Technologie 3ᵉ
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La chaîne d'information : capteurs, traitement, actionneurs
Acquérir (capteurs, détecteurs), traiter (carte programmable, microcontrôleur), communiquer, signal logique et analogique, actionneurs, lien avec la chaîne d'énergie, exemples de systèmes automatisés
À propos de cette page
Ces problèmes corrigés sur « La chaîne d'information : capteurs, traitement, actionneurs » en troisième permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en technologie. Ils suivent le programme officiel de troisième et se résolvent étape par étape. Au programme : Un système automatisé, deux chaînes, Acquérir : capteurs et détecteurs, Signal logique, analogique et numérique, Traiter : carte programmable et microcontrôleur. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en technologie en troisième.
Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.
Facile
Pb. 1 — Le distributeur de gel automatiqueUn distributeur délivre une dose de gel hydroalcoolique quand on place la main dessous. Il contient : un détecteur infrarouge, une carte à microcontrôleur, un transistor qui commande une petite pompe, un voyant vert « prêt » et quatre piles.
Quel composant réalise la fonction acquérir ?
Il repère la main.Le signal fourni par ce détecteur est-il logique ou analogique ?
Main présente ou absente : deux états.Quel composant est l'actionneur ?
Elle convertit l'énergie électrique en mouvement du gel.Les piles réalisent la fonction de la chaîne d'énergie.
Elles fournissent l'énergie à tout l'appareil.Le voyant vert « prêt » réalise la fonction de la chaîne d'information.
Il informe l'utilisateur que l'appareil fonctionne.Décris la chaîne d'information du distributeur, de la main jusqu'à l'ordre donné à la pompe.
Le détecteur infrarouge repère la main et envoie un signal logique (acquérir) ; le microcontrôleur exécute le programme et décide de délivrer une dose (traiter) ; il envoie l'ordre au transistor qui commande la pompe (communiquer).Acquérir → traiter → communiquer, avec les composants.Voir le corrigé
- le détecteur infrarouge — Il repère la main.
- logique — Main présente ou absente : deux états.
- la pompe — Elle convertit l'énergie électrique en mouvement du gel.
- alimenter — Elles fournissent l'énergie à tout l'appareil.
- communiquer — Il informe l'utilisateur que l'appareil fonctionne.
- Réponse libre — exemple : Le détecteur infrarouge repère la main et envoie un signal logique (acquérir) ; le microcontrôleur exécute le programme et décide de délivrer une dose (traiter) ; il envoie l'ordre au transistor qui commande la pompe (communiquer). — Acquérir → traiter → communiquer, avec les composants.
Pb. 2 — L'alarme de la maisonUne alarme comprend : un clavier à code pour l'activer, des ILS sur les portes, un détecteur de mouvement infrarouge dans le salon, une centrale à microcontrôleur, une sirène et un module GSM qui envoie un SMS au propriétaire. Programme : si l'alarme est activée ET (une porte est ouverte OU un mouvement est détecté), alors déclencher la sirène et envoyer un SMS.
Cite les trois composants qui réalisent la fonction acquérir.
Le clavier à code, les ILS des portes et le détecteur de mouvement infrarouge.Tout ce qui renseigne la centrale.Alarme activée, portes fermées, mouvement détecté dans le salon : la sirène se déclenche-t-elle ? (oui ou non)
Activée ET (faux OU vrai) = activée ET vrai = vrai.Alarme désactivée, le propriétaire ouvre la porte d'entrée : la sirène se déclenche-t-elle ? (oui ou non)
La condition « alarme activée » est fausse : le ET est faux.Le module GSM réalise la fonction de la chaîne d'information.
Il transmet un message à distance.Chaque nuit, le chat déclenche l'alarme alors que la famille dort. Propose une solution (matériel ou programme).
Utiliser un détecteur de mouvement insensible aux petits animaux, ou créer un mode « nuit » dans le programme qui ne surveille que les ILS des portes.On peut agir sur le capteur ou sur le traitement.Voir le corrigé
- Réponse libre — exemple : Le clavier à code, les ILS des portes et le détecteur de mouvement infrarouge. — Tout ce qui renseigne la centrale.
- oui — Activée ET (faux OU vrai) = activée ET vrai = vrai.
- non — La condition « alarme activée » est fausse : le ET est faux.
- communiquer — Il transmet un message à distance.
- Réponse libre — exemple : Utiliser un détecteur de mouvement insensible aux petits animaux, ou créer un mode « nuit » dans le programme qui ne surveille que les ILS des portes. — On peut agir sur le capteur ou sur le traitement.
Moyen
Pb. 3 — La mini-serre du collègeDans une mini-serre, un capteur de température est relié à une carte programmable qui affiche directement la température en °C. Programme : si la température dépasse 28 °C, alors mettre le ventilateur en marche ; sinon l'arrêter.
Le capteur de température fournit un signal (logique ou analogique).
La tension varie continûment avec la température.La carte lit 26,5 °C. Le ventilateur est-il en marche ? (oui ou non)
26,5 °C ne dépasse pas 28 °C.La carte lit exactement 28,0 °C. Le ventilateur est-il en marche ? (oui ou non)
« Dépasser » signifie « strictement supérieur » : 28,0 ne dépasse pas 28.Relevés successifs : 27,4 – 28,3 – 27,9 – 28,6 – 28,0 °C. Combien de fois le ventilateur démarre-t-il ?
Marche à 28,3, arrêt à 27,9, marche à 28,6, arrêt à 28,0 : deux démarrages.Le ventilateur démarre et s'arrête sans cesse quand la température hésite autour de 28 °C, ce qui l'use. Propose une modification du programme.
