Séquence 4. Séance 1. Rappel : D = 2 R. Rappel : distance = vitesse temps. Exercice 1. Exercice 2. Exercice 3. Séquence 4

Transcription

1 Séquence 4 c Séquence 4 Séance 1 Exercice 1 Les deux principaux paramètres qui caractérisent un moteur sont : Sa puissance instantanée en watt (W), sa capacité à faire déplacer le système. Sa vitesse de rotation en tours par minute (tr/min). Remarque : Tu peux revoir en séquence 2 séance 2 dans B Thème 3 paragraphe 3 «Résolution de problème», avec les paramètres qui caractérisent les différents moteurs dans : Choix possibles pour le moteur qui entraîne les roues afin d assurer la fonction technique «Déplacer». RPM correspond à tour/minute, comme cela t est expliqué dans cette séquence ultérieurement. Exercice 2 1- Relation mathématique pour calculer le périmètre d un cercle : Rappel : D = 2 R Périmètre d un cercle = 2 π R La distance parcourue par une roue en un tour est égale au périmètre de la roue. Distance parcourue en un tour par une roue = 2 π R 2- Relation mathématique pour calculer la distance parcourue par la roue en une minute en fonction de Vr (Vr est le nombre de tours par minute, donc la vitesse de rotation de la roue) : Distance parcourue en une minute = 2 π R Vr 3- Relation mathématique pour calculer la distance parcourue en 60 min (en une heure) : Rappel : distance = vitesse temps Distance parcourue = 2 π R Vr Relation mathématique pour calculer la vitesse de déplacement du robot en km/h (en convertissant les centimètres en kilomètre) : 1 km = 10 3 m = cm = 10 5 cm ce qui donne 1 cm = 0, km soit 1 cm = 10-5 km Vitesse de déplacement = 2 π R Vr Exercice 3 1- Pour modéliser la vitesse de déplacement du robot en fonction de la vitesse de rotation mesurée et en estimant le diamètre de la roue, il faudra utiliser un logiciel de calcul, un tableur. Cned, Technologie 3e 21

2 c Séquence 4 2- Bilan des investigations pour la vitesse de déplacement du robot avec les différents moteurs : a) Modélisation pour une roue de rayon 3 cm : Rappel de l exercice 2, question 4 : Vitesse de déplacement = 2 π R Vr Modélisation avec affichage des formules de calcul : Modélisation avec les calculs effectués : On constate que la solution d utiliser le moteur B se rapproche le mieux de la vitesse de déplacement voulue dans le cahier des charges b) Modélisation pour une roue de rayon 4 cm : Modélisation avec affichage des formules de calcul : Modélisation avec les calculs effectués : 22 Cned, Technologie 3e

3 Séquence 4 c 3- Les investigations par rapport au choix du moteur conduisent à cette conclusion : Le moteur B avec une roue de rayon de 4 cm convient mieux. On choisira donc le moteur B. On peut remarquer que ce moteur intègre un réducteur de vitesse. A4 Exercice 4 1- Pour réaliser ce compte rendu, parmi les services proposés par «Google Documents» de Google, il est possible d utiliser un outil, le service de tableur partagé (Feuilles de calcul). Google Ainsi chaque équipe en charge d un moteur à tester pourrait compléter en même temps les résultats que tous les élèves pourraient voir au moment de la publication. Chaque équipe serait responsable d une colonne à compléter par exemple. 2- Il est possible de partager très simplement son travail avec ses autres camarades, en déposant sur le blog de l ENT, le lien qui est indiqué. Google Exercice 5 Pour choisir le matériau de la roue, il faut prendre en compte ces critères : - La roue devra être assez rigide, - Elle devra être assez légère, - Elle devra avoir un prix le plus faible possible, - Elle devra utiliser un matériau recyclable si possible. Cned, Technologie 3e 23

4 c Séquence 4 Exercice 6 Séance 2 1- Informations concernant les trois différents capteurs. Capteurs Types de capteur A4/distributeur exclusif PICAXE en France lextronic Solution n 1 Solution n 2 Solution n 3 Dimensions 50 x 30 x 20 mm 43 x 20 x 17 mm 45 x 19 x 13 mm Capteur sans contact/avec contact Distance min de détection Distance max de détection Avec contact Sans contact Sans contact 0 cm 3 cm 3 cm 0 cm 2,55 cm 40 cm 2- Les capteurs des solutions n 2 et n 3 semblent mieux convenir (afin de satisfaire le cahier des charges), puisqu ils permettent de détecter un obstacle sans contact. Exercice 7 1- Le critère supplémentaire qui permettrait de choisir entre les capteurs des solutions n 2 ou n 3 est le prix du produit. Il pourra permettre de choisir entre ces deux solutions techniques. 2- En tenant compte du prix des capteurs, on choisira donc le capteur de la solution n 3 qui a un prix inférieur au capteur de la solution n 2. Ensuite, il faudra vérifier que le prix total des composants est inférieur au prix annoncé dans le cahier des charges. Exercice 8 On pourra placer ce capteur IR à l avant du robot pour détecter un obstacle. Il faudra concevoir une pièce pour fixer ce capteur sur le châssis. Exercice 9 Le capteur de distance IR fournit un signal analogique, car la tension varie de façon continue sur la plage de mesures. Exercice 10 Pour satisfaire la fonction technique «Aspirer» il faut choisir entre les deux solutions qui sont très proches. Le choix ira vers la solution n 2 qui est bien moins chère et qui présente quand même une vitesse de rotation de l hélice qui semble assez élevée. Il faudra aussi prévoir un sac d aspiration qu il faudra adapter sur la turbine. 24 Cned, Technologie 3e

