CHAPITRE III : Le fonctionnement d un système automatisé

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1 CHAPITRE III : Le fonctionnement d un système automatisé Un système automatisé (ou automatique) est un système réalisant sans intervention humaine des opérations avec efficacité et précision. L Homme n intervient que dans la programmation du système et de son réglage. I Introduction à la programmation : A Généralités : Pour fonctionner de manière autonome, l Homme doit réaliser le programme de fonctionnement du système automatisé. Le fonctionnement d un système automatisé est expliqué par un algorithme (suite de phrases expliquant/décrivant le fonctionnement) qui sera ensuite représenté graphiquement par un organigramme. Par l intermédiaire d un logiciel approprié, cet organigramme va ensuite générer le programme compréhensible par le système. Exemple : On souhaite faire avancer un robot jusqu à un mur. 1 Algorithme 2 Organigramme 3 Programme - faire avancer le robot - L arrêter lorsqu il se trouve face à un mur L organigramme est un schéma représentant une suite d étapes à réaliser par le système (robot, robot-aspirateur,, tout système automatisé) et formé de blocs de différentes formes (arrondie, rectangulaire, ) et de liens dessinés entre les blocs. Un bloc contient le texte d une instruction du programme. L organigramme commence toujours par un début et se termine toujours par une fin. Concrètement : 1/ L Homme réfléchit au fonctionnement du système qu il veut automatiser : il rédige l algorithme. 2/ Il réalise, grâce à un logiciel approprié, le programme de fonctionnement. 3/ Il charge le programme de fonctionnement dans la mémoire du système. Page 9

2 B Exercice de programmation avec le logiciel robotprog : «Robotprog» est un logiciel d initiation à la programmation (c est un logiciel gratuit que vous pouvez télécharger à l adresse suivante : Robotprog permet de programmer les déplacements d un petit robot. 1 La page d accueil du logiciel : Créer un lien Effacer un bloc ou un lien Début Fin Tourner à gauche Avancer Barre d outils Organigramme Fenêtre d exécution du programme. On y voit le robot, tout d abord dans sa maison, puis dans ses déplacements (cette fenêtre n apparaît qu à l exécution du programme) 2 La programmation : Effectuer un double-clic sur l icône «Robotprog» qui se trouve sur le bureau. Programme N 1 : On souhaite faire avancer le robot d une case. On tape donc le programme ci-dessous : Testez le programme ; pour cela, Cliquez sur le menu Exécution, puis initialisation et sur l icône Lancer l exécution Remarque : Si le programme est correct, le robot se déplace d une case. Page 10

3 Programme N 2 : On souhaite faire faire un tour complet du robot sur lui-même. Ecrire ci-dessous le programme : Tapez le. Testez le et, s il fonctionne, enregistrez le dans votre dossier Classe (Nom : programme2). Programme N 3 : On souhaite que le robot fasse le tour de sa maison. Le robot doit sortir de sa maison, en faire le tour et revenir à sa place d origine (et sa position d origine) comme dans l illustration ci-contre : Ecrire ci-dessous le programme, tapez le, testez le et Enregistrez le (Nom : programme3). Que concluez-vous? Page 11

4 Programme N 4 : On souhaite faire avancer le robot jusqu au mur. Pour résoudre le problème précédent (longueur du programme), on peut, entre autre, utiliser la fonction «Test» : Non Oui Application : Tapez le programme ci-contre : Testez le. Programme N 5 : On souhaite faire avancer le robot jusqu au mur et revenir à sa casedépart (le robot devra être dans le même sens qu au départ). Ecrire ci-dessous le programme : Testez le et, s il fonctionne, enregistrez le dans votre dossier Classe (Nom : programme5). Programme N 6 : On souhaite que le robot aille dans un coin. Ecrire ci-dessous le programme, testez le et s il fonctionne, enregistrez le (Nom : programme6). Page 12

