficacité énergétique d un système CO235-2 : Choisir un système adapté répondant au mieux aux contraintes CO235-3 : Mettre en œuvre des outils de simulations dédiés au domaine abordé CO235-4 : Relever et expliquer les résultats obtenus lors d une simulation suivant un mode de fonctionnement déterminé Ces compétences participent à la mise en œuvre de celles du référentielle : CO21, CO32, CO41, CO42, CO51, CO52, CO53, CO63 Effectué à la suite du module choix des matériaux ET232 et en parallèle du module ET211 - Qu'est-ce que la thermique? - Qu'est-ce que la thermodynamique? - Quelles sont mes connaissances dans ces domaines? - Quelles sont mes connaissances liées à l'énergétique dans l'habitat? - Quelles sont mes connaissances sur les différents types de ventilations au sein d'une habitation? - Quelles sont mes connaissances sur les modes de production d'énergie? - Qu'est-ce que la production d'énergie par cogénération? Les connaissances seront abordées durant la formation. - Carte mentale sur le sujet du module - Création d un parcours qui prendra appui sur l ensemble des modules suivis, avec comme objectif de réaliser un TP qui sera employer avec des élèves de STI2D Approche de la thermique et de la thermodynamique En présentiel : 1 - Présentation du module 2 - Réflexion mener avec les collègues (brainstorming) sur les différentes solutions sur la réduction des pertes énergétiques dans les différents champs (EE, AC, ITEC, SIN) avec édification d une carte mentale (20 min) 3 - Présentation des 2 systèmes qui vont servir de support à la formation (5 min) 4 - Thème 1 : (1h20) a - Présentation des différentes solutions de traitement de l air d une habitation (10 min) b - TP découverte (inductif) en 3 parties i/ A l aide du logiciel solidworks et du module flow simulation, 67

68 analyse de différents paramètres (surface d échange thermique, matériau de l échangeur, débit volumique, type de circulation des 2 fluides) influents l efficacité énergétique du système ii/ Evaluation des pertes de charges iii/ Détermination de la température à partir de laquelle énergétiquement une VMC double flux, n est plus justifier par rapport à une VMC simple flux. c/ Synthèse et apports théoriques sur l efficacité énergétique d une VMC 5 - Thème 2 : (1h20) a Présentations : i/ de la production d'énergie par cogénération ii/ d'un système de production par turbine à gaz b - Application (TP inductif) i/ Étude de l'influence de la température de l'air sur l'efficacité d'une turbine à gaz simple puis munie d'un régénérateur ii/ Tracé des cycles thermodynamiques et comparaisons des 2 cas entre eux et avec celui du cycle de Carnot iii/ Étude de l'intérêt d'une récupération de chaleur pour de la production d'eau chaude sur l'efficacité globale du système A distance : 1 - Présentation du module 2 - Réflexion mener avec les collègues tour à tour (brainstorming) sur les différentes solutions sur la réduction des pertes énergétiques dans les différents champs (EE, AC, ITEC, SIN) avec édification d une carte mentale (20 min) 3 - Présentation des 2 systèmes qui vont servir de support à la formation (5 min) 4 Présentation des thèmes 1 et 2 (30 min) a - Présentation des différentes solutions de traitement de l air d une habitation b Présentations : i/ de la production d'énergie par cogénération ii/ d'un système de production par turbine à gaz 5 - Mise en application sur les thèmes abordés : (asynchrone) Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas Note : la mise en œuvre sera effectuée personnellement via la lecture des guides d'études et de l'aide des animations flash associés à chaque thème - Présentation du module dans le parcours - Réflexion mené avec les collègues sur les différentes solutions permettant la réduction des pertes énergétiques dans différents domaines - TPs inductifs - Formalisation - Rappeler et/ou proposer les compléments disponibles - VMC double flux virtuelle sous solidworks et flow simulation - Modèle virtuel d une cogénération par une turbine à gaz - Solidworks avec Flow simulation - Calcul de conduites aérauliques - Thermoptim ( - Traitement de texte et tableur 68

69 échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Auto évaluation et auto critiques par la cohérence des résultats Il est préférable de suivre l organisation pédagogique prévu pour ce module Les simulations sur la VMC sont réalisées dans un mode dégradé pour ne pas générer des fichiers trop volumineux. Il est possible de relancer les calculs (avant la formation avec les collègues car cela peut prendre une dizaine de minutes). Explications placées sur pairformance approfondissement des connaissances en thermiques et thermodynamiques par des séances d autoformations intégrés. (des conseils et des exemples) (fabricant avec logiciel et documentations techniques) (possibilité d acheter des feuilles de calcul sur les pertes de charges des circuits aérauliques et notes de calcul disponibles) (logiciel gratuit et simple d utilisation sur les pertes de charges aérauliques) (divers logiciels de mécanique des fluides et notes de calcul disponibles) (conseil d installation) (site très riche en exemple et calculs) (abaque de pertes de charges) 69

