Rappels : chaîne d’énergie, dans les systèmes consommateurs d’énergie.
Pour mieux comprendre un système technique, il est très utile de l’étudier sous forme de représentations schématiques.
Nous avons vu, lors des séances en classe, une représentation schématique des divers cheminements de l’énergie dans un système : la chaîne d’énergie.
Cette représentation ne s’applique pas qu’aux systèmes de production d’énergie utilisable par l’homme (vus avec le barrage, le panneau photovoltaïque ou l’éolienne).
Les systèmes consommateurs d’énergie sont eux aussi représentables par une telle chaîne.
Dans ceux-ci, la chaîne se termine par une action effectuée par le système.
La plupart du temps, une chaîne d’énergie simple ressemblera à cela (vous avez vu en classe ce à quoi correspondent les fonctions Alimenter à Transmettre) :
Par exemple pour un scooter (version très simplifiée) :
Une chaîne d’énergie plus complexe pourra avoir plus de blocs, dans des ordres différents.
Remarque :
pour les systèmes qui produisent de l’énergie, comme leur action est de « produire de l’énergie utilisable », écrire cette action est facultatif. C’est ce qui a été fait par exemple pour la chaîne du barrage hydroélectrique.
Contrôler la quantité d’énergie : la chaîne d’information.
De nombreux systèmes ne se contentent pas de fonctionner, sans possibilité de modifier leur comportement après les avoir mis en marche.
Pour l’exemple du scooter, il manque entre autres la possibilité d’adapter la vitesse, en contrôlant la quantité d’énergie chimique (carburant) distribuée au moteur.
Pour cela on ajoute un deuxième schéma à la chaîne d’énergie : la chaîne d’information.
Elle permet de visualiser comment un système est piloté, en fonction de différentes informations qu’il reçoit :
- actions de l’utilisateur, principalement ;
- autres informations extérieures, issues de l’environnement (comme la température de la pièce dans le cas d’un radiateur) ;
- informations issues de la chaîne d’énergie.
La chaîne d’information est composée de blocs correspondant à des fonctions parmi :
- La fonction Acquérir : en utilisant un capteur, elle crée une information à partir :
- d’un évènement qui est en tout-ou-rien (ex : présence d’une personne, température supérieure à une consigne).
- ou d’une grandeur physique qui prend différentes valeurs (ex : nombre de tours par minute d’un moteur, distance d’un obstacle).
- La fonction Traiter : elle interprète les informations transmises par les fonctions Acquérir, afin de décider ce que le système doit faire.
- La fonction Communiquer : elle peut
- donner l’information traitée à l’utilisateur (ex : compteur de vitesse, voyant lumineux). L’élément remplissant cette fonction est appelé actionneur.
- donner un ordre à une chaîne d’énergie.
Remarques :
- La plupart du temps, dans les systèmes que vous allez étudier, la chaîne d’information est faite avec des composants électroniques.
Dans certains schémas il est possible que la partie Traiter envoie directement les ordres à la chaîne d’énergie lorsqu’un composant a été conçu pour en même temps Traiter et Communiquer les informations. - On peut avoir plusieurs capteurs, mais pour simplifier la chaîne d’information, on les regroupe souvent ensemble dans un même bloc Acquérir, et on fait une liste des noms des objets techniques en dessous.
- C’est la même chose pour les actionneurs, qu’on regroupe souvent dans un même bloc Communiquer.
Une chaîne d’information simple ressemblera donc à cela :
La fusion de la chaîne d’information et de la chaîne d’énergie : la chaîne fonctionnelle.
Lorsque l’on raccorde la chaîne d’énergie et la chaîne d’information ensemble, on obtient la chaîne fonctionnelle du système.
- Des ordres relient les fonctions Communiquer (de la chaîne d’information) et Distribuer (de la chaîne d’énergie).
- Des informations relient un ou plusieurs éléments de la chaîne d’énergie (en fonction de(s) information(s) que l’on veut récupérer) aux fonctions Acquérir (de la chaîne d’information).
Une chaîne fonctionnelle ressemblera donc à :
En reprenant l’exemple du scooter, en version très simplifiée, on peut obtenir :
Quelques remarques :
- Des objets techniques différents ont été regroupés dans la fonction Acquérir. Très souvent il y en a un par grandeur physique à acquérir (issue de l’extérieur et/ou de la chaîne d’énergie) ;
- Des objets techniques différents ont été regroupés dans la fonction Traiter. Ici chacun traite une information créée par la fonction Acquérir, mais souvent vous rencontrerez un unique composant traitant plusieurs informations ;
- Des objets techniques différents ont été regroupés dans la fonction Communiquer. Très souvent il y en a un par information à envoyer. Ici l’un envoi une information à l’utilisateur (vitesse du véhicule) et l’autre un ordre à la chaîne d’énergie (modification du débit en carburant);
- Certains objets complexes (en général on précise que c’est une partie de l’objet) peuvent remplir plusieurs fonctions. Ici différentes parties du carburateur remplissent différentes fonctions, dans la chaîne d’énergie, et dans la chaîne d’information.
Exercices :
Complétez les chaînes fonctionnelles dans les deux activités ci-dessous :
https://learningapps.org/1382614
https://learningapps.org/7037281