5 II Etude d un système automatisé en domotique : le robot-aspirateur. A Description et fonctionnement d un robot aspirateur : 1/ Présentation générale : Autonome, simple d utilisation, le robot-aspirateur a été créé afin de faciliter la vie de ses utilisateurs. Travail à faire : A l aide du fichier «Robot aspirateur (dossier technique)» disponible dans le dossier «Classes/Documents ressources 4è», indique le nom des éléments désignés sur les illustrations du robot-aspirateur ci-dessous, réponds aux questions, puis indique les caractéristiques du robot-aspirateur. Description : équipé de : Thème : La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques Page 13

6 Questions : Qu est-ce-qu un capteur infrarouge? Quelles indications donne-t-il dans le cas du robot aspirateur? Que permettent les capteurs à contact? Comment est assuré le déplacement du robot-aspirateur? Complète le schéma ci-dessous afin d expliquer comment le robotaspirateur nettoie le sol : Thème : La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques Page 14

7 Caractéristiques : Le robot-aspirateur : 2/ Le schéma fonctionnel : Le principe de fonctionnement général du robot-aspirateur est décrit dans le schéma fonctionnel ci-dessous que vous complèterez à l aide de la vue éclatée du robot (dossier technique étudié précédemment - dans le dossier Classes/documents ressources 4è) : Objet technique Fonction d usage Fonctions techniques Solutions techniques Robotaspirateur Recevoir/traiter les informations/rendrecompte Balayer Aspirer Stocker la poussière Propulser Diriger Freiner Thème: La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques Page 15

8 B Circulation de l énergie et de l information dans le robot-aspirateur : 1/ La chaîne d énergie et la chaîne d informations du robot-aspirateur : Le fonctionnement d un objet technique automatisé nécessite : Une chaîne d énergie : un système doit être alimenté en énergie pour réaliser sa fonction d usage. Une chaîne d informations : un système automatique doit pouvoir acquérir des informations en provenance de l utilisateur, mais aussi du système lui-même ou de son environnement, et les traiter pour transmettre des ordres à la chaîne d énergie. Travail à faire : Complétez les chaînes d énergie et d informations du robot-aspirateur à l aide du nom des éléments qui réalisent les différentes fonctions (batterie, capteurs, ) : Chaîne d énergie Alimenter Distribuer Convertir Transmettre Fonction d usage réalisée Ordres Chaîne d informations Instructions / consignes de l utilisa- Mise en route/arrêt/ programmation Informations / compterendu des capteurs Acquérir Traiter Transmettre l information et communiquer Vide Obstacle Saletés Position de la Home base Compte-rendu 2/ Les composants du robot-aspirateur par fonction : Les fonctions (acquérir, traiter, ) sont réalisées sur le robot-aspirateur par des composants. Etudions plus particulièrement ceux de certaines fonctions. Votre travail consiste à nommer ces composants. a/ Les composants qui réalisent la fonction «Alimenter» : Nom Illustration b/ Les composants qui réalisent la fonction «Convertir» : Nom Illustration Ces composants sont également appelés actionneurs. Thème : La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques Page 16

9 c/ Les composants qui réalisent la fonction «Acquérir» : Les capteurs : ils envoient des compte-rendu au système. Nom Illustration Nom Illustration Capteur N 1 : Capteur N 2 : Remarque sur le capteur N 2 : Le capteur n est en contact avec aucun objet : L interrupteur est donc et ne laisse pas passer le courant : aucune information n est envoyée. Le capteur est entré en contact avec un objet (mur, ) : Complétez le schéma L interrupteur est alors. Une information est envoyée vers la partie programmable grâce au passage du courant. Complétez le schéma Les Interfaces Homme-Machine (IHM) : Elles permettent à l utilisateur de communiquer avec le système, de donner ses instructions, ses consignes. Nom Illustration Nom Illustration Nom Illustration Nom Illustration d/ Les composants qui réalisent la fonction «transmettre et communiquer» : «Transmettre (avec support matériel)» : Nom Illustration «Communiquer» : Nom Illustration Nom Illustration e/ Les composants qui réalisent la fonction «Traiter» : Nom Illustration Cette contient le programme de fonctionnement du robot-aspirateur. Etudions maintenant comment programmer ce robot-aspirateur. Thème : La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques Page 17