70 Parcours ET23 : Solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l énergie et aux informations d un système Module ET236 Couplage des sources d énergie Objectifs à atteindre Identifier les différents types de structures d association de transformateurs et de modulateur d énergie des systèmes multi sources ou hybride. Niveau des connaissances envisageables Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Bac STI2D 3 heures En relation avec la compétence attendue CO4.4, et les enseignements 3.1.3a et 3.1.3b du programme STI2D, l enseignant devra être capable de : CO Analyser la structure fonctionnelle d'un système multisource ou hybride CO Identifier les constituants nécessaires à l'hybridation ou au couplage des sources d'énergie CO Préciser la nature des énergies mises en oeuvre CO Expliciter les flux d'énergie CO Déterminer les propriétés necessaires de réversibilité des constituants CO Faire le bilan énergétique du système, évaluer la contribution de chaque source Fin de parcours ET21 et ET23 - Permettra de faire le bilan des différentes solutions techniques vues précédemment. - Permettra de faire le bilan des constituants vus lors du parcours ET21. Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires - Solutions techniques (M ) - Constituants (M ) Résultats collectifs attendus à l issue du module Activités pédagogiques Tracer le schéma fonctionnel d un véhicule hybride. 1 / Présentation du module (0h30). - Discussion - coordonnée par le formateur - sur la problématique multi source - Elaboration d'une carte mentale à partir des réflexions des stagiaires (prévoir une carte de synthèse - si besoin) 2 / Problématique relevant des transports (1h30) Les véhicules hybrides 2.1 / Généralités (discussion coordonnée) - Diaporama "Ressources" & vidéo Lexus ( preloadertype: standard_light&wt.ti=play_video) - Présenter le système série Identifier la fonction des constituants (vocabulaire chaîne d'énergie) - Présenter le système parallèle Dégager les modes de fonctionnement (en fonction des 70

71 conditions de conduite) et identifier en conséquence les différents flux d'énergie, préciser la nature des énergies mises en oeuvre - Dégager les avantages et les inconvénients des deux systèmes. 2.2 / Etude d'une solution Support : Toyota Prius / Architecture fonctionnelle et flux d'énergie - Effectuer une recherche webographique S'appuyer en particulier sur les PDF du site - Etablir l'organisation fonctionnelle correspondant à la Prius - Dégager le(s) mode(s) de fonctionnement spécifique(s) à ce système à l'aide du simulateur "Toyota". - Identifier les différents flux d'énergie correspondants - Elaborer / compléter un schéma bloc par mode / Focus mécanique Le train épicycloidal au sein du système "véhicule hybride" - Utiliser l' animation flash "edumeca.free" Comprendre l'inversion du sens de rotation du planétaire lié à la MS1 (auxiliaire) dans des conditions données - Utiliser le simulateur "Toyota" Obtenir un mode fonctionnement particulier, "piloter" la Prius (frein, acc. mode), vérifier les flux d'énergie, l'évolution du niveau de charge batterie, les vitesses et sens de rotation des éléments du train épicycloidal / Simulation (à creuser!) - Utiliser Matlab/Simulink, compléter un schéma bloc pré-établi sous Simulink - Etablir le bilan énergétique du système (dans un mode de conduite particulier), évaluer la contribution de chaque source (à creuser!) - Comprendre les propriétés nécessaires de réversibilité des constituants (en particulier machines synchrones & convertisseurs associés) (à creuser!) 2.3 / Comparaison avec d autres véhicules, d autres formes d hybridation - Effectuer un travail de recherche (web,...) en particulier sur l hybridation type «Wheel» (moteurs électriques directement implantés sur les roues non motrices) 2.4 / Diaporama "Synthèse" 3 / Problématique relevant de l'habitat (1h00) Production d'eau Chaude Sanitaire (ECS) multi source 3.1 / Généralités - Diaporama les différents types de structures 3.2 / Etude d'une solution Support : Installation ECS Lycée P. Vincensini Bastia / Architecture fonctionnelle et flux d'énergie 71

72 Dégager les différents modes de fonctionnement en fonction des conditions climatiques A chaque fois, faire apparaître les différentes énergies mises en jeu, ainsi que les flux / Focus sur le préparateur à thermosiphon Exploiter la documentation technique, dégager les caractéristiques essentielles permettant le couplage des sources Elaborer un document à destination des élèves. Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre / Etude de cas - Analyse des données de télé-suivi A partir des données de télé-suivi de l'installation de Bastia, et pour plusieurs périodes significatives au long de l'année : Récupérer les données dans un tableur, tracer les courbes (lesquelles?) Exploiter, interpréter les tracés - Echanger entre les stagiaires et le formateur ; - proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les concepteurs et/ou le formateur à étudier à distance ; - Mettre en place une carte heuristique autour de la problématique multi source (une carte d exemple sera mise à disposition du formateur mais elle ne constituera pas une réponse) - Rendre les stagiaires acteurs de la formation par des activités pratiques (utilisation d une animation flash, d un simulateur ) Système énergétique multi source et hybride - Prius TOYOTA - Production d'eau Chaude Sanitaire multi source Logiciels utilisés Matlab/simulink?? Simulation (hybride) Outils mobilisés, le cas Animation flash éduméca. échéant Simulateur du site : Évaluation éventuelle Bibliographie... Webographie ( preloadertype: standard_light&wt.ti=play_video 72

