Form ation des enseignants

Transcription

Sciences et Technologies de l’Industrie et
du Développement Durable
Enseignements technologiques communs
Cartes des parcours et fiches pédagogiques des modules
21 décembre 2010
1
Index
Parcours ET10
Module ET101
Module ET102
Module ET103
Module ET104
Module ET105
Module ET106
Module ET107
Module ET108
Parcours ET21
Module ET211
Module ET212
Module ET213
Module ET214
Module ET215
Module ET216
Module ET217
Parcours ET22
Module ET221
Module ET222
Module ET223
Module ET224
Module ET225
Module ET226
Module ET227
Module ET228
Parcours ET23
Module ET231
Module ET232
Module ET233
Module ET234-1
Module ET234-2
Module ET235
Module ET236
Parcours ET24
Module ET241
Module ET242
Module ET243-1
Module ET243-2
Module ET244
Module ET246
Parcours ET30
Module ET301
Module ET302
Module ET303
Module ET304
Module ET305
Module ET306
Parcours ET40
Module ET401
Module ET402
Module ET403
Description des systèmes
Outils de la formation
Description fonctionnelle, niveau 1
Description fonctionnelle, niveau 2
Description structurelle, niveau 1
Description structurelle, niveau 2
Description comportementale, niveau 1
Description comportementale, niveau 2
Validation du parcours ET10
Constituants d’un système
Acquérir les états du système
Produire, stocker et distribuer l’énergie électrique
Produire et distribuer l’énergie thermique
Conversion électromécanique
Conversions de l’énergie thermique
Adapter l’énergie mécanique
Echanger l’énergie thermique
Analyses temporelle et fréquentielle
Phénomènes vibratoires
Signaux électriques : mesure
Réel/modèle : axe numérique
Réel/modèle : étude sismique
Etude de cas : transgerbeur
Etude de cas : acoustique
Etude de cas : télécommunications analogiques
Etude de cas : transmission numérique
Solutions techniques
Liaisons entre solides
Choix des matériaux
Exploitation des énergies renouvelables
Optimisation de la gestion de l’énergie
Optimisation de la gestion de l’énergie
Réduction des pertes énergétiques
Couplage des sources d’énergie
Modèle de comportement d’un système
Principes de modélisation
Initiation Matlab/Simulink/SimMechanics
Simulation comportementale
Approche expérimentale
Validation des performances
Module d’approfondissement
Développement durable et efficacité énergétique
Enjeux et contexte développement durable
Cycle de vie d’un produit
Impacts des matériaux et sources d’énergie
Agir sur les produits actifs
Agir sur les produits passifs
Agir sur les produits jetables
Compétitivité, créativité et démarches d’éco-conception
Outils dans les différentes étapes de la démarche de conception
Concepts des paramètres de compétitivité
Méthode d’élaboration d’études de cas
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
33
35
36
37
39
41
45
47
49
51
53
56
59
61
63
65
67
70
73
76
80
82
84
85
87
88
89
91
93
95
97
99
101
103
105
108
109
2
Liste des personnes qui ont participé à la création des parcours de formation des professeurs dans
le cadre de la réforme de la voie technologique industrielle
académie
Lyon
Nice
Guadeloupe
Guadeloupe
Lille
Nantes
Poitiers
Besançon
Nantes
Strasbourg
Toulouse
Paris
Caen
Lille
Lille
Corse
Toulouse
Martinique
Aix-Marseille
Poitiers
Limoges
Besançon
Grenoble
Toulouse
Nantes
Paris
Montpellier
Caen
Nancy-Metz
Lille
Strasbourg
Amiens
Lille
Rouen
Nancy-Metz
Lyon
Orléans-Tours
Dijon
Versailles
Aix-Marseille
Besançon
Lille
Rouen
Nancy-Metz
Strasbourg
Créteil
Clermont-Ferrand
Rennes
Nantes
Clermont-Ferrand
Nantes
Lille
Nice
nom
prénom
ANSOUD
Jean-François
AUGUSTE
Denis
AZEVEDO GONCALVES Daniel
BACHELIER
Henri
BAROIS
David
BATON
Jean-Jacques
BELLEC
Dominique
BERNARD
Eric
BETTIG
Bruno
BOLLI
Alain
BOURGUIGNON
Landry
BROUSSE
Denis
CAILMAIL
Philippe
CAMBON
Bruno
CARDON
François
CASTELLO
Julien
CATORC
Luc
CAZAUX
Gérard
CERATO
Gilles
CHARIER
Bertrand
CHARTROULE
Christophe
CHEMINOT
Didier
CLAUDE
Fabrice
CONDE
Benoît
CORBINEAU
Jean-François
COSTA
Pascale
COURNET
David
CROGUENNEC
Christian
CRUCIFIX
Eric
CUVILLIER
Silvain
DE CARVALHO
Antonio
DEBERGUES
Jimmy
DELATTRE
Christophe
DESCHAMPS
Fabrice
DIHA
Camel
DONY
Benoit
DRU
Isabelle
DUBOIS
Jacques-Paul
DULOUNG
Corinne
DUPATY
Christian
DUPLAND
Gil
DUPUIS
Eric
DURAND
Emmanuel
DZIUBANOWSKI
Cédric
EVROT
Dominique
FABRE
Anne-Cécile
FAURY
Cédrick
FICHOU
Philippe
FINOT
Stéphane
FRICOU
Jean-Claude
GARNIER
Eric
GAYET
Renaud Pierre
GIL
Sandra
établissement
Val de Saône - Trevoux
Lorgues - Lorgues
Baimbridge
Coeffin
Europe - Dunkerque
Rectorat
Armand - Poitiers
Duhamel - Dole
Appert - Orvault
Université - Strasbourg
Bourdelle - Montauban
Armand - Paris
Dumont D'
Urville - Caen
Jean Rostand - Roubaix
Léonard de Vinci - Calais
Vincensini - Bastia
Le Garros - Auch
Fanon - La Trinité
Rectorat
Cabanis - Brive
Duhamel - Dole
Argouges
Polignan - Gourdan
Livet - Nantes
Raspail - Paris
Andreossy - Castelnaudary
Rectorat
Beaumont - Saint-Dié
Couteaux - Saint-Amand
Pascal - Colmar
Langevin - Beauvais
Jacquard - Caudry
Prévert Pontaudemer
Condorcet - Schoeneck
Aragon - Givors
Rectorat
Eiffel - Dijon
Ader - Athis Mons
Fourcade - Gardanne
Hugo - Besançon
Malraux - Béthune
Leroy - Evreux
Eiffel - Talange
Pascal - Colmar
La Fayette - Clermont-Ferrand
Rectorat
Hugo - Château-Gontier
Presles - Cusset
Rectorat
Jacquard - Caudry
Rouvière - Toulon
3
Orléans-Tours
Aix-Marseille
Paris
Besançon
Réunion
Besançon
Toulouse
Nice
Besançon
Toulouse
Besançon
Poitiers
Lille
Limoges
Nice
Rouen
Lille
Amiens
Nantes
Dijon
Lille
Paris
Nancy-Metz
Rouen
Nantes
Strasbourg
Créteil
Grenoble
Lille
Besançon
Lyon
Orléans-Tours
Versailles
Montpellier
Rennes
Martinique
Montpellier
Versailles
Limoges
Lille
Besançon
Rouen
Aix-Marseille
Créteil
Toulouse
Martinique
Rennes
Caen
Toulouse
Guadeloupe
Paris
Limoges
Besançon
Rouen
Réunion
Strasbourg
INPI
GIORDANENGO
GIRAUD
GODARD
GOLLENTZ
GONCALVES
GRANDGIRARD
GROS
GROSSIAS
HAM
HERNANDEZ
HYMETTE
JADAUD
JAMROZIK
JEAN
KESSLER
KREBS
KREISZ
KURKDJIAN
LAFFRAY
LAVIGNE
LE GALLOU
LE PAPE
LEGRETARD
LEMESLE
LETEURTRE
LEURENT
LIEBAUT
LOISY
LOOCK
MAGNIER
MARTIN
MARTIN
MASSEY
MASSON
MENEC
MONGES
MONIN
MOSCATELLO
NARBONNE
OZIARD
PAILLARD
PAQUET
PATZELT
PENARD
PEROUTY
PERRO
PHILIPPE
RAGUIDEAU
REIX
RELOUZAT
RIBIERRE
RIGAUD
RIHN
ROMAGNOLI
ROUGE
SCHNEIDER
SERREAU
Eric
Laurent
Françoise
Jean-Christophe
David
Christophe
Cécile
Jérôme
Pierre
Jean-Yves
Corinne
David
Joël
Bruno
Philippe
Jean-Paul
Alain
Samuel
Denis
Marc
Yann
Didier
Jean-Marc
Manuel
Yves
Jean-Matthieu
Jean-François
Michel
Anne
Didier
Guillaume
Beaudouin
Jean-Luc
Laurent
Jean-Marc
Thierry
Thierry
Pierrick
Yves
Claude
Damien
Frédérich
Bruno
Denis
Alain
Philippe
Gwénaëlle
Brice
Delphine
Jean-Bernard
Michel
Régis
Patricia
Jacques
François
Alain
Olivier
rémibelleau - Nogent Le Rotrou
Rempart - Marseille
DGESCO
Viette - Montbéliard
Leconte de lisle - Saint-Denis
Polignan - Gourdan
Léonard de Vinci - Antibes
De Gaulle - Murets
Hugo - Besançon
Pérochon - Parthenay
Branly - Boulogne
Turgot - Limoges
Rouvière - Toulon
Prévert Pontaudemer
Baggio - Lille
Pierre Méchain - Laon
Renaudeau - Cholet
Niepce - Chalon-sur-Saône
Baggio - Lille
BoutetDemonvel - lunéville
Pascal - Rouen
Chevrollier - Angers
Pascal - Colmar
Armand - Nogent/Marne
Rectorat
Pasteur - Hénin-Beaumont
Hugo - Besançon
Camus - Rilleux le Pape
Grandmont - Tours
Rectorat
Joliot-Curie - Sète
Vauban - Brest
Fanon - La Trinité
Rectorat
Richelieu - Rueil Malmaison
ENSIL
Pierre Forest - Maubeuge
Hugo - Besançon
Leroy - Evreux
Fourcade - Gardanne
Rostand - Villepinte
Polignan - Gourdan
Zobel - Rivière salée
Joliot-Curie - Rennes
Dumont D'
Urville - Caen
Polignan - Gourdan
De Rivière des Pères
Dorian - Paris
Rectorat
Duhamel - Dole
Pascal - Rouen
Leconte de lisle - Saint-Denis
Armand - Mulhouse
INPI
4
Lille
Aix-Marseille
Strasbourg
Lille
Martinique
AFNOR
Montpellier
Guadeloupe
Réunion
Toulouse
Lille
Montpellier
Nice
Réunion
Lille
Strasbourg
Réunion
SEVREZ
SILANUS
SININGE
STRUYVE
SYMPHOR
TALON
TEIL
TOCNY
VALIAMMEE
VANDERPERRE
VANDEWYNCKEL
VERCRAENE
VERLEYE
VIGNE
WISSART
WOESSNER
ZETTOR
Patrick
Marc
Laurent
Claudie
Myriam
Jean-François
Stéphane
Yves
Jean-Luc
Didier
Sébastien
François
Patrice
Jean-François
Rémy
Philippe
Max
Pierre Forest - Maubeuge
Benoit - L'
Isle sur la Sorgue
Marchal - Molsheim
Pasteur - Hénin-Beaumont
Pointe des Nègres - Fort-de-France
AFNOR
De la Salle - Alès
Coeffin
Bouvet - Saint-Benoit
Rectorat
Carnot - Bruay-la-Buissière
Dhuoda - Nimes
Jules Ferry - Cannes
Hinglo - Le Port
Malraux - Béthune
Des trois bassins
Un grand merci à tous les participants de cette aventure pour l’investissement remarquable, la
qualité du résultat final et la dynamique du groupe qui a su, en un temps très court, répondre à la
demande de l’Institution de produire des parcours de formation pour la réussite de la nouvelle voie
STI2D.