10 C La programmation de la carte PICAXE pour le fonctionnement du MiniRobot : 1/ Présentation de MiniRobot : MiniRobot est un petit véhicule muni de deux roues activées par deux moteurs. Il est piloté par un module de pilotage programmable (ou carte programmable) Picaxe et est équipé de 2 capteurs à contact. carte programmable Picaxe-18M2 Capteurs à contact L utilisateur programme le fonctionnement de MiniRobot à l aide du logiciel PICAXE Editor (téléchargeable gratuitement sur qui permet de créer facilement des organigrammes dont le contenu sera converti en langage de programmation BASIC (compréhensible par le système), puis transféré en quelques secondes dans la carte programmable PICAXE. 2/ La programmation : Programme N 1 : On souhaite faire avancer Minirobot. Dans le dossier Classes/votre classe (4è ), lancer le Programme N 1. Ce programme permet de faire avancer MiniRobot pendant 5 secondes, puis celui-ci doit s arrêter. Observe, lis, analyse ce programme. Page 18

11 Après avoir créé un nouvel organigramme, réalise le programme permettant de faire avancer MiniRobot pendant 3 secondes. Pour créer un nouvel organigramme Pour créer un lien entre les blocs de l organigramme Blocs dont on se servira principalement pour cette leçon : il suffit de les glisser vers l organigramme. Programme N 2 : On souhaite faire tourner MiniRobot. Dans le dossier Classes/votre classe (4è ), lancer le Programme N 2. Ce programme permet de faire avancer MiniRobot pendant 4 secondes, le faire tourner à droite, puis avancer à nouveau pendant 2 secondes avant de s arrêter. Observe, lis, analyse ce programme. Crée un nouvel organigramme et réalise le programme permettant de faire avancer MiniRobot pendant 2 secondes, le faire tourner à droite, avancer pendant 2 secondes, le faire tourner à gauche, avancer pendant 2 secondes, puis s arrêter. Programme N 3 : On souhaite faire changer la trajectoire de MiniRobot dès qu il touche un obstacle avec l un de ses capteurs à contact. Dans le dossier Classes/votre classe (4è ), lancer le Programme N 3. Ce programme permet d arrêter MiniRobot dès qu il touche un obstacle. Observe, lis, analyse ce programme. Crée un nouvel organigramme et réalise le programme permettant de faire avancer MiniRobot jusqu à ce qu il touche un obstacle, le faire reculer pendant 1 seconde, tourner, puis avancer pendant 3 secondes. Page 19

12 Programme N 4 : On souhaite faire avancer MiniRobot pendant 2 secondes, le faire tourner à droite, avancer de nouveau pendant 2 secondes, puis tourner à droite,, et cela indéfiniment. Crée un nouvel organigramme, Réalise entièrement le programme N 4. Programme N 5 : On souhaite faire avancer MiniRobot, le faire tourner à droite et reproduire ces 2 mouvements plusieurs fois (un nombre précis de fois). Dans le dossier Classes/votre classe (4è ), lancer le Programme N 5. Ce programme permet de faire avancer MiniRobot pendant 2 secondes, le faire tourner à gauche et ce 8 fois de suite. Observe, lis, analyse ce programme. Attention : certains blocs du programme se trouvent dans l onglet «Variables» et non pas dans «Common». Remarques importantes : En informatique, l incrémentation est l opération qui consiste à ajouter 1 à un compteur. La variable A désigne toutes les instructions réalisées précédemment. Crée un nouvel organigramme et réalise le programme permettant de faire avancer MiniRobot (pendant 2 secondes), le faire tourner à droite (pendant 0,2 secondes) et qu il répète 4 fois ces mouvements. Page 20