73 Pour aller plus loin

74 Parcours de formation ET24 Modèle de comportement d un système 74

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76 Parcours ET24 : Modèle de comportement d'un système Parcours ET 24 Module ET241 Principes de modélisation Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Acquérir les connaissances théoriques (2.3.1 à 2.3.6) Acquérir une culture technologique pluridisciplinaire Réaliser le modèle d'un système (ou d'un sous système) simple Niveau 3 : Maitrise 6 heures Modélisation de systèmes pluritechniques Début de parcours Ai-je une culture technologique pluri disciplinaire? si non passage par ET10 et ET245 «Ressources théoriques» Suis-je capable d exploiter (lecture) un modèle Volumique dans Solidworks? si non passage par ET10 ET10 Elaboration d un modèle pluritechnique Principes de modélisation comportementale des systèmes (notions de modèle de comportement, paramétrage, méthodes de modélisation ) Etudes de cas sous Pairform@nce : Présentation des systèmes ; Elaboration de modèles ; Tests de paramétrage sur des modèles Simulink ; Modélisation et test de paramétrage sur structure INVENTOR / RDM Le Mans. Présentation générale des notions nécessaires à la modélisation ; Illustration par quelques exemples de modèles de comportement de composants de systèmes ; Présentation de modèles de comportement réalisés avec Simulink. Attacheur de végétation PELLENC AP25 ; Structure de pont roulant ; Etude thermique d une paroi. Matlab r2010b - Simulink Simscape SimMechanics Solidworks (2005 ou plus) Topcased (facultative) RDM Le Mans - SOLIDWORKS Néant Conseils pour le formateur Bibliographie Documents constructeurs de composants 76

77 Webographie Pour aller plus loin Divers liens internet donnés dans les documents. 77

78 Parcours ET24 : Modèle de comportement d'un système Module ET242 Initiation Matlab-Simulink-Solidworks Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Initiation à Matlab ; Initiation à Simulink ; Initiation à Simscape ; Mise en œuvre du lien Simmechanics Link (Solidworks vers Matlab/Simulink). Niveau Initiation 4 à 6 heures Néant Avant le module ET243 Ai-je une Connaissance des outils numériques de modélisation dans l environnement Matlab/Simulink? Suis-je capable d élaborer un modèle Volumique dans Solidworks? - Logiciel de D.A.O. Solidworks (Tutoriel «pour commencer» lecon 1 et lecon 2 minimum) - ET10 Néant Néant Activités dirigées intégrées sous Pairformance (fichier html ; présentation ; document texte) Introduction magistrale-présentation générale Activités d initiation sur PC (travail dirigé) Activités d applications sur les différentes technologies sur PC (travail dirigé) Pas de système Solidworks2009- Matlab r2010b-simméchanics-links Salle info Double écran conseillé Néant Users Guides Site Mathworks Forum d échange Site Mathworks 78

79 Parcours ET24 : Modèle de comportement d'un système Module ET243-1 Simulation Comportementale- Modèles Matlab- Solidworks Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Prendre en main Matlab/Simulink ; Prendre en main le lien Simméchanics Link (Solidworks vers Matlab/Simulink ) ; Utiliser des Blocksets "Simscape" dans Simulink ; Concevoir des modèles pluritechnologiques dans l'environnement Matlab/Simulink. Niveau 3 : Maitrise 12 heures Modélisation de systèmes pluritechnologiques dans l environnement Matlab/Simulink Avant le module de validation de performances Ai-je une culture technologique pluri disciplinaire? si non passage par Principes de modélisation et ET10 ; Suis-je capable d élaborer un modèle Volumique dans Solidworks? si non passage par ET10. Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Logiciel de D.A.O. Solidworks (Tutoriel «pour commencer» leçon 1 et leçon 2 minimum) ; ET10. Elaboration d un modèle pluritechnologique utilisant les BlokSets de Simscape Connaissance des différentes technologies couramment utilisée dans les systèmes automatisés Activités dirigées intégrées sous Pairformance (fichier html ; présentation ; document texte) Introduction magistrale-présentation générale ; Activités d initiation sur PC (travail dirigé) ; Activités d applications sur les différentes technologies sur PC (travail dirigé). 79