5
Parcours de formation ET10
Description des systèmes
6
CARTE DES PARCOURS
Le parcours ET10 est décomposé en 8 modules. L’enchainement logique va de ET101 à ET108.
Le premier module permet de présenter les outils de formation mis en œuvre.
Le dernier est destiné à réinvestir les compétences acquises en construisant des outils utilisables devant
les élèves.
Les six autres modules sont structurés en :
-
type de description (fonctionnelle, structurelle, comportementale) ;
niveau de difficulté (niveau 1 = découverte, niveau 2 = approfondissement).
En fonction des compétences initiales des enseignants, le cheminement dans le parcours au travers de
ses six modules peut être aménagé.
ET 101
ET 102
ET 104
ET 106
DESCRIPTION
FONCTIONNELLE
DESCRIPTION
STRUCTU-
DESCRIPTION
COMPORTEMENTALE
NIVEAU 1
RELLE
NIVEAU 1
ET 108
LES OUTILS
DE
FORMATION
VALIDATION
DU
PARCOURS
ET 103
ET 105
ET 107
DESCRIPTION
FONCTIONNELLE
DESCRIPTION
STRUCTURELLE
NIVEAU 2
NIVEAU 2
DESCRIPTION
COMPORTEMENTALE
NIVEAU 2
7
Parcours ET10 :description des systèmes
outils de la formation
Module ET101
Prendre en charge sa formation par rapport au nouveau
référentiel ;
Objectifs à atteindre
• Reconnaître et interpréter des outils de description
fonctionnelle.
Maitriser suffisamment Pairform@nce et Centra 2B pour aborder
efficacement le contenu de la formation.
Niveau des connaissances
Utiliser de façon simple et adaptée les cartes heuristiques.
envisageable
Identifier des éléments constituant les diagrammes des cas
d'
utilisation et leurs agencements.
Volume horaire du module en
6 heures
présentiel
• à partir de systèmes exploités dans le socle transversal, mettre
Compétences professionnelles
en
place
une
approche
pédagogique
différente.
visées
Exploiter les logiciels de base indispensables dans la nouvelle
formation.
Place du module au sein du
Tout premier module
parcours
Questions
pour
l’auto
Indispensable pour tous les parcours et tous les modules
positionnement du stagiaire
Pré requis des stagiaires
Lecture du nouveau référentiel
Résultats collectifs attendus à Réaliser une carte heuristique en groupe
l’issue du module
Interpréter un diagramme de cas d’utilisation
Bases théoriques
• Analyse fonctionnelle niveau taxonomique 1
o Maitriser la philosophie de la réforme ;
•
Activités pédagogiques
(objectifs)
o
Identifier les parcours de formations ;
o
Maitriser l’utilisation de Pairformance ;
o
Maitriser l’utilisation de Centra ;
o
Maitriser l’utilisation des cartes heuristiques ;
o
Maitriser la lecture d’un diagramme de cas d’utilisation
simple.
Méthodes pédagogiques à
mettre en œuvre par les Par l’exemple puis la mise en situation
formateurs
Systèmes mis en œuvre
Aucun
Logiciels utilisés
Pairformance, Centra, Freeplane
Outils mobilisés, le
échéant
Évaluation éventuelle
Conseils pour le formateur
Bibliographie
Webographie
cas
Aucun
Il est important pour le formateur d’avoir une maitrise complète des
outils. Le module 102 (Le suivant) doit être approfondie par le
formateur avant de démarrer ce module.
http://missiontice.ac-besancon.fr/gt-lettrestice/img/didacticiel/GuideFreemind.html
http://www.mindmeister.com/fr/maps/show_public/33158470?title=100ressources-autour-de-freemind
8
Pour aller plus loin
http://uml.free.fr/cours/i-p12.html
http://laurent-audibert.developpez.com/Cours-UML/html/CoursUML.html
9
Parcours ET10 :description des systèmes
Module ET102
Analyse fonctionnelle niveau 1
•
•
•
•
•
•
Définir le cycle de vie pris en compte dans la description ;
Savoir réaliser un diagramme de cas d’utilisation simple ;
Identifier les éléments extérieurs/intérieurs au système en
utilisant les outils de la réforme ;
Identifier les grandeurs MEI Externe au système ;
Nommer les classes sur un diagramme ;
Identifier les flux.
Niveau taxonomique 2
envisageable
6 heures
présentiel
En relation avec les compétences attendues du programme
CO2.1, et l'
enseignement 2.1 Approche fonctionnelle des systèmes
et 2.2.2, Représentation symbolique. l'
enseignant devra être
capable :
visées
• d'
enseigner la lecture d’un diagramme UML ;
• De préparer des diagrammes sur d’autres systèmes (en
équipe).
Juste après le ET101 et avant les autres modules
parcours
Questions
pour
l’auto Suis-je capable de faire une transposition d’UML sur un système
MEI ?
Module ET101 validé.
Résultats collectifs attendus à
Proposer une analyse fonctionnelle d’un système simple
l’issue du module
1 – UML :
• Diagramme de cas d’utilisation
• Diagramme de classe
Bases théoriques
2 – Identification des flux MEI
• En externe, au frontière du système
• En interne, entre les sous système
• Analogie des grandeurs Physiques relative à l’énergie
o Diagramme de cas d'
utilisation du système de
chauffage ;
o Mise en évidence du triptyque MEI sur le diagramme
des cas d'
utilisations ;
o Modification d’un diagramme de classe (2 activités
proposées) ;
Activités
pédagogiques
o Mise en évidence du triptyque MEI sur liens extérieurs
(objectifs)
à l'
ensemble du système ;
o Recherche des méthodes pour une classe ;
o Recherche des attributs pour une classe ;
o Proposer un diagramme de transformation des
grandeurs énergétique suivant l’analogie des
grandeurs.
Décomposé en une succession de :
- Présentation de l’activité faite par le formateur ;
mettre en œuvre par les
- Puis : Travail en petit groupe ;
formateurs
- Mise en commun.
Chauffage d’une habitation par plancher et pompe à chaleur air eau.
Station d’épuration
Logiciels utilisés
Visual Paradigm, Freeplane
Outils mobilisés, le cas
aucun
échéant
10
Bibliographie
Webographie
La maitrise du langage UML par le formateur doit être bien plus
importante que pour les stagiaires. L’utilisation des ressources
« pour aller plus loin » par le formateur est indispensable pour UML
et l’analogie des grandeurs.
UML 2 de l'
apprentissage à la pratique. Cours et exercices. Laurent
Audibert. Edition Ellipses.ISBN 978-2-7298-5269-6
Karnopp D.C. & Rosenberg R.C., System dynamics : a
unifiedapproach.
New
York,
John
Willey
&
sons,
1975.
- Introduction to bond graphs and their applications. Dr Sc. Jean
Thoma.
1975.
Ed.
Pergamon
international
livrary.
- Modélisation et identification des processus. Tome 2. P Borne, G
Dauphin-tanguy, J.P. Richard, F. Rotella, I. Zambettakis. Edition
Technip. Collection Méthodes et pratiques de l'
ingénieur
- Cours polycopié. Bond Graph. F. Vercraene. Enstima 1987.
UML
http://uml.free.fr/index.html
http://uml.developpez.com/cours/
http://laurent-audibert.developpez.com/Cours-UML/html/CoursUML.html
Analogie des grandeurs
http://philippe.fichou.pagesperso-orange.fr/bgraphs.htm
Visual Paradigm
http://www.visual-paradigm.com/
http://images.visual-paradigm.com/docs/vpuml_user_guide/VPUML_Users_Guide.pdf
http://docinsa.insa-lyon.fr/these/1997/favre/these.pdf
11
Parcours ET10 : description des systèmes
Module ET103
Réaliser la description fonctionnelle d’un système à l’aide des outils
UML, SADT et de l’analyse fonctionnelle.
Cas d’utilisation, diagramme de classes, diagramme d’objets,
diagramme de séquence. (actigramme, datagramme, diagramme,
envisageable
FAST).
2 x 3heures
présentiel
Enseigner la lecture d’une analyse fonctionnelle réalisée avec les outils
Compétences
UML, SADT et l’analyse fonctionnelle.
professionnelles visées
Réaliser une analyse fonctionnelle d’un objet pluritechnique.
Suite et approfondissement du module ET102
parcours
Questions
pour
l’auto
Écriture d’un chronogramme
Lecture d’un GRAFCET
Résultats collectifs attendus à Être capable de réaliser la modélisation fonctionnelle d’un objet pluri
l’issue du module
technologique
Bases théoriques
La modélisation fonctionnelle d’un système avec l’outil UML.
Description fonctionnelle et structurelle du distributeur de boisson
COLIBRI avec l’outil UML.
Cours, TD modélisation d’un système, TP saisie de la description d’un
modèle avec un logiciel de modélisation UML
formateurs
Distributeur de boissons COLIBRI
Logiciels au choix permettant la représentation de symboles graphiques
Logiciels utilisés
du standard UML. (Nous avons utilisé Word, Visio, Corel, Astah).
échéant
Le dossier réalisé durant le module ET108
Dédramatiser, démystifier UML. Mettre en évidence les similitudes de
l’outil UML avec d’autres outils méthode.
UML2 Pratique de la modélisation 3éme édition
B. Charroux, A. Osmani, Y. Thierry-Mieg
éditions PEARSON
Bibliographie
UML par la pratique
P. Roques
éditions Eyrolles
Webographie
Diagrammes de composants et diagrammes de déploiements suivis
d’un programme de gestion…
12
Description structurelle des systèmes niveau 1
Module ET104
Niveau 1 :découverte et initiation
Identifier les sous-ensembles constitutifs d’un système
Décoder l’organisation de ces sous-ensembles
Découvrir, lire
système :
Niveau des
envisageable
connaissances
et décoder les outils de description structurelle d’un
- Synoptique de description de la chaîne d’énergie et d’information
- Schématisation cinématique, électrique, pneumatique, hydraulique.
- Croquis, représentation orthogonale, perspective éclatée.
Exploiter une maquette numérique (fonctions de base)
6 heures
présentiel
Compétences
CO1041 : Etre capable de comprendre les outils de description de la
structure d’un système pluri-technique.
CO1042: Choisir et Exploiter des outils pour décrire l’architecture d’un
système aux élèves en vue de sa modélisation.
Le module se positionne après le module 103
parcours
Questions
pour
l’auto
Suis-je en mesure de différencier un circuit hydraulique d'
un circuit
pneumatique?
Suis-je capable d'
identifier les composants de ces systèmes?
Suis -e en mesure de préconiser une intervention sur un système de ce
type?
Suis-je capable d'
identifier une classe d'
équivalence cinématique?
Suis-je en mesure d'
identifier et de définir des surfaces fonctionnelles de
contact?
Sur
un
modèle
réel
et/ou
virtuel?
Suis je au fait des normalisations cinématiques?
aucun
Documents réponses à compléter
l’issue du module
Bases théoriques
Synoptique de la structure fonctionnelle d’un système (fonctions génériques
d’un
système)
Normes sur les représentations schématiques : cinématique, hydraulique,
pneumatique,
électrique.
Représentation du réel : modes de représentation et utilisations (croquis,
schéma, plan, perspective)
Exploitation
d’une
maquette
numérique.
Notion de DDL pour un solide. Notion de géométrie des contacts.
1. Auto-positionnement et orientation:
Appréhension des systèmes à l'
aide du dossier technique (dossier
numérique TPWorks).
Auto-positionnement : quels sont les outils de description connus (j'
en ai
entendu parler), inconnus, maîtrisés ?
En vue de l’orientation des stagiaires vers des ateliers correspondants aux
domaines
inconnus
en
priorité.
2. Activité du stagiaire dans l’atelier :
En présence d’un document numérique interactif (TPworks), du système
réel, le stagiaire est amené à faire le lien entre représentation schématique
et
réel.
2.a. Activité préparatoire : identification de la structure fonctionnelle
13
générale d’un système: synoptique chaîne d’énergie (CE) chaîne
d’information (CI):
Cette activité vise à découvrir les systèmes par le biais d'
un outil de
description non normé: le synoptique.
- Classer les sous-ensembles du système dans les groupes CE ou CI.
- ranger les sous- ensembles dans les boîtes acquérir, traiter, communiquer
pour la CI.