Utiliser deux seuils : mettre en marche au-dessus de 29 °C et n'arrêter que sous 27 °C. Entre les deux, le ventilateur garde son état.Un écart entre les deux seuils évite les battements.Voir le corrigé
- analogique — La tension varie continûment avec la température.
- non — 26,5 °C ne dépasse pas 28 °C.
- non — « Dépasser » signifie « strictement supérieur » : 28,0 ne dépasse pas 28.
- 2 — Marche à 28,3, arrêt à 27,9, marche à 28,6, arrêt à 28,0 : deux démarrages.
- Réponse libre — exemple : Utiliser deux seuils : mettre en marche au-dessus de 29 °C et n'arrêter que sous 27 °C. Entre les deux, le ventilateur garde son état. — Un écart entre les deux seuils évite les battements.
Pb. 4 — Le radar de reculUne voiture possède des capteurs à ultrasons dans le pare-chocs arrière. Vitesse du son dans l'air : 340 m/s. Le calculateur commande un buzzer : silence au-delà de 1,50 m, bips lents entre 60 cm et 1,50 m, bips rapides entre 30 cm et 60 cm, son continu en dessous de 30 cm.
L'écho revient 7 ms après l'émission. Distance de l'obstacle : cm
340 × 0,007 = 2,38 m aller-retour ; 2,38 / 2 = 1,19 m.Le buzzer émet alors : silence, bips lents, bips rapides ou son continu ?
119 cm est entre 60 cm et 150 cm.L'écho revient après 1,2 ms. Distance : cm (au dixième)
340 × 0,0012 / 2 = 0,204 m : son continu.Durée de l'écho quand l'obstacle est à 30 cm : ms (au centième)
Aller-retour 0,60 m ; 0,60 / 340 ≈ 0,00176 s.Le buzzer réalise la fonction de la chaîne d'information.
Il informe le conducteur.Pourquoi un simple détecteur tout ou rien ne conviendrait-il pas pour ce système ?
Il indiquerait seulement « obstacle » ou « pas d'obstacle ». Or le calculateur doit connaître la distance pour choisir entre quatre comportements du buzzer.Il faut une mesure, pas seulement une détection.Voir le corrigé
- 119 — 340 × 0,007 = 2,38 m aller-retour ; 2,38 / 2 = 1,19 m.
- bips lents — 119 cm est entre 60 cm et 150 cm.
- 20,4 — 340 × 0,0012 / 2 = 0,204 m : son continu.
- 1,76 — Aller-retour 0,60 m ; 0,60 / 340 ≈ 0,00176 s.
- communiquer — Il informe le conducteur.
- Réponse libre — exemple : Il indiquerait seulement « obstacle » ou « pas d'obstacle ». Or le calculateur doit connaître la distance pour choisir entre quatre comportements du buzzer. — Il faut une mesure, pas seulement une détection.
Difficile
Pb. 5 — La porte de garage motoriséeUne porte de garage monte et descend à 0,15 m/s ; ouverte, son bord inférieur est à 2,1 m du sol. Elle comporte : un récepteur de télécommande, des fins de course haut et bas, une cellule photoélectrique au ras du sol, une carte à microcontrôleur, une carte de commande moteur et un moteur 24 V. Programme de montée : le moteur s'arrête quand le fin de course haut est actionné OU au bout de 20 s.
Durée d'une ouverture complète, porte partant du sol : s
2,1 / 0,15 = 14 s.Le fin de course haut est en panne et reste à 0. Pendant combien de secondes le moteur force-t-il en butée avant de s'arrêter ? s
Arrêt à 20 s au lieu de 14 s : 6 s de trop.Une descente commence porte ouverte ; la cellule est coupée 5 s après le départ. Hauteur du bord inférieur de la porte à cet instant : m
0,15 × 5 = 0,75 m descendus ; 2,1 − 0,75 = 1,35 m.Décris ce que font la chaîne d'information puis la chaîne d'énergie quand la cellule est coupée pendant la descente (la porte doit remonter).
La cellule envoie un signal logique « faisceau coupé » (acquérir) ; le microcontrôleur arrête la descente et décide de remonter (traiter) ; il envoie l'ordre d'inversion à la carte de commande moteur (communiquer). Cette carte inverse le sens du courant (distribuer) et le moteur remonte la porte (convertir).Suivre le trajet de l'information puis celui de l'énergie.Pourquoi le programme arrête-t-il le moteur au bout de 20 s, alors qu'il existe déjà un fin de course haut ?
C'est une sécurité : si le capteur tombe en panne, le moteur ne force pas indéfiniment, ce qui évite de le faire chauffer ou de casser le mécanisme.On ne confie jamais la sécurité à un seul capteur.Voir le corrigé
- 14 — 2,1 / 0,15 = 14 s.
- 6 — Arrêt à 20 s au lieu de 14 s : 6 s de trop.
- 1,35 — 0,15 × 5 = 0,75 m descendus ; 2,1 − 0,75 = 1,35 m.
- Réponse libre — exemple : La cellule envoie un signal logique « faisceau coupé » (acquérir) ; le microcontrôleur arrête la descente et décide de remonter (traiter) ; il envoie l'ordre d'inversion à la carte de commande moteur (communiquer). Cette carte inverse le sens du courant (distribuer) et le moteur remonte la porte (convertir). — Suivre le trajet de l'information puis celui de l'énergie.
- Réponse libre — exemple : C'est une sécurité : si le capteur tombe en panne, le moteur ne force pas indéfiniment, ce qui évite de le faire chauffer ou de casser le mécanisme. — On ne confie jamais la sécurité à un seul capteur.
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