80 Borne escamotable ERM Systèmes mis en œuvre Kit photovoltaïque ERM Maquette thermique Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Solidworks2009- Matlab r2010b-simméchanics-links Néant Users Guides Site Mathworks : Forum d échange Site Mathworks : 80

81 Module : ET243-2 Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes Parcours: ET24:Modèle de comportement d'un système ET243-2 : Approche expérimentale Durée totale du parcours : 6 heures (sans la partie: plans d'expériences + 6 heures) Objectif : - Identifier par une série de mesures, les paramètres intrinsèques d'un système dans le but de construire un modèle de connaissance simulé sous un logiciel tel que Matlab. - Construire un modèle de comportement par une série de mesure. - Utiliser un plan d'expérience pour structurer et conduire les essais Pré requis des stagiaires : - Module de formation ET Parcours ET10 Place du module au sein du parcours : - Ce module doit être précédé du module ET241 - Il est conçu pour être abordé via des études de cas communes avec le parcours ET Chaque étude de cas précisant son organisation propre au sein du parcours - Il doit précéder le module ET244 : Validation de performance Niveau de connaissances envisageables : - Modélisation et identification des paramètres dynamiques d'un axe motorisé - Distinction entre modèle de connaissance et modèle de comportement. Analyse des écarts - Mise en œuvre d'un modèle Matlab/Simulink - Plans d'expériences complets à deux niveaux Conseils pédagogiques : Ce module est intrinsèquement lié au module ET En effet ce module doit être abordé au travers des études de cas proposées dans les activités. Ces étude de cas sont communes avec le module simulation comportementale (Borne ERM, Modélisation thermique d'une maison, Axe motorisé) Il est souhaitable de choisir en concertation avec les enseignants en formation les étude abordées. Voici quelques critères de choix : Ces deux modules ne visent pas à augmenter les savoirs théoriques des enseignants, il faut donc essayer de choisir une étude qui rentre dans le champ de compétence de l'équipe formée. Si possible choisir une étude basée sur un système disponible dans l'établissement afin d'envisager le passage du simulé au réel Prendre en compte la possibilité de réutiliser le travail réalisé par l'équipe formée auprès des élèves dés la rentrée prochaine. Outils : Matlab, Excel, Supports : Un axe motorisé présent sur de nombreux systèmes (Transstockeur) Synthèse et validation : modélisation d'un système utilisable par les élèves Équipe de concepteurs : 3ET24 - ET243-2: Dominique EVROT et Laurent SININGE 81

82 Parcours ET24 : Modèle de comportement d'un système Module ET246 Approfondissement Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Exploration de modèles pluritechniques mis à disposition. Autonomie dans l appropriation de modèles Hors horaire formation Appropriation de modèles complexes Fin de parcours ET241à ET245 Néant Néant Activités en autonomie Sans objet Pas de système Solidworks2009- Matlab r2010b-simméchanics-links Salle info Néant Users Guides Site MathWorks Forum d échange Site MathWorks 82

83 Parcours de formation ET30 Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes 83

84 84

85 Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes Enjeux et contexte du développement durable Module ET301 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Énoncer les principes du développement durable ; Connaitre la réglementation en vigueur (DEEE, EUP,...) Connaitre les différentes normes (ISO 14000, HQE, FDES...) Niveau taxonomique 2 : Niveau d'expression. 3 heures En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1, CO1.2, et l'enseignement 1.1, l'enseignant devra être capable : d'expliquer dans quel contexte l'entreprise évolue d'un point de vue développement durable d'expliquer quelles sont les avancées scientifiques qui ont contraint le législateur à proposer des lois et des normes. Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités (objectifs) pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre QCM Aucun Proposer une ou plusieurs activités identiques sur un nouveau support 1 - Développement durable : Problématique ; Notion d'indice de développement humain (IDH) ; Notion d'empreinte écologique ; Piliers du développement durable. 2 - Normes Définitions ; Directives ; Règlementations ; Eco-labels ; Normes. Bloc de sécurité : o Identifier les critères d'un écolabel. CycloPousse : o Énoncer les 3 piliers du développement durable ; o Évaluer la solution apportée à un besoin d'un point de vue Développement durable. Panneau isolant o Evaluer la qualité environnementale d'un produit de construction, à l'aide d'une FDES. Présenter les différentes activités en insistant sur les objectifs à acquérir, puis mener une réflexion sur les supports pouvant être envisagés lors d'un travail collectif. Aucun 85

86 Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Aucun "Elodie" pour le panneau isolant QCM Toutes les réglementations n'ont pas été abordé, il serait intéressant de proposer au formé de choisir une réglementation que celle abordée dans le parcours Pour l activité sur le cyclopousse, lire en premier lieu le document Elements_de_correction/ET_301_Cyclopousse_Formatateur.pdf, en particulier la page 3 de ce document "Comment conduire cette étude de cas Le développement durable Sylvie Brunel édition PUF lyon.fr/planetterre/xml/db/planetterre/metadata/lom-edd xml 86