- ranger les sous ensembles dans les boîtes alimenter, distribuer, convertir,
transmettre pour la CE.
2.b. Activité1 et 3 : décodage des schémas:
Etablir
le
lien
entre
réel
et
schématisation.
Identifier les familles de ces représentations et les fonctions associées:
électrique, hydraulique, pneumatique.
Identifier les composants réels grâce à un rappel à la norme.
Identifier la pertinence d’un type de schéma par rapport à la résolution d’un
problème donné et intérêt d’un codage accessible à tous.
formateurs
Vélo électrique e-bike et Station de pompage Surpressic
Solidworks ou Inventor pour l’exploitation d’un modèle numérique
Logiciels utilisés
Outils mobilisés,
échéant
2.cActivité 2 : représentation du réel et schématisation cinématique
Identifier sur les différents supports à disposition des organes de
transmission mécaniques
Identifier sur le mécanisme les différentes classes d'
équivalence
cinématiques, mise en évidence sur logiciel de DAO.
Justifier les liaisons retenues sur les schémas cinématiques donnés dans le
dossier technique.
Pour aller plus loin, introduction au module 2ET105
le
cas
Tous les ateliers pourront être faits par les stagiaires, l’orientation ne vise
qu’à donner une priorité dans l’ordre de parcours des ateliers.
Le temps consacré à ces activités dépendra des pré-requis des stagiaires.
Consignes de préparation des activités:
Application TPWorks à installer sur le poste stagiaire et à décompacter
Documents réponses à photocopier pour les stagiaires : DRa0.doc ou
DRa0.pdf et DRa1.doc ou DRa1.pdf
Maquette numérique SW2010 ou Inventor à installer sur le poste stagiaire
Aide aux formateurs: corrigés des documents réponse DRa0, DRa1,DRa2
et DRa3
NB: les activités ont été conçues autour de deux systèmes, mais leur
présence n'
est pas indispensable pour mener à bien ces activités.
Bibliographie
Webographie
14
Module ET105
Description structurelle des systèmes : Niveau 2
Le Niveau 2 :précise les outils pertinents pour une utilisation dans les classes.
Niveau des
envisageable
connaissances
Décrire l’architecture ou la structure d’un système et de ses sousensembles avec les outils adaptés.
Utiliser les outils de description adaptés aux différents domaines MEI.
Utiliser ou appliquer les outils de description structurelle d’un système :
- Schématisation cinématique, électrique, hydraulique ;
- Maquette numérique.
6 heures
présentiel
Compétences
CO1051 : élaborer des supports décrivant au mieux la structure d’un
système
Place du module au sein du Le module se positionne après le module 104 : description structurelle
parcours
niveau 1.
Questions
pour
l’auto
PR1051 : Modules104 : description des systèmes - Niveau 2
Résultats collectifs attendus à Production de documents décrivant la structure du système ou d’une partie
l’issue du module
de celui-ci en utilisant les outils appropriés.
Bases théoriques
Méthodes
pédagogiques
à
Fonctions de base de Solidworks (didacticiel)
Exploitation d'
une maquette numérique : modes de visualisation, édition
d'
un éclaté, repérage, nomenclature.
Notions de solides, degrés de liberté, surfaces de contact, liaisons entre
solides, représentation symbolique : méthodologie de construction d'
un
schéma cinématique.
Méthodologie de construction des schémas électriques, hydrauliques...
Activité 1 : Schématisation cinématique d'un système
A partir de la maquette numérique d’une partie du système étudié, d’un
dossier ressource pour la méthodologie, et d’une trame de TP :
- réaliser le schéma cinématique d’une partie de ce système, en s’aidant de
la maquette numérique et ou du système réel pour observer les DDL et
surfaces de contact :
Sur cette maquette numérique :
Changer la couleur des pièces pour faire des groupes cinématiques
Faire une mise en plan en couleur. Décoder la représentation
orthogonale.
Identifier les mouvements, contacts et liaisons entre solides pour justifier
les liaisons modélisées sur un schéma cinématique.
Contruire le graphe des liaisons
Construire le schéma cinématique d’un système simple
une perspective éclatée
Activité 2 : Réalisation d'
- réaliser un complément ou une nouvelle documentation technique ou une
notice technique (vue éclatée + nomenclature sous SW )
Activité 3 : Création d'un schéma électrique descriptif
À l’aide d’un progiciel adapté, d’un dossier ressource pour la partie
méthodologie et logicielle, réaliser un schéma électrique, d’une partie du
système afin de compléter la documentation technique du système.
Activité 4 : Schéma hydropneumatique
A l'
aide du dossier technique du système étudié, décoder la schématisation
hydropneumatique.
Comprendre le fonctionnement du système à partir de cette représentation.
Les stagiaires travaillent en autonomie sur les différentes activités
15
mettre en
formateurs
œuvre
par
les proposées. Le formateur intervient pour aider le stagiaire dans sa
progression.
Vélo électrique et Station de pompage Surpressic
Logiciels utilisés
Solidworks 2010,Inventor.
Schemaplic pour la réalisation de schémas pneumatiques, hydrauliques et
électriques.
Outils mobilisés,
échéant
le
cas
Bibliographie
Tous les ateliers pourront être faits par les stagiaires, l’orientation ne vise
qu’à donner une priorité dans l’ordre de parcours des ateliers.
Le temps consacré à ces activités dépendra des pré-requis des stagiaires.
Consignes de préparation des activités:
Conseils aux formateurs (à lire en premier lieu)
Application TpWorks à installer sur le poste stagiaire et à décompacter
Documents réponses à photocopier pour les stagiaires : DRa1.doc ou
DRa1.pdf et DRa3.doc ou DRa3.pdf et DRa4.doc ou DRa4.pdf, il n'
y a pas
de DRa2.
Pour les établissement ne possédant pas Schemaplic les documents
réponse DRa3 sont les suivants : DRa3.doc et DRa3.pdf.
Maquette numérique SW2010 ou Inventor à installer sur le poste stagiaire
Aide aux formateurs: corrigés des documents réponse DRa1, DRa3 ,DRa4,
test.
NB: les activités ont été conçues autour de deux systèmes, mais leur
présence n'
est pas indispensable pour mener à bien ces activités.
Webographie
http://www.ecligne.net/mecanique/sommaire.html pour les ressources sur la
schématisation cinématique.
http://www.cnr-cmao.ens-cachan.fr pour le téléchargement des didacticiels
Schématrice et SchémaX pour s'
essayer à l'
édition de schémas
cinématiques
16
Module ET106
Description comportementale des systèmes
Niveau 1 :découverte et initiation
- Comprendre la description comportementale des systèmes ;
- Identifier les comportements d’un système dans ses dimensions MEI ;
- Décrire et associer modèles de comportements et modèles de
connaissance ;
- Associer modèles de comportement et représentations.
Niveau des
envisageable
connaissances
- Connaissance des comportements des systèmes combinatoire et
séquentiels (activités, Etats-transitions) ;
- Comportements mécaniques (niveau Bac) statique, cinématique ;
- Comportement énergétique (niveau Bac).
Volume horaire du module en 3 heures acquisition et TD + 3 heures activités stagiaires
présentiel
Répartition libre au choix du formateur, en continu ou discontinu.
Compétences
CO1061 : Connaissance des Lois qui régissent les phénomènes physiques
mis en œuvre dans les différents composants d’un système ;
CO1062 : A partir d’un support réel et/ou virtuel, connaitre et associer les
modèles de connaissances (grandeurs physiques et lois E/S) appliquées
aux composants constituant un système ;
CO1063: À partir de supports réels identifier les comportements
mécaniques, énergétiques et informationnels pouvant être exploités en
classe STI2D.
Fait suite au module 1043– 105
précède le 107
parcours
ET 103
ET 106
ET 107
ET 105
« -Quels sont mes acquis sur les lois qui régissent les phénomènes
Questions
pour
l’auto physiques des différents domaines MEI ;
- Suis-je capable d’exprimer et de représenter les comportements dans les
l’issue du module
domaines qui ne sont pas les miens (équations E/S par exemple) ;
- Ce que je connais des outils de simulation »
PR102… - 103… Description fonctionnelle ;
PR104… - 105… Description structurelle ;
Connaissance des différentes lois qui régissent les phénomènes physiques
mis en œuvre dans les composants d’un système (voir pour aller plus loin).
Modélisation des grandeurs physiques
Proposition : Réaliser un inventaire (sous forme de base de données) des
systèmes, sous systèmes et composants présents dans le laboratoire,
permettant la description des lois physiques et des comportements associés
aux différents domaines MEI.
17
Synoptique de la structure fonctionnelle d’un système
Représentation structurelle (schémas, dessin technique, schéma bloc,
PC/PO, chaîne d’énergie et chaîne d’information)
Utilisation d’un modeleur 3D
Représentation du réel
1 - Prise en compte des acquis des stagiaires sur les différents domaines.
Recueillir les attentes et cartographier les complémentarités dans les
groupes.
Bases théoriques
2 –
Activité 1: Présentation des modules 106 – 107, des objectifs,
compétences et de l’accompagnement.
Présentation « Qu’est-ce qu’une description comportementale des
systèmes ? »
3 – Activité 2 : description globale de l’ecolpalette
En présence du système et du dossier technique, le stagiaire est amené à
définir les différentes utilisations (Use Case) du système.
4 – Activité 3 : A partir d’un vérin sous charge, définir les modèles de
connaissance et de représentation comportementale d’un actionneur linéaire.
Utilisation de Solidworks Motion
5 – Activité 4 : Description cinématique et simulation. RobotinoFesto.
Méthodes pédagogiques à Cours magistral et activité déductive
formateurs
Ecolpalette
RobotinoFesto
SolidWorks
Visual Paradigm
Robotino SIM
Logiciels utilisés
Robotino View
Outils mobilisés,
échéant
le
cas
aucun
Construction d’une activité permettant de mettre en évidence plusieurs
descriptions comportementales.
Cadrer en première activité les connaissances et besoins de chacun.
Grouper les stagiaires pour une complémentarité des domaines de
connaissances
Bibliographie
Sciences industrielles pour l'
ingénieur classes préparatoires 1re année –
Foucher
ingénieur classes préparatoires 2de année –
Foucher
Matlab/Simulink - Application à l'
automatique linéaire - Cours et exercices
résolus
ingénieur MPSI PCSI 1re année - Lavoisier
Webographie
Cours de mécanique, d’électrotechnique, de mécanique des fluides, de
comportement des systèmes, de résistance des matériaux, d’électronique et
d’architecture.
18
Parcours ET10 : Description des systèmes
Module ET107
Niveau des
envisageable
connaissances
Description comportementale des systèmes
Le niveau 2 précise les outils pertinents pour une utilisation dans les
classes.
Associer la description d’un comportement et sa modélisation dans un but
de simulation
Utiliser l’outil de description comportemental pertinent pour les différents
couples domaines MEI/Systèmes rencontrés
Utiliser ou appliquer les outils de description comportementale associés à
un domaine (MEI) pour un système :
- comportement mécanique ;
- comportement temporel ;
- comportement fluidique ;
- comportement électromécanique ;
- comportement des matériaux et des structures.
Connaissance des bases de Matlab / Simulink
UML (Etat-Transition,Activité)
Solidworks (Dynamique, cinématique, RDM)
Volume horaire du module en 3 heures acquisition et TD + 3 heures activités
présentiel
Répartition libre au choix du formateur, en continu ou discontinu
Compétences
stagiaires
CO1071 : Choisir les représentations adéquates aux comportements décrits
et exploiter les outils de simulations pertinents pour l’analyse des
comportements pluriethniques (ET24) ;
CO1072 : A partir d’un support réel et/ou virtuel, construire les activités
pédagogiques permettant la description des comportements, ainsi que les
modèles de connaissances et leur représentation, des différents domaines
MEI.
