ANALYSE DE LA CHAINE D INFORMATION

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1 page 1 CHAINE D'INFORMATION CHAINE D'ENERGIE LES SYTEMES AUTOMATIQUES Un système est constitué d'un ensemble d'éléments qui agissent les uns sur les autres et sont organisés pour réaliser une fonction d'usage. Un système a besoin d'énergie et d'information pour agir. Un système automatique n'a pas besoin de l'intervention de l'homme pendant son fonctionnement : «On dit qu'il fonctionne seul.» Exemple : Un ascenseur utilise de l'énergie électrique qui est transformée en énergie mécanique pour déplacer la cabine. Ce système a besoin d'information pour connaître la destination et la position de la cabine. La cabine se déplace, et s'arrête à l'étage voulu puis les portes s'ouvrent; le tout se fait automatiquement. Le système automatique est constitué de deux parties : Informations Chaîne d'information DECIDER Chaîne d'énergie EXECUTER Ordres LA CHAINE D'ENERGIE : C'est la partie qui transforme l'énergie pour obtenir l'action voulue, c'est aussi la partie la plus visible du système. LA CHAINE D'INFORMATION : c'est la partie qui prend les décisions selon les tâches que le système doit réaliser et à partir des informations qu'elle reçoit. La chaîne d'information reçoit des informations et envoie des ordres. La chaîne d'énergie fournit des informations et exécute des ordres. Exemples de systèmes automatiques : système d'alarme, machine à laver, régulation de chauffage,...

2 page 2 CHAINE D'INFORMATION CHAINE D'ENERGIE ORGANISATION D'UN SYSTEME AUTOMATIQUE Informations ( comptes rendus) Consignes de l'utilisateur Chaîne d'information Décider Ordres à exécuter Informations vers l'utilisateur Matière d'œuvre à l'état initial Énergie utile Chaîne d'énergie Exécuter FONCTION DU SYSTEME Exemple : le programmation d'un système de chauffage L'utilisateur dialogue avec le système grâce au programmateur Température ambiante Informations vers l'utilisateur Ordres Matière d'œuvre à l'état final Consignes de l'utilisateur FONCTIONS DE LA CHAINE D'INFORMATION Acquérir l information Traiter l information Communiquer l information FONCTIONS DE LA CHAINE D'ENERGIE Alimenter Distribuer Convertir Transmettre

3 page 3 ACQUISITION DE L'INFORMATION ACQUISITION ET FORME DU SIGNAL Les capteurs sont des éléments qui transforment une grandeur physique en information électrique. Ils rendent compte de l état du système à un moment donné. L information est délivrée sous la forme d'un signal qui sera exploité par la chaine d'information. Les signaux : Signal : Représentation dans le temps d'une grandeur physique porteuse d'information Deux valeurs possibles Un grand nombre de valeurs possibles Signal Logique Signal Analogique Signal Numérique Un signal est dit logique si la grandeur de l information ne peut prendre que deux valeurs : «tout ou rien». «0 ou 1» Contact électrique ouvert ou fermé, lampe allumée ou éteinte Un signal est analogique si la grandeur de l'information peut varier dans le temps (infinité de valeurs) Température, Vitesse, Pression,... Un signal numérique se compose d'une suite d'informations logiques «0» et «1» qui représentent des nombres. Il résulte souvent du codage d'un signal analogique : c'est la numérisation. La valeur représente le nombre 46 en décimal Des capteurs : Détecteur de présence Contact porte Contact de position Sonde Cellule photoélectrique Capteur éolien Présence / Absence Ouverture / Fermeture Travail / Repos Température Luminosité Vitesse vent Signal Logique Signal Analogique ou Numérique

4 page 4 ACQUISITION DE L'INFORMATION NUMERISATION DU SIGNAL La transformation d'un signal analogique en signal numérique est appelée numérisation. La numérisation comporte deux activités parallèles : - Prélever une information régulièrement (valeur, couleur...) - Coder chaque information obtenue à l'aide d'une série de 0 et 1 La qualité de la numérisation est liée à la quantité de bits utilisés pour le codage. La numérisation est devenue très courante avec l'évolution des composants électroniques capables de traiter le signal numérique. Le traitement numérique de l'information : facilite le traitement et la communication de l'information simplifie la structure des systèmes (dimensions, prix,...) Exemples : scanner, appareils photo numérique Scanner Modem Carte son Numérisation d'une image Numérisation et transmission du signal ADSL Numérisation d'un son