87 Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes Cycle de vie d un produit Module ET302 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Définir l unité fonctionnelle (quantifier la ou une des fonctions principales du produit) ; Définir l objectif de l analyse environnementale (comparer des solutions concurrentes, optimiser de manière environnementale un produit ou répondre à une réglementation) ; Réaliser l inventaire des processus pour l ensemble du cycle de vie ; Caractériser les impacts d un produit (GES, couche d ozone, dépense énergétique, ) ; Identifier les transferts d impact ; Identifier la typologie d un produit actif (consommateur d énergie ou de consommable), passif (sans consommable), ou jetable (courte durée de vie) ; Niveau taxonomique 3 : maîtrise d'outils. 9 heures En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1, CO1.2, et l'enseignement 1.1.3, et 1.2.3, l'enseignant devra être capable d'enseigner la mise en place d'outils d'évaluation des impacts permettant par la suite de déterminer les voies de progrès possible pour un produit. Il doit être capable de mettre en évidence : L'unité fonctionnelle pour permettre de comparer ; Si une hiérarchisation d'impact est possible (le réchauffement climatique ou les ressources naturelles, quel est le plus important?) ; Si le transfert d'impact existe ou non ; La typologie de produits. Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques QCM Sensibilisation à la notion de Développement Durable (module ET301 validé) Analyse fonctionnelle Réaliser une analyse du cycle de vie simplifiée d'un produit ou système choisi par l'équipe pédagogique selon la norme Cycle de vie et Impacts : Etapes d'un cycle de vie ; Impacts (méthode CML) ; Approche d'acv ; Exemples. 87

88 Activités (objectifs) pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin 2 - ACV Norme ISO : Introduction ; Objectifs et champs d'étude ; Etablissement d'un ICV ; Evaluation de l'impact ; Interprétation. 3 - Typologie des produits : Définitions ; Principes ; Produits actifs ; Produits passifs ; Produits jetables ou de courte durée. Bloc de sécurité : o Définir le caractère actif ou passif d'un produit en fonction des évolutions constructives. Bouteille de verre (1/2) : o Définir le cycle de vie d'un système (scénarios et limites). Bouteille de verre (2/2) : o Caractériser un impact d un point de vue des émissions polluantes et des flux entrants/sortants. Brique Tetrapak : o Analyser et interpréter une ACV. Compteur d eau : o Déterminer la typologie d'un produit. Chip Crystaleco : o Définir l'unité fonctionnelle d'un système. Stylo Woodone : o Relation Fonction/Impact environnemental : calculer le cout environnemental d une fonction ; o Les étapes du cycle de vie d un système : identifier les étapes du cycle de vie. De manière inductive ou déductive: Soit partir de l'acv industriel de tetra pak en identifiant les points clés d'une ACV. Soit partir de l'activité "chips crystaleco" pour prendre en connaissance des différentes notions abordées dans une ACV Aucun Simapro, gabi, bilanproduit aucun QCM Il est important avant de réaliser l'analyse du cycle de vie d'avoir compris pour les formés les concepts de unité fonctionnelle, de limites de système et de scénarios. Les systèmes ou produits étudié peuvent évoluer dans différents milieux, il est donc nécessaire de définir celui-ci avant de réaliser l'acv «Analyse du cycle de vie : Comprendre et réaliser un écobilan» de Pierre Crettaz, Myriam Saadé, et Olivier Jolliet, édition PPUR, ISBN &cid=96&m=3&catid=13201 L Analyse du Cycle de Vie d un produit ou d un service Référence pages AFNOR 88

89 Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes Impact des matériaux et sources d énergie Module ET303 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Caractériser les différents matériaux ; Caractériser les différentes énergies primaires ; Caractériser les différentes énergies secondaires ; Caractériser le mix électrique d'un pays ; Tout cela d'un point de vue impacts environnementaux. Niveau taxonomique 3 : maîtrise d'outils. 3 heures En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1, CO2.1, et l'enseignement et 2.1.1, l'enseignant devra être capable : d'enseigner la mise en œuvre d'une "classification" des différents matériaux et énergies en fonction de l'impact environnemental, tout en gardant à l'idée que la contrainte environnementale est l'un des paramètres à prendre en compte lors d'une conception de système. Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités (objectifs) pédagogiques QCM Module ET302 validé. Proposer une activité liée à un système mettant en jeu les problématiques de ressources minières et énergétiques 1 - Caractérisation des matériaux : Les métaux ; les matériaux plastiques (non renouvelables) ; Les matériaux renouvelables ; Tableau comparatif. 2 - Sources d'énergies : Caractérisation des énergies ; Ressources énergétiques ; Consommations d'énergie ; Constats et perspectives. Bouteille de verre : o Caractériser le mix énergétique d'un pays (impacts et ressources). Compteur d eau : o Justifier les choix des matériaux dans une approche de développement durable. Easy Glider : o Définir le caractère actif ou passif d'un produit en fonction des évolutions constructives. Maison bio : 89