Fait suite au module 106
ET 103
parcours
ET 106
ET 107
ET 108
ET 105
Questions
pour
l’auto « -- Quels sont les outils de modélisation et de simulation que je maîtrise
dans
mon
domaine.
l’issue du module
Bases théoriques
- Ce que je connais des outils des autres domaines -- »
PR1061
…
1062….1063
Connaissance
des
différents
types
de
systèmes
Les différentes approches
Réaliser les premières activités pédagogiques sur l’Ecolpalette et le
RobotinoFesto
dans
l’optique
du
référentiel
élève :
Chapitres 231 – 232 – 233 – 235
Exploitation d’une maquette numérique pour la simulation
Fonctions de base de Solidworks simulation (didacticiel RDM)
Fonctions de base de Solidworks flow simulation
Mathlab / Simulink
1 - Activité 5 : Application sur le motoréducteurdu robotino : description
comportementale sous Matlab (notions de base)
2 – Activité 6 : A l’aide de l’aide Flow Simulation, des modèles virtuels et du
dossier technique de l’ecolpalette, modéliser les comportements fluidique de
certains composants
3 – Activité 7 :
Vérin Festo :
19
- Description du comportement d’un assemblage sous charge
Structures porteuses
- Comportement d’un élément de structure (expériences pour mettre
en évidence le comportement d’une poutre en béton armé) à mettre
en rapport avec les sollicitations ;
- Transferts de charges dans une structure = Descente de charges
(expérience pour mettre en évidence le mode de distribution des
charges) ;
- Transfert de charges au niveau des fondations ;
- Aspects vibratoires : mise en évidence de l’influence des grandeurs
physiques sur le comportement d’une structure.
formateurs
Logiciels utilisés
Outils mobilisés,
échéant
le
Bibliographie
Webographie
cas
4 – Activité 8 : Décoder un cahier des charges fonctionnel, activité dirigée :
CDCF d’une maison passive, activité guidée : CDCF d’un chantier de
construction.
Cours magistral et activité déductive
Ecolpalette
RobotinoFesto
Maquette virtuelle d’une structure
Solidworks Simulation
Solidworks Motion
Solidworks FlowSimulation
Virtual Paradigme (UML)
MathLab Simulink
aucun
Production de documents et de fichiers décrivant lecomportementdu
système ou d’une partie de celui-ci en utilisant les outils de simulation
appropriés.
Cadrer en première activité les connaissances et besoins de chacun.
Grouper les stagiaires pour une complémentarité des domaines de
connaissances
ingénieur Classes préparatoires 1re année –
Foucher
ingénieur Classes préparatoires 2de année –
Foucher
Matlab/Simulink - Application à l'
automatique linéaire - Cours et exercices
résolus
ingénieur MPSI PCSI 1re année - Lavoisier
Cours de mécanique, d’électrotechnique, de mécanique des fluides, de
comportement des systèmes, de résistance des matériaux, d’électronique et
d’architecture.
20
Module ET108
•
•
Être capable en équipe pluridisciplinaire de décrire un
système d'
un point de vue fonctionnel, structurel et
comportemental ;
Être capable individuellement de présenter un système
pluritechnique.
Niveau taxonomique 4 : maîtrise méthodologique
envisageable
2 x 3 heures
présentiel
Compétences
•
•
Modéliser un système en fonction des
pédagogiques ;
Justifier la nécessité de modéliser un système.
objectifs
Module de validation donc le dernier.
parcours
Questions
pour
l’auto
Connaissance des outils de description d’un système tel qu’UML,
FAST, SADT, graphe de liaisons, schémas technologiques,
GRAFCET…
Réaliser la description complète
d’un système utilisé en
Résultats collectifs attendus à enseignement transversal avec les outils adaptés. Les documents
l’issue du module
produits seront des éléments du système de formation mis en place
par l’équipe.
Aucun apport à priori. Si un besoin émerge pendant le module,
Bases théoriques
l’équipe pédagogique doit d’abord rechercher la réponse en son sein
(travail en collaboration).
Réaliser des documents pédagogiques autour du système choisi pour
atteindre l’objectif 4 de l’enseignement transversal :
Activités
pédagogiques
- Décoder l’organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d’un
(objectifs)
système
Décrire les documents réalisés aux autres stagiaires.
Le formateur est d’abord un animateur de travaux pratiques. Il doit
Méthodes pédagogiques à aider l’équipe pédagogique à adopter des méthodes de travail en
mettre en œuvre par les collaboration en appliquant les règles suivantes :
formateurs
• Répartir le travail en faisant faire par ceux qui ne savent pas ;
• Celui qui sait aide (travail d’équipe).
Un système utilisé en enseignement transversal, choisi par l’équipe
pédagogique.
Suite bureautique, logiciel de cartes heuristiques, logiciels de
Logiciels utilisés
schématisation technologique, SolidWorks ou équivalent, Matlab ou
équivalent…
Le système choisi par l’équipe pédagogique
échéant
Le dossier produit par l’équipe pédagogique
Organiser son intervention pour faciliter l’instauration d’un travail en
collaboration. Les enseignants en STI sont essentiellement des
spécialistes d’une technologie. Ils devront avec le nouveau référentiel
enseigner l’ensemble des technologies. Le seul moyen efficace à
disposition est le partage des connaissances et des compétences,
c'
est-à-dire le travail en collaboration.
21
UML2 Pratique de la modélisation 3e édition
B. Charroux, A. Osmani, Y. Thierry-Mieg
éditions PEARSON
Bibliographie
UML par la pratique
P. Roques
éditions Eyrolles
Modélisation structurée des systèmes avec les Bond Graphs
M. Vergé
D. Jaume
Éditions TECHNIP
Webographie
Les deux points forts du nouveau référentiel du point de vue des
outils de description :
La modélisation numérique
UML comme outil d’analyse et de conception des systèmes
22
Caractérisation des constituants d’un système
participant aux fonctions :
alimenter en énergie ;
convertir et adapter l’énergie ;
acquérir les états d’un système.
23
24
Parcours ET21
Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes :
Module ET211
Acquérir les états d’un système
Niveau des connaissances envisageable
Volume horaire du module en présentiel
Compétencesprofessionnellesvisées
Placedumoduleauseinduparcours
Identifier les différents constituants permettant de
réaliser la fonction « Acquérir » au sein d’une chaine
d’information d’un système.
Niveau Bac STI - BTS
3 heures
CO4.1 : identifier et caractériser les fonctions et
les constituants d'
un système ainsi que ses
entrées/sorties,
CO4.2 : identifier et caractériser l'
agencement
matériel et/ou d'
un système,
CO4.3 : identifier et caractériser le fonctionnement
temporel d'
un système,
CO4.4 : identifier et caractériser des solutions
techniques relatives aux matériaux, à la structure,
à l'
énergie et aux informations (acquisition,
traitement, transmission) d'
un système.
Ce module permet de découvrir les capteurs et les
principes physiques mis en œuvre pour les faire
fonctionner. Il apporte les bases théoriques et
pratiques utiles au bon déroulement des parcours
ET21 et ET23
A quoi sert un capteur dans un système ?
Où est il placé dans le système ?
Quel sont les principales familles de capteurs ?
Quel est le mode de fonctionnement des
Questionspourl’autopositionnementdustagiaire
principaux capteurs ?
Comment choisir un capteur ? Lister les critères
de choix.
Comment raccorder un capteur ?
PR 211-1 Connaissances acquise sur l’analyse
fonctionnelle des systèmes (module
ET10)
PR 211-2 Notions élémentaires de physique
(effets
du
courant
électrique :
Prérequisdesstagiaires
magnétique, calorifique, …)
PR 211-3 Notions simples de traitement de
l’information
(codage :
binaire,
hexadécimal…).
Résultatscollectifsattendusàl’issuedumodule
Basesthéoriques
Activitéspédagogiques
Production
d’une
séquence
pédagogique
permettant de définir et caractériser la fonction
acquisition des états d’un système.
Fonctionnement, caractéristiques et choix des
capteurs logiques, analogiques et numériques.
Courbes de réponse et raccordement des
principaux capteurs.
Etudes de cas d’acquisition d’états d’un système
Approche globale de la fonction d’un capteur.
Découvrir les différents types de capteurs : avec
contact et sans contact.
En fonction de l’usage souhaité, découvrir les
25
principes mis en œuvre, les signaux et les critères
de choix pour les :
capteurs avec contact :
- les capteurs Tout ou Rien (TOR)
électromécaniques ;
- les capteurs numériques : codeurs absolus
et incrémentaux
- etc.
capteurs sans contact.
- les
détecteurs
inductifs
(pièces
métalliques), capacitifs (tous types de
matériaux), photoélectriques, à infrarouge,
à ultra-sons...
- les capteurs analogiques (sonde de
température…) ;
- etc.
Découvrir les principes de raccordement des
capteurs.
Connaître les critères de choix d’un capteur.
Mettre en œuvre un capteur.
Le module ET234Acquisition et codage de
l'information permettra de valider les
compétences acquises en effectuant le choix
correct des capteurs pour les systèmes
proposés.
Méthode essentiellement inductive pour la
découverte des capteurs.
Méthodespédagogiquesàmettre en œuvre par
Méthode de résolution de problèmes permettant
les formateurs
aux apprenants de bien identifier les capteurs mis
en œuvre dans un contexte donné.
Atelier de détection, système « Transgerbeur »,
ou tous autres supports équivalents.
Tous les supports pédagogiques du laboratoire
qui sont équipés de capteurs accessibles.
Logiciels utilisés
Outils mobilisés, le cas échéant
Bibliographie
Web graphie
Appareils de mesure : oscilloscopes, voltmètres
Vidéos et animations
A la fin du module ET234 « Acquisition et codage
de l'
information »
Utiliser des supports concrets, des vidéos ou des
animations pour bien différencier les capteurs.
Cours sur les capteurs industriels et domestiques
Approfondissement et mise en œuvre des
capteurs à l’aide du module ET234 « Acquisition
et codage de l'
information ».
http://wwwlist.cea.fr/fr/programmes/capteurs/capteurs.htm
26
Parcours ET21
Module ET212
Production et stockage d’énergie électrique
envisageable
Volume horaire du module
en présentiel
Compétences
parcours
Identifier et caractériser les éléments de production et stockage d'
énergie
électrique.
Niveau bac
Identifier les éléments dans un contexte de production d’énergie électrique,
les caractériser et déterminer les grandeurs pertinentes intervenantes en
fonction des besoins de la production électrique.
3heures
- Identifier les éléments permettant la production et le stockage d’énergie
électrique, (les nommer, donner leur fonction dans le contexte de
l’application) ;
- analyser leur rôle et leurs relations dans la structure ;
- les caractériser du point de vue énergétique (grandeurs pertinentes en
relation avec la production d’énergie électrique) ;
- être capable de justifier le choix d’un élément ou de le remplacer par un
élément équivalent.
E
n
e
r
g
i
e
ET212 Production et
stockage électrique
3H
ET213 Production et
distribution de l’énergie
thermique 3H
ET 233
Exploitation des
énergies
renouvelables 3H
Production
stagiaire
1)
Questions
pour
l’auto
Résultats collectifs attendus
à l’issue du module
Bases théoriques
Comment peut-on produire dans un lieu isolé l’énergie électrique
(éolienne, photovoltaïque) ?
2)
L’alternateur est-il le seul moyen de production de fortes puissances
d’énergie électrique ?
3)
Un récepteur peut il agir sur la constitution d’un alternateur ?
4)
Comment éviter qu’un générateur ne devienne un récepteur ?
5)
Comment alimenter un récepteur alternatif à partir d'
une batterie ?
- Notions de tension, courant, puissances électriques, rendement ;
- Connaissance des grandeurs énergétiques ;
- Lecture de graphe constructeur ;
- Couplage étoile triangle (U, V, I, J) ;
- Danger du courant électrique.
Production d’une séquence pédagogique sur un système à disposition,
permettant de qualifier les propriétés de production d’énergie électrique
du système en cours de fonctionnement selon différents cycles d’usage.
Savoir mettre en évidence les performances énergétiques obtenues selon
l’usage attendu,
Organiser en toute sécurité une séquence de mesure et d’observation
des grandeurs caractéristiques,
Mettre au point et utiliser un modèle numérique simple sous matlab,
Etre capable d’aborder le module ET233.
•
Expression des puissances électriques en triphasé, en monophasé et
en continu en régime établi ;
•
Définition, générateur et récepteur ;
•
Théorie du moteur à courant continu ;
•
Stockage de l'
énergie électrique ;
27
formateurs
Logiciels utilisés
Outils mobilisés,
échéant
le
cas
Bibliographie
Webographie
•
Mise en forme de l'
énergie électrique.