5 Séquence 4 c Exercice 11 On s orientera vers la solution technique n 2 car c est le système de commande qui permet de minimiser le prix et l encombrement. Remarque : Il faudra prévoir un interrupteur de mise en marche. Exercice 12 Pour alimenter le système, il est possible d utiliser une batterie Li-Po2S donc délivrant une tension de 2 x 3,7 V soit 7,4 V. Exercice 13 La batterie Li-Po2S alimentera la carte de commande ainsi que les deux moteurs 1, le capteur, la turbine et le variateur de la turbine. Exercice 14 Liste des différents composants que doit accueillir le support : Deux moteurs, Carte de commande, Alimentation, Capteur d obstacles + pièce de fixation, Turbine (aspiration) + sac + variateur, Interrupteur général. Exercice 15 La forme doit être fonctionnelle et ergonomique. La forme de support (châssis) qui semble être la plus adaptée au cahier des charges et qui est réalisable en salle de technologie est la forme ronde, car elle ne présente pas d angles vifs (qui risqueraient de détériorer l environnement lors des manipulations) et permet de respecter la sécurité. Exercice 16 Rappel : Pour modéliser une pièce en 3D à l aide d un modeleur volumique, on lance le logiciel de modélisation «SolidWorks» par exemple, pour commencer à élaborer un document. Il faut suivre ensuite les quatre différentes étapes en fonction de ce qu on veut obtenir. Créer un fichier pièce, Dessiner à main levée la forme de la pièce en 2D (il faudra se rapprocher le plus possible des contraintes de dimensions et de forme de la pièce), Fixer les contraintes de dimensions, Ajouter ou enlever de la matière pour obtenir la pièce en 3D. 1. Il y a un moteur pour chaque roue, il y a deux moteurs comme cela a été montré en séquence 2, séance 2, thème 3 paragraphe B avec le schéma à main levée. Cned, Technologie 3e 25

6 c Séquence 4 Exercice Pour commencer à élaborer le document de modélisation du pavé droit, après avoir lancé le logiciel de modélisation, il faut créer un nouveau document, et il faut cliquer sur «Pièce» pour créer une nouvelle pièce. 2- Afin de réaliser l esquisse du profil (2D) du pavé droit, qui est un rectangle, cliquer sur l outil rectangle dans la palette de l onglet «Esquisse». 3- Après avoir dessiné le rectangle en se rapprochant des dimensions, on insère les dimensions exactes, longueur : 56 mm et largeur : 30 mm. 4- On effectue une extrusion par ajout de matière. 5- La valeur saisie correspond à la valeur de l extrusion par ajout de matière, pour obtenir une pièce de 14 mm d épaisseur. Exercice 18 Pour modéliser le capteur de distance à l aide du logiciel «SolidWorks», il faudra dessiner plusieurs pavés droits les uns sur les autres. Exercice Pour commencer à élaborer le document de modélisation de la roue, après avoir lancé le logiciel de modélisation, il faut créer un nouveau document, donc il faut cliquer sur «Pièce» pour créer une nouvelle pièce. 2- Afin de réaliser l esquisse du profil (2D) du volume, qui est un profil circulaire, cliquer sur l outil cercle dans la palette de l onglet «Esquisse». 26 Cned, Technologie 3e

7 Séquence 4 c 3- Le nom de la dimension dont on a fait la cotation est le diamètre. Ø On effectue une extrusion par ajout de matière, pour obtenir une pièce dont l épaisseur est 6 mm. Exercice Pour modéliser la forme de la turbine, il faut dessiner un cercle de diamètre 42 mm. 2- Pour réaliser le volume extérieur de la turbine, il faut réaliser un ajout de matière sur 34 mm. Ensuite, on peut utiliser la partie «Fonction mince» qui va créer automatiquement l évidement intérieur. Mais, pour réaliser l enlèvement de matière il serait possible de dessiner un cercle de diamètre 38 mm (42 2 2) et d enlever de la matière. Cned, Technologie 3e 27

8 c Séquence 4 Exercice 21 Pour modéliser le châssis, on dessine un cercle et on ajoute de la matière. Créer un fichier pièce, Dessiner à main levée la forme de la pièce en 2D (il faudra se rapprocher le plus possible des contraintes de dimensions et de forme de la pièce), Fixer les contraintes de dimensions, c est-à-dire Ø 250 mm, Ajouter ou enlever de la matière, c est-à-dire générer un volume, épaisseur 6 mm. 28 Cned, Technologie 3e