90 Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle o Comparer les impacts environnementaux de deux matériaux de construction. Recyclage Alu : o Percevoir les bénéfices environnementaux de l utilisation de matériaux recyclés : L impact environnemental de la phase de production. Voiture électrique : o Etudier l'impact du choix d'un matériau sur l'environnement et les ressources naturelles ; o Caractériser les énergies secondaires (électricité) ; o Caractériser l'impact du mix énergétique d'un pays sur l'environnement. Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur les supports pouvant être envisagés lors d'un travail collectif. Aucun Sustainibility, CES 2010 edupak, gabi aucun QCM L'approche doit rester globale, mettre en évidence que la notion de ressource est fluctuante en fonction des avancées scientifiques et Conseils pour le formateur technologiques (extraction, recyclage, ) dans les différents domaines. Bibliographie??? Matériaux : Webographie Pour aller plus loin Energie : BP Statistical Review of World Energy Bernard Multon Statistiques :

91 Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes Agir sur les produits actifs Module ET304 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Identifier les consommables les plus impactants (énergie,...) ; Réduire la consommation énergétique (isolation, changer la source,...) ; Augmenter l'efficacité énergétique du système (rendement, solution hybride,...). Niveau taxonomique 2 : niveau d'expression. 3h En relation avec les compétences attendues du programme CO2.1 CO2.2, et l'enseignement 1.2.3, et l'enseignant devra être capable d'identifier les différents types de solutions constructives pouvant être adoptées pour des produits dit "actifs". En aucun cas il n'est demandé d atteindre la capacité à valider des solutions constructives : ceci devra faire le sujet d'une étude complémentaire dans les enseignements de spécialité. Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques (objectifs) QCM Module ET303 validé. Proposer une activité regroupant une identification de la typologie du produit, des solutions caractérisées d'un point de vue environnementale Agir sur les produits actifs : Introduction : où agir, comment agir ; La démarche HQE ; Le management de l'énergie (NF EN 16001) ; La directive EUP ; la directive DEEE. Ampoule électrique : o Vérifier la pertinence d un changement de technologie d éclairage domestique sur l impact environnemental de la phase de production et d utilisation. Bloc de sécurité : o Comparer 3 blocs de sécurité du point de vue de la fin de vie. Diagnostic DPE habitation : o Etablir le bilan énergétique d'une habitation. Lycée Aragon : o Apport de la chaîne d information associée à la commande pour améliorer l efficacité globale d un 91

92 Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin système ; o Typologies de solutions en vue d une optimisation énergétique globale pour un usage raisonné : adaptation optimale aux caractéristiques du besoin ; réduction de la consommation énergétique ; minimisation et valorisation des pertes et des rejets énergétiques, valorisation thermique. Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur les supports pouvant être envisagés lors d'un travail collectif. Aucun gabi, diag DPE, bilanproduit??? QCM Demander rapidement des licences éducation gratuites pour Gabi sur «Analyse du cycle de vie : Comprendre et réaliser un écobilan» de Pierre Crettaz, Myriam Saadé, et Olivier Jolliet, édition PPUR, ISBN «Traité d éco-conception» de Maxime Thibault édition pôle écoconception et management du cycle de vie. 92

93 Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes Agir sur les produits passifs Module ET305 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Identifier la phase à optimiser (matière, fabrication, transport, fin de vie) ; Optimiser le choix de matériau et le processus de fabrication ; Optimiser les assemblages (transport et fin de vie) ; Augmenter la durée de vie des produits. Niveau taxonomique 2 : niveau d'expression. 3 heures En relation avec les compétences attendues du programme CO1.2 CO2.2, et l'enseignement et 1.2.2, l'enseignant devra être capable d'identifier les différents types de solutions constructives pouvant être adoptées pour des produits dit "passifs". En aucun cas il n'est demandé d atteindre la capacité à valider des solutions constructives : ceci devra faire le sujet d'une étude complémentaire dans les enseignements de spécialité. Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques QCM Module ET303 validé. Proposer une activité regroupant une identification de la typologie du produit, des solutions caractérisées d'un point de vue environnementale Agir sur les produits passifs : o Définition ; o Roue de l'éco-conception : Choix des matériaux, Réduction de l'emploi des matériaux, Techniques propres de production, Optimisation du sytème de distribution, Durée de vie, Fin de vie, Optimisation des fonctions. Activités (objectifs) pédagogiques Compteur d eau o Mener une ACV comparative sur des produits passifs. Réducteur FDA o Mener une étude d écoconception permettant d optimiser la séparation des matériaux en fin de vie. Steelcase o Analyser les solutions d'éco-conception d'un produit passif. 93