Etude constitution d’un alternateur. Influence des conditions de
fonctionnement sur la constitution d’un alternateur.
Etude technologie cellule et panneau photovoltaïque. Etudes de leurs
caractéristiques.
Eolienne. Etude d’un modèle sous la forme d’une génératrice asynchrone
associée à un moteur à courant continu.
Mesurage et vérification de ces caractéristiques et des améliorations à
apporter.
Mise en place d'
un modèle numérique sous Matlab d'
une Alimentation Sans
Interruption (ASI)
•
Carte heuristique ;
•
Partage de connaissances et compétences entre formés de différentes
origines autour d’un même support ;
•
Mesures TP ;
•
QCM suivant l’avancée du module ;
•
Méthode inductive s'
appuyant sur une étude spécifique pour aborder
un ensemble de composants adaptés à des environnements variés.
Maquette éolienne sous forme d’un banc de mesures (association génératrice
asynchrone associée à un moteur à courant continu).
Alimentation Sans Interruptions (ASI) RellioWinDialog 55 plus.
Matlab/Simulink
Appareils de mesure (multimètres, dynamo tachymètrique, wattmètre …).
Appareils de visualisation (oscilloscopes numériques).
Pertinence des mesures et de leur interprétation pour la validation des
constituants en place.
Etude de dimensionnement d’un constituant pouvant être modifié
Etude de l’autonomie d’un phare. Ce TD permet l’étude de la gestion de
l’autonomie d’un phare en utilisant le photovoltaïque et l’éolien. Ce thème
peut être intégré dans la rubrique « pour en savoir plus ». S’il n’y a pas
possibilité de réaliser la séquence de mesures, vous pouvez traiter ce TD à
titre palliatif.
Le document fourni sur l'
étude de l'
ASI est un guide pour le formateur et non
pas un conduit de TP « élève ».
Electrotechnique industrielle de G Seguier et F Notelet
Documentation pédagogique ERM.
Sujet agrégation de C Greze 2007
Voir carte heuristique
Voir les rubriques « pour aller plus loin « dans la carte heuristique.
28
Parcours ET21
Module ET213
Production et distribution de l'
énergie thermique
envisageable
en présentiel
Compétences
Identifier, caractériser et mettre en œuvre les éléments d'
une installation
thermique
Bac STI énergétique / 1ère année DUT
3h en présentiel 6h d’autoformation guidée
CO 2111
CO 2121
CO 2132
Choisir l’énergie primaire : DD
Analyser l’efficacité du système
Evaluer la compétitivité d’un système
parcours
123 Utilisation raisonné des ressources
222 Représentation symbolique
Liens avec le programme
232 Thermiques
STI2D
235 Comportement énergétique des systèmes
313 Typologie des solutions constructives de l’énergie
Questions
pour
l’auto
Discernez-vous la production, la distribution et l’émission d’énergie d’une
installation thermique ?
Quelles sont les contraintes liées à l’utilisation de chaque combustible ?
Quels sont les paramètres déterminants la conception hydraulique des installations
thermiques ?
Quelles sont les conditions de prédication des émetteurs d’énergie ?
PR 2111 : notions de base d'
hydraulique et de thermique
PR 2112 : notions de base sur la combustion et la caractérisation des
combustibles
Résultats collectifs attendus Production d’une séquence pédagogique permettant de définir et
caractériser le fonctionnement d’une installation de chauffage.
Bases théoriques
formateurs
Logiciels utilisés
Outils mobilisés,
échéant
le
cas
Transferts de chaleur, bilan énergétique, analyse de l’énergie primaire
Démarrage d’installations thermiques
Schématisation, compréhension de solutions hydrauliques
Bilan énergétique des systèmes
Heuristique
Installations de chauffage :
- Chaudière à granulés de bois
(Possibilité de remplacer le système par tout autre système de production de
chaleur par combustion)
RAS
Analyseur de gaz de combustion
Caméra thermique
29
Bibliographie
Webographie
Débitmètre TA CBI
Thermomètre différentiel
QCM d’auto évaluation précédent la séance d’activités pratiques
Louis Boyer, Feu et Flammes, Éditions Belin-Pour la Science
R. Borghi, M. Destriau, La combustion et les flammes, Ed Technip
Sarlos, G., Haldi, P.-A., & Verstraete, P. (2003). Traité de Génie Civil :
Systèmes énergétiques (éd. Presses Polytechniques et Universitaires
Romandes, Vol. 21). Lausanne, Suisse.
Dal Zotto, P., Larre, J.-M., Merlet, A., &Picau, L. (2009). MEMOTECH Génie
Energétique 4è Ed. Montigny le Bretonneux: Casteilla.
La Sala, J. (2003). Fondamentaux d'
Hydraulique pratique. (Tethila, Éd.) Broché.
www.fcba.fr
http://www.okofen.fr/
www.marque-nf.com
http://www.5000pci.com
Techniques de l’ingénieur :
http://www.techniques-ingenieur.fr/traite/genie_energetique/TI200
http://pedagogie.ac-toulouse.fr/sti/2_filieres/ener/index.htm
http://www.iufmrese.cict.fr/catalogue/2008/Orleans-tours/PAC.shtml
http://www.legifrance.gouv.fr/jopdf/common/jo_pdf.jsp?numJO=0&dateJO=201010
27&numTexte=7&pageDebut=19260&pageFin=19285
http://www.legifrance.gouv.fr/jopdf/common/jo_pdf.jsp?numJO=0&dateJO=200609
28&numTexte=10&pageDebut=14179&pageFin=14200
30
Parcours ET21
Module ET214
Conversion électromécanique
Niveau
des
connaissances
envisageable
présentiel
Compétences
visées
professionnelles
parcours
Questions
pour
l’auto
l’issue du module
Bases théoriques
Méthodes
pédagogiques
à
formateurs
Logiciels utilisés
Bibliographie
Webographie
Identifier, caractériser et mettre en œuvre un convertisseur d’énergie.
Terminale STI
3heures
CO2121 : Identifier un convertisseur (Définition, types, représentation
symbolique)
CO2122 : Analyser la constitution d’un convertisseur (liaisons internes,
liaisons avec les autres composants du système)
CO2123 : Modéliser (Fonction de transfert …)
CO2124 : Choisir (critères de choix)
CO2125 : Mettre en œuvre
Suis-je capable d’identifier différents types de convertisseur (moteurs,
générateurs, turbines, moteurs thermiques, pompes, …) ?
Suis-je capable d’identifier les énergies mises en jeu ?
PR2121 Courant continu / courant alternatif mono et triphasé
PR2122 Electromagnétisme
PR2123 (Cf PR2113) Utilisation des appareils de mesure (multimètre,
oscilloscope).
PR2124 Actions mécaniques (modélisées par couple de forces, moment,
force)
Travaux
pratiques sur
système
EOLICC
(moteur
asynchrone+modulateur) :
• Identification ;
• Analyser la constitution ;
• Modéliser le comportement du moteur asynchrone ;
• Mise en œuvre et réglages du modulateur du moteur asynchrone.
Travaux pratiques sur système EOLICC (Génératrice courant continu) :
• Détermination de la loi de comportement de la génératrice CC :
tension en fonction de la vitesse de rotation et de la charge ( on
se limite au régime permanent) ;
• Adaptation de la production d’énergie électrique dans le cas de la
charge d’un accumulateur.
Activités en équipes pluridisciplinaires pour les 2 TP
EOLICC
Oscilloscope, mesure de vitesse de rotation sans contact, multimètre,
wattmètre.
Réinvestissement et activités complémentaires sur monte-charge
(moteur et modulateur asynchrone, moteur et modulateur CC)
Recherches d’applications pédagogiques sur VAE Matra
31
Parcours ET21
Module
Etude des machines thermiques
ET215
Objectifs
à
atteindre
Niveau
des
connaissances
envisageable
Volume horaire du
module
en
présentiel
Compétences
professionnelles
visées
Place du module
au
sein
du
parcours
Décrire le fonctionnement & Caractériser les performances énergétiques des
thermo-machines
Bac STI énergétique / 1ère année DUT
3h en présentiel 6h d’autoformation guidée
CO2151 : Identifier une machine thermique (catégorie, cycle théorique,
rendement
théorique)
CO2152 : Identifier l’agencement et le rôle de chaque constituant
CO2153 : Mettre en œuvre et caractériser les performances réelles de la
machine et de ses principaux constituants
!
!
"
Suis-je capable d’identifier les différents types de machines thermiques et de
décrire le cycle thermodynamique ? (moteurs, turbines à gaz, machines frigo,
PAC) ?
Questions
pour
Suis-je capable de décrire les différents circuits et le rôle des constituants
l’auto
d’un moteur, d’une pompe à chaleur ou d’une machine frigo ?
positionnement du
Suis-je capable de mettre en œuvre un PAC ou une machine frigo ?
stagiaire
Suis-je capable de mettre en œuvre une simulation Matlab-Simulink AMSIM
d’un moteur thermique ?
PR2151
:
Notions
de
base
de
la
thermodynamique
PR2153 : Notions sur les fluides réels et les diagrammes thermodynamiques
PR2152 : Notions sur les cycles moteurs et récepteurs
Bases théoriques
document ressource sur les bases pratiques de la thermodynamique
- Exercices de caractérisation des cycles thermodynamique de différentes
machines thermodynamique ;
Activités
- Relevés expérimentaux sur Split system, report des mesures dans le
pédagogiques
diagramme enthalpique du fluide et tracé du cycle. Calcul du COP ;
- Tracés des courbes de puissance, couple et rendement à partir d’une
maquette virtuelle de moteur thermique.
Méthodes
- Auto-formation guidée sur les bases pratiques de la thermodynamique ;
pédagogiques
à - Travaux dirigés sur les cycles thermodynamiques (Tracé et analyse du
mettre en œuvre
cycle théorique tracé sur les diagrammes enthalpiques de fluides réels)
par les formateurs
- Activités pratiques : Split system instrumenté et moteur HDI virtuel
Pré requis
stagiaires
des
32
Systèmes mis en
œuvre
- Maquette virtuelle d’un moteur HDI
- Modèle virtuel de climatisation d’un petit logement ou Chambre froide
http://www.et.web.mek.dtu.dk/Coolpack/UK/download.html
Logiciels utilisés
http://www.thermoptim.org/sections/logiciels
http://www.azprocede.fr/
Outils mobilisés, le Thermomètres (sondes thermocouple)
cas échéant
MANIFOLDS
Évaluation
- QCM Bases de la thermodynamique
éventuelle
Cauchepin, J.-L. (2000). La Thermodynamique facile. Pyc Livres.
Lhuillier, C., & Rous, J. (1992). Introduction à la thermodynamique. Paris:
Dunod.
Bibliographie
Meunier, F. (2009). Aide mémoire : Thermodynamique de l'
ingénieur 2è Ed.
Paris: Dunod.
Rapin, P., & Jacquard, P. (2003). Aide mémoire : Formulaire du froid. Paris:
Dunod.
Webographie
Lien vers un doc historique : Carnot, S., Réflexions sur la puissance motrice du feu…
http://www.numdam.org/numdam-bin/fitem?id=ASENS_1872_2_1__393_0
Concours général STI Génie Electronique :
http://www.iufmrese.cict.fr/concours/2010/CGL/EN/pgp.shtml
Modélisation de Moteurs à Combustion Interne sous Matlab-Simulink utilisant Stateflow
http://www.malewicz.po.opole.pl/matlab.htm
Doctorat : Modélisation du moteur à allumage par compression
http://www.coria.fr/spip.php?article284
Doctorat : Modélisation et commande d'
un moteur thermique à allumage commandé
http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00156791/en/
Banc d’essais moteur à essence injection 2kW :
http://www.rotronics.com/fr/html/bemp301bemp.html
http://www.rotronics.com/docs_html/BEMP301_P_02_09/index.htm
Cours et exercices de Thermodynamique (BTS Maintenance) par Christophe Haouy
http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/physique/phys/bts-main/thermo1.htm
Animation présentation du fonctionnement d’un frigo
http://www.paraschool.com/demo/cenerg/frigo.html
Cours et exercices corrigés sur les machines frigo
http://www.didafrio.com/Didafrio.html
Logiciels et ressources pédagogiques sur les machines thermiques
http://www.thermoptim.org
Exercices exploitant la base de simulations AZprocédé :
http://www.azprocede.fr/index.php?page=Exercice_AZ
33
Parcours ET21
Module ET216
Transmettre et adapter l'
énergie mécanique
Niveau
des
connaissances
envisageable
présentiel
Compétences
visées
professionnelles
parcours
Questions
pour
l’auto
l’issue du module
Bases théoriques
Méthodes
pédagogiques
à
formateurs
Logiciels utilisés
Bibliographie
Webographie
Identifier et caractériser les composants d’une chaîne de transmission
mécanique.