5 page 5 TRAITER L'INFORMATION TRAITEMENT DE L'INFORMATION TRAITER consiste à décider des ordres à envoyer, au bon moment. Dans les systèmes simples, le traitement dépend uniquement du choix et de l assemblage de composants, le fonctionnement ne peut pas être modifié. (Ex : un réveil mécanique) Mais, les systèmes intègrent de plus en plus des composants programmables, le fonctionnement dépend alors du programme (ensemble d instructions décrivant le fonctionnement attendu). Exemple de carte électronique capable de réaliser un traitement (automate programmable): Le Microcontrôleur est un composant programmable ayant une structure très proche de celle de l ordinateur. Il contient dans sa mémoire le programme qu il exécute pour faire fonctionner le système. Le programme est élaboré par l homme puis placé en mémoire, il peut être modifié sans intervenir sur le matériel. Pour réaliser un programme, il faut utiliser un langage de programmation Il existe de nombreux langages de programmation, spécialisés selon les domaines d'utilisation. Un langage emploie des instructions, conditions, répétitions et des règles d écriture. En domotique, on utilise surtout des langages naturels. Très proches du langage humain, souvent graphiques, ils demandent très peu d'apprentissage. Aide à l écriture Langages L algorithme est une suite logique d'actions élémentaires à effectuer dans un certain ordre pour résoudre un problème. L organigramme est une représentation graphique de l'algorithme. Langage de programmation graphique simple Un grafcet est une autre représentation graphique utilisée en milieu industriel. Le code binaire est obtenu par un logiciel qui traduit le programme dans le langage de la machine, (Trop difficile à utiliser directement) Pour du thé, il faut : - prendre une casserole - la remplir d'eau - faire chauffer l'eau - si l'eau bout, éteindre le feu -...

6 page 6 TRAITER L'INFORMATION OPERATEURS LOGIQUES (OUI, NON, ET, OU) Les opérateurs logiques fournissent sur la sortie un résultat qui dépend uniquement de la combinaison des entrées. Les entrées et les sorties ne peuvent avoir que deux états logiques: Ces deux états sont désignés par 0 ou 1, ils correspondent à l état réel de capteurs, d appareils ou d autre opérateurs : - travail, fermé, allumé : 1 - repos, ouvert, éteint : 0 Exemple : Système d'éclairage automatique Capteur de lumière : l (entrée) Capteur d'obscurité : o (entrée) Lumière extérieure : L (sortie) Détecteur de présence : d (entrée) Opérateur Logique OUI 1 entrée, 1 sortie NON 1 entrée, 1 sortie ET plusieurs entrées, 1 sortie OU plusieurs entrées, 1 sortie Exemple : Système d éclairage automatique 1 Détecte la nuit Détecte le jour Détecte la présence Détecte la présence Si le capteur détecte l obscurité (e=1) alors la lumière est allumée (S=1) 1 Si le capteur ne détecte pas l obscurité, (e=0) alors la lumière est éteinte (S=0) & 1 La lumière s'allume (S=1) s'il fait nuit (e1=1) ET que la présence d une personne est détectée (e2=1). La lumière s'allume (S=1) s'il fait nuit (e1=1) OU si une personne est détectée (e2=1) OU les deux. Schéma électrique Entrée Sortie Entrée Sortie Entrée Sortie Entrée Sortie A B A ET B A B A OU B Table de vérité A A 0 0 A NON A Synthèse La sortie possède un état identique à celui de l entrée La sortie possède un état inverse de celui de l entrée La sortie est à 1 si toutes les entrées sont à 1 La sortie est à 1 si au moins une entrée est à 1

7 page 7 COMMUNIQUER L'INFORMATION LES INTERFACES La chaine d information communique à travers des interfaces (2 faces) qui sont des dispositifs de communication, il y a deux sortes d interfaces : Đ Une interface qui fait le lien avec la chaine d information et la chaine d énergie en transmettant (sans les modifier) les informations et les ordres. Đ Une interface qui permet la dialogue entre l utilisateur et le système (Boutons, voyants, clavier, écran). Exemple d interface USB liaison Imprimante /ordinateur : Exemple d interfaces utilisateur : Télécommandes : Ecrans tactiles (dialogue) : Télécommande Interface: Emetteur/Récepteur Ondes radio Volet Roulant Pupitre de commande : Commande vocale :

8 page 8 COMMUNIQUER L'INFORMATION MODES DE TRANSMISSION Les signaux peuvent être transportés : - par des câbles - par des ondes électromagnétiques Le choix du mode de transmission dépend des applications mises en œuvre ou des besoins. La fibre optique (lumière) La fibre optique Transport du signal ADSL Avec support Le cuivre (électricité) Circuit imprimé Câble électrique Cartes électroniques Conduction du courant électrique Sans support Les ondes électromagnétiques (Selon la fréquence du signal porteur l émetteur et le récepteur sont très proches ou très éloignés) Satellites (radio) GPS Navigation par satellites Wifi BLR Boucle Locale radio) Connexion internet Ondes (courtes, longues, VHF, UHF, THF) Modélisme Télé Radio Onde infrarouges (lumière non visible) Télécommandes LES BUS Un bus est constitué d un ensemble de conducteurs, c est une ligne sur laquelle on vient brancher des appareils, le bus transporte les informations (données) et l énergie, chaque appareil est identifié par une adresse. On utilise les bus en domotique, mais aussi dans l automobile, l aviation, l industrie Le courant porteur en ligne (CPL) Le courant porteur est une technique qui permet le transfert d information en passant par les lignes électriques (secteur). C est une solution économique qui permet d utiliser les installations existantes en domotique.