94 Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur les supports pouvant être envisagés lors d'un travail collectif. Mallette compteur d eau SET (non indispensable) ; Mallette FDA Deltalab ou Hydrotechnic (non indispensable). Bilanproduit 2008 SolidWorks 2010 aucun QCM 1- Présenter le diaporama de bases théoriques «Agir sur les produits passifs (Le fichier flash audio permet à l apprenant de pré-visionner le diaporama) ; 2- Activité Steelcase (Facile et rapide à mettre en œuvre) ; 3- Activité Compteur d eau ; Activité FDA (Si le temps le permet). «Analyse du cycle de vie : Comprendre et réaliser un écobilan» de Pierre Crettaz, Myriam Saadé, et Olivier Jolliet, édition PPUR, ISBN «Traité d éco-conception» de Maxime Thibault édition pôle écoconception et management du cycle de vie

95 Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes Agir sur les produits jetables ou de courte durée de vie Module ET306 Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Mettre en œuvre des matériaux à faible impact (biomatériaux, matériaux recyclés,...) ; Permettre le reconditionnement des produits (recharge ou recyclage aisé) ; Optimiser la masse des produits (transport, matière). Niveau taxonomique 2 : niveau d'expression. 3 heures En relation avec les compétences attendues du programme CO1.2 CO2.2, et l'enseignement 1.2.1, et : l'enseignant devra être capable d'identifier les différents types de solutions constructives pouvant être adoptées pour des produits dit "jetables" ou de courte durée de vie. En aucun cas il n'est demandé d atteindre la capacité à valider des solutions constructives : ceci devra faire le sujet d'une étude complémentaire dans les enseignements de spécialité. Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs QCM Module ET303 validé. Proposer une activité regroupant une identification de la typologie du produit, des solutions caractérisées d'un point de vue environnementale Agir sur les produits jetables : Définition ; Roue de l'éco-conception : o Choix des matériaux, o Réduction de l'emploi des matériaux, o Fin de vie. Bouteille de verre : o Scénario, o Limites du système. Rasoir jetable : o Scénario, o Limites du système. Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur les supports pouvant être envisagés lors d'un travail collectif. Proposer le tutoriel simapro avant de démarrer le module 95

96 Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Aucun simapro aucun QCM à disposition sur Les produits jetables sont considérés comme une nuisance du point de vue de l'environnement, il faut donc tendre à éliminer les produits jetables. dans la cas où ils ne peuvent pas être éliminé, il faut trouver des solutions pour qu'ils deviennent passif ou réutilisable. «Analyse du cycle de vie : Comprendre et réaliser un écobilan» de Pierre Crettaz, Myriam Saadé, et Olivier Jolliet, édition PPUR, ISBN «Traité d éco-conception» de Maxime Thibault édition pôle écoconception et management du cycle de vie. Labouze E. Avril Eco-Emballages: Analyse du Cycle de Vie d'emballages en plastiques de différentes origines - Rapport final. 96

97 Parcours de formation ET40 Compétitivité, créativité et démarche d'éco-conception 97

98 Concepts cycle de vie, éco conception et compromis ET401 C011, C012, C021, C022, CO32, CO63 CO Parcours ET 40 Concepts des paramètres de la compétitivité ET402 C011, C012, C021, C022, CO32, CO63 CO Découvrir et appliquer une méthode pour construire une étude de cas ET403 C011, C012, C021, C022, CO32, CO63 CO 98

99 STRATEGIE PÉDAGOGIQUE POUR LE PARCOURS ET40 Découpage proposé en 4 demi-journées Durée en présentiel : 12 heures Durée en distant asynchrone : 8 heures estimées Nombre souhaité de professeurs en formation par session : 16 Pré-requis des professeurs : aucun Répartition souhaitée : groupes de professeurs d origines pluridisciplinaires. Remarque : aucun document papier n'est donné pendant la formation. Toutes les ressources exploitées étant accessible librement sur Pairform@ance. On veillera à donner les chemins pour accéder aux ressources 99