Terminale STI
3heures
CO2131 : Identifier les composants (Définitions, types) ;
CO2132 : Analyser la constitution des composants ;
CO2133 : Modéliser (Fonction de transfert …) ;
CO2134 : Choisir (critères de choix) ;
CO2135 : Mettre en œuvre.
Suis-je capable d’identifier les composants d’une chaîne de
transmission ?
Suis-je capable de calculer le rapport de transmission d’un réducteur ou
d’un multiplicateur ?
Suis-je capable de choisir un réducteur dans une ressource ?
PR2131 Grandeurs mécaniques
• Vitesse angulaire ;
• Couple ;
• Puissance.
Travaux pratiques sur système EOLICC:
Etude de l’adaptation de l’énergie éolienne en énergie
mécanique ;
Etude de la chaîne de transmission du dispositif de réglage de
l’inclinaison des pales ;
Identification du type de réducteur.
Synthèse du travail :
• Généralisation aux différents types de « réducteurs » ;
• Approfondissement sur les trains épicycloïdaux (possibilités de
couplage de plusieurs sources d’énergies) ;
Réinvestissement sur système EOLICC :
• Choisir un réducteur à partir d’un cahier des charges pour
optimiser la production d’énergie.
Activités en équipes pluridisciplinaires pour les 2 TP qui peuvent être
menés en parallèles.
Synthèse et réinvestissement groupe entier
EOLICC
Inventor 11 (avec simulation dynamique)
Oscilloscope, multimètres
34
Parcours ET21
Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes
Echanger l’énergie thermique
Module M217
envisageable
présentiel
Compétences
parcours
Questions pour l’auto
l’issue du module
Bases théoriques
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Bibliographie
Webographie
Identifier et caractériser les différents constituants intervenant
dans la transmission d’énergie.
Caractériser la transmission d’énergie thermique dans un
constituant.
terminale STI génie énergétique
3 heures
Analyser les transmissions thermiques dans un système
Identifier et caractériser les constituants de transmission
thermique d’un système
Suite du Module ET210
Comment est transmise l’énergie thermique ?
Quels sont les paramètres à prendre en compte pour caractériser
les échanges thermiques ?
Comment mettre en évidence ces transferts thermiques ?
Connaissances sur l’analyse fonctionnelle des systèmes.
Notions élémentaires d’électricité (loi d’Ohm)
Notions élémentaires de physique (énergie, débits)
Réaliser et mettre en œuvre une activité pédagogique sur la
transmission d’énergie thermique dans un système
Transferts thermiques, isolants thermiques, notions élémentaires
de thermodynamique et d’électricité
Etude d’un bâtiment (étude des sous-systèmes isolation, plancher
chauffant et ventilation double flux). Approche du bilan thermique
d’un bâtiment.
Méthode inductive pour les TP
Mesures in situ de transfert thermique
Tableur, logiciel de simulation thermique
Capteurs divers de température
NON
Possibilité d’élargir sur la réglementation thermique
www.ademe.fr knauf.fr isover.fr
régimes transitoires, Phénomènes de transferts phoniques,
isolation acoustique.
35
Fonctionnements temporel et fréquentiel d’un système
36
Carte du parcours ET22
PR
Bases théoriques
Supports matériels et logiciels
Scénarios pédagogiques
ET224
CO
PR
Réel/modèle : étude sismique
PR
Bases théoriques
ET221
Bases théoriques
ET225
CO
Etude de cas : transgerbeur
CO
PR
Phénomènes vibratoires
Bases théoriques
ET223
CO
Réel/modèle : axe numérique
PR
Bases théoriques
ET227
CO
Etude de cas : télécommunications
PR
Bases théoriques
ET226
CO
Etude de cas : acoustique
PR
PR
Bases théoriques
ET222
CO
Bases théoriques
ET228
CO
Etude de cas : transmission numérique
Signaux électriques : mesure
37
Parcours ET22 : fonctionnements temporel et fréquentiel d’un système
Module ET221
Introduction à la notion temps/fréquence pour les phénomènes
vibratoires
• Connaître la représentation temporelle et fréquentielle des
phénomènes vibratoires
• Appliquer les notions sur des exemples simples de vibrations
• Comprendre le phénomène de résonance
Bac, bac + 1
envisageable
3 heures
en présentiel
• CO2211 : caractériser de façon temporelle un phénomène
vibratoire ;
• CO2212 : caractériser de façon fréquentielle un phénomène
Compétences
vibratoire ;
• CO2213 : identifier un phénomène de résonance;
• CO2214 : identifier les principaux paramètres qui influent sur la
fréquence propre d’une structure
Il s’agit d’un module de présentation globale des notions de
Place du module au sein du temps/fréquence appliqué aux phénomènes vibratoires.
parcours
Ce module, à orientation génie mécanique et génie civil, doit être traité
en début de parcours.
Le stagiaire peut se positionner par rapport à ce module en évaluant sa
capacité à :
• définir la notion de "période" et de "fréquence" d'
un
Questions
pour
l’auto
phénomène, quel qu'
il soit ;
• citer des exemples de phénomènes vibratoires ;
• définir la notion de spectre vibratoire ;
• expliquer le phénomène de résonance.
Aucun en particulier si ce n’est une culture technique.
/
Cette rubrique détaille les notions abordées dans le module en
fonction des fichiers proposés. Ces fichiers sont disponibles dans la
rubrique "corpus de connaissances" de pairform@nce.
Bases théoriques
Dans le fichier de cours intitulé ET221_COURS.pdf :
• Notion de période et de fréquence d’une oscillation
• Onde sonore
• Vibration au sein des machines tournantes
• Spectre sonore (fondamentale, harmoniques...)
• Analyse vibratoire des défauts dans un mécanisme
• Phénomène de résonance
• Réponse vibratoire d'
un bâtiment à un niveau
• Dispositifs anti-sismiques
Dans
les
fichiers
de
TD
intitulés ET221_TD.pdf et
ET221_correction_TD.pdf :
• Onde sonore
• Vibration au sein des machines tournantes
• Paramètres influant sur la fréquence propre d'
une structure
Dans les vidéos numérotées de 1 à 4 :
• Paramètres influant sur la fréquence propre d'
une structure
Le contenu du module est un apport de connaissances (cours)
illustrées par des applications (travaux dirigés).
Le déroulement proposé pour élaborer la séquence est le suivant :
Cours
1 Introduction
38
2. Notion de « vibration »
3 Applications
3.1. Vibrations acoustiques
TD
TD n°1 (application sur les ondes sonores)
Cours
3.2. Vibrations au sein des machines tournantes
TD
TD n°2 (vibreur de téléphone portable)
Cette application peut être illustrée par une simulation ou par un
système réel (sur pairform@nce, voir les explications dans rubrique
« systèmes » et les fichiers dans la rubrique « pour aller plus loin »).
Cours
4. Domaine fréquentiel
5. Le phénomène de résonance
6. Application
6.1 Présentation du problème
6.2. Modélisation d'
un bâtiment à un niveau
6.3. Fréquence propre des vibrations
TD
TD n°3 (maquette de mise en évidence de la résonance)
Cette application est illustrée par des vidéos (sur pairform@nce, voir
les explications dans la rubrique « systèmes » et les fichiers dans la
rubrique « corpus de connaissances »).
Cours
6.4. Conclusion
Les travaux dirigés sont positionnés à différents endroits le long du
cours, ce qui doit permettre un apport de connaissance plutôt
Méthodes pédagogiques à dynamique.
mettre en œuvre par les Le formateur doit privilégier les TD car il est toujours possible pour le
formateurs
stagiaire de revenir ultérieurement sur certains points du cours. A
noter, pour éviter de se laisser surprendre par le temps imparti, que le
TD le plus long est placé en fin de module.
Aucun système réel n’est requis.
Deux systèmes sont étudiés en travaux dirigés (vibreur de téléphone
portable et maquettes d’étude du phénomène de résonance). Il est aisé
de se procurer, si nécessaire, un vibreur de téléphone, avec un coût
très faible. Par contre, les maquettes d’étude du phénomène de
résonance ont un coût hors de proportion avec les notions à en tirer
pour le module. C’est pourquoi, pour ce système, il convient de se
limiter au visionnage des vidéos fournies.
Les logiciels utilisés pour réaliser la simulation du vibreur de téléphone
(TD n°2) sont SolidWorks+Méca 3D ou Matlab+Simulink.
Logiciels utilisés
La lecture des vidéos (TD n°3) nécessite un "média player" qui s'
ouvre
automatiquement sous pairform@nce. Néanmoins, le formateur doit
s'
assurer de son bon fonctionnement.
Aucun
échéant
Prise en compte par les résultats collectifs attendus en fin de parcours.
39
Module ET222
Niveau des
envisageable
connaissances
Introduction à la notion temps/fréquence pour les signaux électriques
Savoir utiliser correctement un oscilloscope pour pouvoir visualiser
l'
évolution d'
un signal en fonction du temps
Expliquer la représentation temporelle et fréquentielle d'
un signal
Savoir choisir et configurer un instrument de mesure (type multimètre
numérique) en fonction du type de signal à analyser
Savoir définir une instrumentation temps/fréquence (en particulier
l'
utilisation du module FFT au sein d'
un oscilloscope numérique)
Acquérir la notion temps/fréquence à travers un cas de type
électrique
Prendre en compte la nature des signaux analysés en vue de leur
représentation fréquentielle
Bac, bac+1
3 heures
Cette répartition sera telle que l'
on ait :
- Une heure de cours présentant les notions de temps / fréquence ;
Volume horaire du module en - Deux heures de travaux pratiques afin de se familiariser avec les
présentiel
instruments de mesures (oscilloscope, générateur basses
fréquences, multimètre numérique).
En fin de module, des travaux dirigés seront à faire par le stagiaire
en toute autonomie.
CO2221 : caractériser de façon temporelle un signal électrique ;
CO2222 : caractériser de façon fréquentielle un signal électrique ;
Compétences
CO2223 : savoir élaborer un protocole de mesures ;
CO2224 : mesurer correctement en temps et en fréquence un signal
électrique.
Il s'
agit d'
un module de présentation globale du temps fréquence au
Place du module au sein du sein d'
un système donné. Ce module propre à des cas de types
parcours
électriques, apporte les bases théoriques et pratiques nécessaires
pour un cheminement correct du parcours ET22.
Au moment de la prise de connaissance du module ET222, chaque
stagiaire devra se positionner en répondant aux questions
suivantes :
Questions
pour
l’auto - que représente la valeur moyenne d'
un signal électrique ?
- que représente la valeur efficace d'
un signal électrique ?
- connaissez-vous la différence de branchement entre un voltmètre
et un ampèremètre ?
- savez vous utiliser correctement un GBF et un oscilloscope ?
Aucun en particulier si ce n'
est une bonne culture scientifique.
Si l’on attend un résultat de type expérimental, ce dernier va
dépendre en grande partie des moyens matériels (maquettes
l’issue du module
didactiques) mise en place au sein de chaque lieu de formation
Cette rubrique détaille les notions abordées au sein du module
ET222 et permet d'
accéder aux différents fichiers nécessaires pour
développer ces notions.
Dans le fichier Cours_ET222.pdf, on aborde les notions suivantes :
- Nature d'
un signal ;
-Valeur moyenne d'
un signal ;
Bases théoriques
- Valeur efficace d’un signal ;
- Fréquence ;
- Période ;
- Rapport cyclique ;
- Décibel ;
-Echelle de représentation logarithmique ;
-Instrumentation temps-fréquence ;
40
- Spectre ;
-FFT.
Dans le fichier TD_ET222.pdf, on aborde les notions suivantes :
-Exploitation de signaux expérimentaux ;
- Sonde différentielle ;
-Sonde de courant.
La correction du TD est fournie dans le fichier
Correction_TD_ET222.pdf
Dans le fichier TP_mesuresET222.pdf, on aborde les notions
suivantes :
- Générateur basses fréquences ;
- Oscilloscope numérique ;
-Voltmètre numérique.
Le fichier Correction_TP_mesuresET222.pdf contient les éléments
de correction de cette séance de travaux pratiques.
Les fichiers sont à utiliser de préférence en suivant le déroulement
de la séquence proposée dans la rubrique "activités de formation".
Cette partie présente le déroulement de séquence proposé pour ce
module.
Cours :
Le cours associé aux bases théoriques à connaître se fera en
présentiel.
La durée conseillée de cette activité est de une heure afin de
privilégier au maximum les activités pratiques.
Plan du cours
1 Aspect temporel
1-1 Différents types de signaux rencontrés en génie électrique
1-2 Rappels
1-3 La valeur moyenne d'
un signal
1-4 La valeur efficace d'
un signal
1-5 Décomposition d'
une grandeur périodique
1-6 Choix des appareils à utiliser
2 Aspect fréquentiel
2-1 Introduction
2-2 Décomposition spectrale d'
un signal
2-3 Autres définitions
2-4 Tableau de synthèse
2-5 Choix des appareils de mesures
3 Conclusions
Travaux pratiques :
Au cours de la séance de travaux pratiques l’étude
temporelle/fréquentielle de différents signaux sera effectuée en vue
d’acquérir de l’aisance dans l’utilisation des différents types
d’appareils de mesures.
La durée conseillée pour cette activité est de deux heures.
Plan des travaux pratiques
1-Présentation du générateur basses fréquences
2-Présentation de l'
oscilloscope
3-Mesure d'
une tension continue
4-Etude de signaux variables
Travaux dirigés :
Ensuite des exercices d'
application seront à effectuer par le stagiaire
en toute autonomie. La correction devra bien évidemment être
fournie au stagiaire.
Plan des travaux dirigés
Exercice 1 : étude d'
un signal carré
Exercice 2 : étude d'
un signal sinusoïdal
Exercice 3 : signaux issus d'
un variateur de vitesse
Exercice 4 : signaux issus du transgerbeur
Exercice 5 : représentation du spectre d'
un signal
Travaux pratiques complémentaires :
41
Cette partie est développée dans la rubrique "pour aller plus loin", où
des notions temps/fréquence propre à un cas de type électrique sont
abordées.
Durant cette activité pratique (durée conseillée : 2 heures), l'
étude de
la pollution harmonique introduite par des charges non-linéaires est
effectuée pour les charges suivantes :
-lampe halogène ;
- lampe à ballast magnétique ;
- lampe à ballast électronique ;
-lampe à induction.
Ce module est d'
une durée de trois heures :
-une heure doit être réservée aux notions abordées par le cours. Il
est important d'
y consacrer cette durée en présentiel car ces
notions seront abordées tout au long des autres modules
du parcours ET22
-deux heures suivantes doivent être consacrées aux activités de
travaux pratiques afin d'
approfondir de façon concrète le cours et de
privilégier l'
utilisation des appareils de mesures tels que le voltmètre
formateurs
numérique, l'
oscilloscope, le multimètre numérique.
La séance de travaux dirigés et sa correction devront être faite par le
stagiaire en toute autonomie.
De plus, il convient au formateur de prendre en compte le « passé
pédagogique » du stagiaire (enseignement en seconde ISI-ISP, SSI,
STI, BTS).
Lors de la partie "pour aller plus loin", le système didactique
HARMOCEM est utilisé et permet d'
analyser les phénomènes de
perturbations harmoniques.
Tout au long du module ET222 des logiciels suivants ont été utilisés :
-Matlab/Simulink pour élaborer les signaux, les spectres du cours et
des travaux dirigés,
-Oscillo V3.6 pour élaborer la correction du TP_mesures (utililisation
des appareils de mesures),
-FlukeView pour effectuer l'
acquisition des signaux du TP associé à
l'
étude des harmoniques de courant (rubrique "pour aller plus loin").
-Matlab/Simulink :
Utilisation du logiciel Matlab pour l'
élaboration des différents signaux
présentés au sein des parties cours et TD élaborées dans ce
module.
Logiciels utilisés
- Oscillo V3.6 :
Ce logiciel permet un apprentissage pédagogique de l'
oscilloscope
bi-courbe en le reliant à un ou deux générateurs. Ce générateur peut
être un GBF, une pile, une alimentation stabilisée, la tension EDF,
l'
alternateur de bicyclette. Les oscillogrammes obtenus sont
visualisés en temps réel sur l'
écran de l'
oscilloscope. Ce logiciel
Oscillo V3.6 a été élaboré par Serge Lagier.
-FlukeView :
Il s'
agit d'
un logiciel nécessaire pour l'
acquisition de signaux
expérimentaux dans le cadre de l'
analyse de la qualité du réseau
électrique.
Lors des travaux pratiques les mesures effectuées utiliseront
principalement :
- un oscilloscope numérique ;
échéant
- un générateur basses fréquences (GBF) ;
- un multimètre numérique.
Prise en compte par les résultats collectifs attendus en fin de
parcours.
Ce module est d'
une durée de trois heures :
- une heure doit être réservée aux notions abordées par le cours ;
- deux heures suivantes doivent être consacrées aux activités de
42
Webographie
travaux pratiques afin d'
approfondir de façon concrète le cours et de
privilégier l'
utilisation des appareils de mesures tels que le voltmètre
numérique, l'
oscilloscope, le multimètre numérique.
La séance de travaux dirigés et sa correction devront être faits par le
stagiaire en toute autonomie.
De plus, il convient au formateur de prendre en compte le "passé
pédagogique" du stagiaire (enseignement en seconde ISI-ISP, SSI,
STI, BTS).
http://www.sciences-edu.net/default.htm
http://www.fluke.com/Fluke/frfr/support/logiciels/Telechargement-dulogiciel-danalyse-de-la-qualite-du-reseau-electrique.htm
http://www.mathworks.fr/
Cette partie permet de d'
approfondir les notions tempsfréquence pour un cas particulier de type électrique.
Les stagiaires mettront en évidence la notion de
pollution harmonique en étudiant différents types de récepteurs en
l'
occurrence plusieurs lampes pour l'
éclairage domestique : lampe
halogène, lampe à ballast magnétique, lampe à ballast électronique.
Une séance de travaux pratiques est développée, et prends appui
sur la maquette didactique Harmocem commercialisée par la société
Schneider Electric.
Remarque : les activités effectuées durant ce TP peuvent très bien
s'
appliquer sans utiliser cette maquette didactique. Associés à un
dispositif de mesures annexes les récepteurs ci-dessus peuvent par
exemple être remplacés par : un vidéoprojecteur, une lampe de
bureau, une alimentation d'
ordinateur, ...
43
Module ET223
envisageable
Compétences
réel/modèle axe numérique
• Trouver un modèle mathématique correspondant au système
étudié ;
• Analyser les réponses temporelles et fréquentielles du système ;
• Ajuster les paramètres du modèle en fonctions des mesures
réalisées.
Section de Techniciens Supérieurs
3 heures
•
•
parcours
Questions pour l’autopositionnement du stagiaire
Bases théoriques
CO4.1 : identifier et caractériser les fonctions et les constituants
d’un système ainsi que ses entrées /sorties ;
CO4.3 : identifier et caractériser le fonctionnement temporel d’un
système.
Après le module de présentation du parcours.
•
•
•
équations différentielles à coefficients constants (premier et
second ordre) et transformées de LAPLACE ;
Étude mécanique niveau terminale ;
utilisation des instruments de mesure.
•
modéliser un système pluri technique.
•
•
•
•
•
•
•
•
Fonction de transfert forme canonique ;
Passage du domaine temporel au domaine fréquentiel ;
Temps de réponse ;
Temps de montée ;
Pulsation de coupure ;
Pulsation de résonance ;
mécanique élémentaire ;
physique élémentaire.
o Présentation des objectifs du module
o Présentation de l’axe X-Z GTI (fichier PowerPoint :
Présentation axe GTI) ;
o
o
o
formateurs
Système mis en œuvre
Logiciels utilisés
Matériels utilisés
Étude mécanique de l’axe X_Z (fichier PowerPoint : étude
mécanique axe gti ;
mesure sur le système (vitesse position) ;
Analyse temporelle du système (fichier PDF :
TD1_axeZ_approche_temporelle et fichier
MATLAB TP1_axeZ.mdl à compléter): Utilisation de la suite
MATLAB/SIMULINK
correction voir fichier : cor_TP1_axeZ.mdl + fiche de guidance :
fichier outil_lti_view.doc )
o Analyse fréquentielle du système (fichier PowerPoint :
TD2_axeZ_approche_fréquentielle) :
Utilisation de la suite MATLAB/SIMULINK (correction voir fichier :
cor_TP2_axeZ.mdl
•
•
•
•
axe numérique GTI + oscilloscope numérique ;
table vibrante + maquettes.
Matlab/Simulink ;
Solidworks.
•
Apporter du concret aux bases théoriques avec les supports
matériels en place.
consulter la formation de MATLAB/SIMULINK sur la plateforme
•
44
•
une maquette numérique de l'
axe, sous SOLIDWORKS (2009/2010),
est à votre disposition
pour estimer les masses et les inerties (dossier ZIP : axeZ GTI ssSW ).
45
Module ET224
envisageable
en présentiel
Compétences
parcours
Bases théoriques
formateurs
Logiciels utilisés
Utilisation des outils d’analyse basée sur la suite Matlab/Simulink
Partant d’un modèle (fonction de transfert en p, etc.)
• visualiser et interpréter une réponse temporelle (indicielle,
impulsionnelle, etc.)
• visualiser et interpréter une réponse fréquentielle (Bode,
Nyquist, Black)
Section de Techniciens Supérieurs
3 heures
•
•
CO4.1 : identifier et caractériser les fonctions et les constituants
d’un système ainsi que ses entrées /sorties ;
CO4.3 : identifier et caractériser le fonctionnement temporel d’un
système.
Après le module ET223
•
liaison système/modèle (module ET223)
• temps de réponse ;
• temps de montée ;
• valeur finale ;
• pulsation de coupure ;
• pulsation de résonance.
Phase 1
Avoir terminé le module ET22_3
Phase2 (présentiel) : initiation à Matlab
• utilisation d’un utilitaire (initiation à Matlab et aux fonctions de
transfert) fichier inimat0_22 ;
• création d’un modèle (fonction de transfert) sous Matlab ;
• analyse temporelle et fréquentielle sous Matlab (en utilisant des
commandes appropriées pour l’analyse).
Phase3
• la fonction de transfert étant déjà définie sous Matlab ;
• utilisation de l’outil LTIVIEWER afin d’analyser les réponses
temporelle et fréquentielle.
Phase4
• création d’un modèle sous Simulink (schéma bloc) :voir fiche de
guidance, fichier outil_lti_view_1 ;
• analyse avec LTIVIEWER.
Phase 5
Application 1 : axe numérique
Utilitaire axe2_2 : fichier Simulink
TD : modélisation de l’axe Z
TP : simulation sous Simulink
Application 2 : maquette sismique
•
•
•
•
•
•
sous-système axe X-Z ou transgerbeur ;
table vibrante + maquette.
Matlab/Simulink ;
utilitaire inimat0_22 : tutorial (fonction de transfert) ;
utilitaire inimat1_22 : tutorial (analyse spectrale) ;
utilitaire axe2_2.
46
•
•
oscilloscope numérique ;
PC +logiciels.
47
Module ET225
envisageable
en présentiel
Compétences
parcours
Basesthéoriques
formateurs
Étude de cas à dominante mécanique
− Relever et interpréter les signaux de la chaîne d’acquisition.
− Caractériser la chaîne d’acquisition.