100 Parcours ET40 Compétitivité, créativité et démarche d'éco-conception Les outils dans les différentes étapes de la Module ET401 démarche de conception Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Découvrir des «concepts» et des outils associés à l'élaboration de cahiers des charges fonctionnels (les paramètres de la compétitivité des produits, notion de cycle de vie, compromis complexicité-efficacité-coût, et les étapes de la démarche de conception). Bac heures En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1, CO1.2, CO2.2, CO3.2 et CO6.3, et les enseignements 1.1 et 1.2.1, l'enseignant devra être capable de : CO4011 : découvrir les critères de compétitivité (qualité, disponibilité, innovation) de produits répondant à un besoin, CO4012 : utiliser les outils TRIZ (logiciel TRIZ40, notion de contradiction, principe de résolution), CO4013 : rechercher et exploiter des documents relatifs à la notion de protection industrielle. CO4014 : identifier les différents types d'innovations : incrémentales et de rupture CO4015 : mener une étude réalisant un compromis pièce-matériaux-procédé dans la démarche de conception (la mesure de l'impact sur l'environnement est traité dans le parcours ET 30), CO4016 : rédiger un cahier des charges de première édition 1 er module de l'et40 à faire avant l'et30. Est-ce que je connais la signification des termes : La valeur d'un produit ; Les certifications ; Les performances d'un produit ; Les outils de la compétitivité ; La créativité et l'innovation ; Les compromis ; La prise en compte de l'environnement dans la conception ; Le cahier des charges. Aucun En distanciel : L'approche se fait sous la forme de cours sous Powerpoint et dossiers à consulter sous Word et au format pdf. L'ensemble de ces fichiers serait à consulter dans l'ordre indiqué et accessibles dans l'onglet Corpus de Connaissances. Compétitivité et créativité ; Cahier des charges fonctionnel générique ; Les outils de TRIZ ; TRIZ la méthode les outils ; Présentation des paramètres de la compétitivité des produits industriels ; Vidéo relative à la propriété industrielle ; Questionnaire relatif à l'inpi ; 100

101 Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Web graphie Pour aller plus loin Carte mentale synthétisant la notion de protection industrielle ; Cours ressources utilisables par les enseignants en formation avec leurs élèves. Etude de cas d'un produit mécatronique, mettant en valeur la compétitivité du produit dans un contexte de développement durable et permettant de mettre en exergue les paramètres indiqués. Méthode essentiellement inductive. Maquette numérique au format edrawings (2010). Un store vénitien. Inpi.fr Mindview triz40.com solidworks, edrawings (2010) Cesedupack (2009) Les dix fiches concept Il serait judicieux d'acheter la suite TDC Need que commercialise la société KNOWLLENCE avec les modules associés pour l'outil TRIZ et la maison de la qualité QFD. (Contacter Mme BEAUJON chez KNOWLLENCE pour obtenir les tarifs). 101

102 Parcours ET40 Compétitivité, créativité et démarche d'éco-conception Module ET402 Concepts des paramètres de la compétitivité Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin Découvrir des «concepts» et des outils associés aux paramètres de la compétitivité. BAC 3 heures En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1, CO1.2, CO2.2, CO3.2 et CO6.3, et les enseignements 1.1 et 1.2.1, l'enseignant devra être capable de : CO4021 : comprendre le parcours d'une entreprise innovante : détection ; maturation ; incubation ; ingénierie financière ; développement. 2 e module Est-ce que je connais la signification des termes : Le contexte économique actuel ; L'entreprise systémique et son efficacité ; Les outils de la compétitivité ; La créativité et l'innovation ; La prise en compte de l'environnement dans la conception. aucun Découverte des «concepts» par le biais d étude de cas génie civil. L entreprise Wibee. MindView Les 10 fiches concept 102

103 Parcours ET40 Compétitivité, créativité et démarche d'éco-conception Module ET403 Méthode d élaboration d études de cas Objectifs à atteindre Niveau des connaissances envisageable Volume horaire du module en présentiel Compétences professionnelles visées Place du module au sein du parcours Questions pour l auto positionnement du stagiaire Pré requis des stagiaires Résultats collectifs attendus à l issue du module Bases théoriques Activités pédagogiques Méthodes pédagogiques à mettre en œuvre par les formateurs Systèmes mis en œuvre Logiciels utilisés Outils mobilisés, le cas échéant Évaluation éventuelle Conseils pour le formateur Bibliographie Webographie Pour aller plus loin A partir d'une méthode générale, construire par équipe une étude de cas intégrant des "concepts" et des outils associés de l'et40. Illustration de la méthode avec une étude de cas clé en main en anglais et d'autres exemples. Sans objet 2 sessions de 3 heures avec un battement de 15 jours minimum entre les deux sessions En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1, CO1.2, CO2.2, CO3.2 et CO6.3, et les enseignements 1.1 et 1.2.1, l'enseignant devra être capable de : CO4031 : utiliser une méthode pour construire une étude de cas et la réaliser. 3 e module L'auto positionnement ci-dessous ne concerne que le stagiaire. Les résultats peuvent être vus par les formateurs, mais l'auto positionnement est totalement anonyme. Ce paragraphe est à adapter pour chaque module en fonction des choix effectués. Est-ce que je connais et j applique une méthode pour préparer une étude de cas? Le 1 er et le 2 e modules En présentiel TP / TD Illustration de la méthode avec une étude de cas en anglais clé en main, avec l'étude de cas de l'et402 et avec une lampe torche (sans besoin de la posséder physiquement). Au choix des stagiaires pour la réalisation de l'étude de cas. Word ou supérieur. Acrobat Reader. 103