Bac STI2D
3 heures
−
CO2251 : Extraire les informations pertinentes des documentations
techniques relatives aux domaines temporels et fréquentiels ;
− CO2252 : Mettre en adéquation le fonctionnement mécanique d’un
système et les signaux observés ;
− CO2253 : Comparer les signaux de commande réels et ceux du
modèle numérique ;
− CO2254 : Modifier les paramètres (réels ou numériques)
permettant d’obtenir le résultat attendu.
en entrée :
− lié aux modules ET223 et ET224 qui introduisent les bases
théoriques et pratiques nécessaires ;
− lié aux modules ET221 et ET222 qui introduisent la modélisation
numérique d’un système.
en sortie :
− lié aux modules ET227 et ET228 pour la synthèse du parcours
Suis-je capable de :
− comprendre le fonctionnement du système ;
− choisir mes appareils de mesure ;
− faire des mesures ;
− interpréter les mesures et les valider ;
− modifier des paramètres de commande, prévoir les effets de ces
modifications et les valider.
− Acquis théoriques des modules ET223 et ET224 ;
− Utilisation de Matlab/Simulink ;
− Utilisation des appareils de mesure.
Quel que soit le système mécanique, les stagiaires doivent être capables
d’établir les liens entre les signaux de commande et les valeurs de
position et de vitesse du système et ainsi caractériser la chaîne
d’acquisition et de traitement de l’information
Fréquence, période, formes des signaux, boucle comptage, codages
binaires, Grafcet.
− En temps masqué les stagiaires sont invités à préparer un TD sur
les principes d’acquisition de la vitesse et du déplacement qui
reposent sur l’emploi d’un codeur incrémental. Un corrigé ou fiche
d’autocorrection accompagne le TD.
− En présentiel, les stagiaires relèvent et interprètent (conformément
aux prévisions théoriques) les signaux délivrés par un codeur
incrémental et vérifient leurs conformité par rapport aux préavisons
théoriques.
− Ils procèdent ensuite à une mise en œuvre simulée de la chaine de
traitement des signaux codeurs pour extraire la position de
déplacement et la vitesse.
− Enfin, les stagiaires vérifient l’impact de la modification de certains
paramètres de commande sur le fonctionnement du système.
− Conseils et présentation à distance (individuellement ou
collectivement / type classe Centra) via internet en mode
synchrone ou asynchrone
− Bilan individuel des compétences et des acquis de chaque
stagiaire
− En présentiel, accompagnement des stagiaires dans la mise en
œuvre et l’accomplissement des séances pratiques
48
Ce module a été conçu dans l’optique de travailler avec le Transgerbeur.
Logiciels utilisés
échéant
Néanmoins tout autre système doté d’un codeur incrémental à 2 voies
peut être utilisé :
− système de levage didactisé ;
− formeuse de carton ;
− éventuellement un banc ou maquette moteur accouplé à un
codeur incrémental.
Remarque : En mode dégradé (une seule voie incrémentale), le TP peut
être conduit sur la chaine d’acquisition du scooter électrique, ou encore
l’anémomètre du store SOMFY.
Matlab/simulink
Oscilloscope
Poste informatique
Prise en compte des résultats collectifs en fin de parcours
49
Module ET226
Niveau des
connaissances
envisageable
en présentiel
Compétences
Place du module au sein
du parcours
positionnement du
stagiaire
Résultats collectifs
attendus à l’issue du
module
Bases théoriques
Étude de cas à dominante acoustique
- Étude des caractéristiques sonores (hauteur, timbre, harmoniques,
amplitude, spectrogramme, etc.) d'
un instrument de musique :
exemple de la guitare ;
- Étude des caractéristiques d'
absorption de différents matériaux,
application à l'
isolation acoustique (avec normes en vigueur) ;
- Étude des caractéristiques de réverbération d'
une salle (avec
normes en vigueur).
Bac STI2D
3 heures
CO2261 : Introduction au traitement de l’audio ;
CO2262 : Introduction aux problématiques acoustiques des espaces
publics clos (salles de conférences, salles de spectacles,…) ;
CO2263 : Introduction aux phénomènes d’absorption et de réverbération.
- en entrée : aux modules ET223 et ET224 qui présentent les bases
théoriques et pratiques nécessaires ;
en sortie : lié aux modules ET227 et ET228 pour la synthèse du
- parcours.
- Quels sont mes connaissances dans le domaine acoustique ?
- Suis-je capable d’installer une chaîne de transmission du son ?
- Est-ce que les notions de base du domaine Temporel/fréquentiel
sont acquises ?
- Suis-je capable de manipuler les appareils de mesure ?
- Acquis des modules ET223 et ET224 précédents (analyse
fréquentielle et temporelle) ;
- Utilisation des appareils de mesure (oscilloscope, GBF).
Les stagiaires doivent être capables de relever et d’analyser les
caractéristiques acoustiques d’une salle
Décibels, échelle de représentation (octave, logarithmique), fréquence,
période, valeur moyenne et efficace d’un signal, spectre
Le module pourra se dérouler en 2 séances d’1h30 chacune.
1ère séance :
introduction aux ondes sonores et aux instruments de musique
-
Présentation théorique :
• L’onde sonore (perception du son, condition et
vitesse de propagation, réflexion / absorption,
notion de spectrogramme),
• Caractéristique du son délivré par les instruments
de musique (hauteur, timbre, tessiture, notion de
fondamental
et
d’harmoniques,
équivalence
note/fréquence),
• Introduction au traitement du son, caractérisation
d’effets sonores ;
-
Étude pratique : relevé et interprétation de spectrogrammes de
sons produits par un instrument de musique ou la parole.
Caractérisation d’effets sonores (filtres, effets divers, …).
2ème séance :
Cette séance uniquement pratique se déroule totalement en autonomie
avec un sujet présentant un protocole à suivre et des formules à utiliser
50
afin de vérifier la conformité de la salle de cours vis-à-vis des normes
acoustiques en vigueur concernant les temps de réverbération.
Ensuite, en fonction de la salle, 2 activités sont possibles au choix :
-
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Modifier les caractéristiques de la salle en installant des matériaux
afin de la rendre conforme aux normes de réverbération ou
Mesurer l’isolation acoustique entre différentes salles de cours et
comparer les résultats aux normes en vigueur
Parallèlement, des exercices théoriques de calculs seront proposés
ainsi que la possibilité d’approfondir les connaissances de base par
l’utilisation des logiciels utilisés sur un ordinateur personnel
- Conseils et présentation à distance (individuellement ou
collectivement / type classe Centra) via internet en mode
synchrone ou asynchrone ;
- Bilan individuel des compétences et des acquis de chaque
stagiaire ;
- Une démonstration rapide des logiciels Audacity et Spectrogram
ainsi que des précisions sera effectuée avant la 1ère séance ;
- Pour la 2ème séance, le formateur s’attachera à vérifier la bonne
réalisation des mesures et la mise en œuvre des appareils.
- Instrument de musique
Salles de lycées
- Audacity .1.3.12 Beta (Freeware)
- Spectrogram V5.17 (Freeware)
- Tableur
Pour la 1re partie :
- un ordinateur équipé d’un microphone (comme celui présent dans
une webcam) et d’un haut parleur permet déjà d’effectuer
certaines manipulations, un instrument de musique étant un plus.
Pour la 2de partie :
- 1 microphone avec un préamplificateur ;
- 1 oscilloscope numérique capable d’effectuer une analyse
fréquentielle ;
- 1 générateur basse fréquence ;
- 1 amplificateur audio ;
- 1 enceinte Hi-fi ;
- matériaux isolants ;
- 1 ordinateur.
Prise en compte des résultats collectifs en fin de parcours
51
Étude et mise en œuvre d’un système de télécommunications d’entreprise
Module ET227
envisageable
en présentiel
Compétences
Être capable de :
• lister l’ensemble des informations de commande émises et reçues par
un abonné au réseau téléphonique, entre l’instant où il décroche son
combiné téléphonique pour initier une conversation, et l’instant où il
raccroche, c'
est-à-dire pendant toute la durée de prise de ligne ;
• caractériser les signaux électriques présents sur la ligne téléphonique
pendant la durée de prise de ligne ;
• visualiser, mesurer et interpréter, sur les plans temporel et
fréquentiel, les caractéristiques de ces signaux électriques ;
Ces objectifs opérationnels appliqués à la seule activité de travaux pratiques
s'
inscrivent dans l'
objectif terminal plus général, consistant à mettre en
évidence, au travers d'
activités pratiques d'
analyse spectrale de signaux
variables, le concept de dualité temps/fréquence.
Niveau BTS Systèmes Électroniques
3 heures
•
CO2271 : identifier et justifier l’organisation fonctionnelle d’un système
relevant du domaine du traitement de l’information ;
• CO2272 : Identifier, au sein d’un système relevant du domaine du
traitement de l’information, la nature, le sens de transit et la chronologie
des informations véhiculées ;
• CO2273 : définir la nature des grandeurs associées aux différentes
informations traitées par un système ;
• CO2274 : mettre en œuvre avec efficience les outils de simulation et
d’expérimentation permettant de prévoir et de visualiser les
caractéristiques électriques d’une grandeur ;
• CO2275: prévoir, dans le cadre d’une activité de conception, et à l’aide
d’un logiciel de simulation électronique, les caractéristiques fréquentielles
d’un signal variable dans le temps ;
• CO2276: visualiser et mesurer, dans le cadre d’une activité de mesure
des performances d’un système, et à l’aide d’un oscilloscope équipé d’un
module FFT ou d’un analyseur de spectre, les caractéristiques
fréquentielles d’un signal variable dans le temps ;
• CO2277: caractériser sur le plan expérimental, les comportements
temporel et fréquentiel d’un système.
En fin de parcours
52
parcours
•
Bases théoriques
Est-ce que je me sens à l’aise dans le maniement de l’appareil de
mesures oscilloscope ?
• Ai-je une idée de ce que représente la description d’un signal dans
l’espace fréquentiel ?
• Ai-je déjà visualisé, à l’oscilloscope, un spectre d’amplitude ?
• Est-ce que ça m’intéresse de savoir quelle est l’allure des signaux qui
transitent sur une ligne téléphonique ?
Aucun, dans la mesure où nous proposons aux stagiaires, en complément du
module ET222, une activité d'
auto-formation, au travers de laquelle ils
acquièrent l'
ensemble des notions auxquels ils doivent être sensibilisés, avant
de participer à l'
activité de travaux pratiques proposée en mode présentiel.
La séance doit être consacrée dans son intégralité aux aspects
méthodologiques liés essentiellement à la mesure, à l’aide d’un oscilloscope,
des caractéristiques temporelles et fréquentielles d’une tension transmise en
mode différentiel sur paire torsadée. L’objectif de la séance, dans ce
domaine, consistera à apporter aux stagiaires les savoir-faire nécessaires et
suffisants pour qu’ils puissent reproduire le TP dans leur établissement.
Module d'
auto-formation
• La corrélation information - signal électrique ;
• Les différents types de signaux électriques ;
• Les caractéristiques des signaux électriques ;
• La mesure des caractéristiques des signaux électriques ;
• La structure d'
une chaîne de traitement de l'
information ;
• Les fonctions Conversion Analogique-Numérique et NumériqueAnalogique (notions) ;
• Le développement en séries de Fourier et son application à l'
analyse
spectrale d'
un signal variable périodique ;
• Le spectre d'
amplitude d'
un signal variable périodique ;
• Le spectre de phase d'
un signal variable périodique (notions) ;
• Les notions d'
encombrement spectral ou de largeur de bande d'
un signal ;
• La notion de bande passante d'
un système ;
• La notion de filtre fréquentiel.
Activité de travaux pratiques
• Autocommutateur téléphonique d'
entreprise ;
• Le standard en vigueur en matière de téléphonie analogique ;
• Transmission sur paire torsadée en mode différentiel ;
• La notion de duplexeur en téléphonie ;
• La numérotation à fréquences vocales DTMF.
Activité d'
auto-formation préalable
Il s'
agit d'
aborder progressivement les notions dont les stagiaires auront
besoin pour effectuer confortablement l'
activité de travaux pratiques
proposée.
Nous avons privilégié une approche pédagogique inductive, en illustrant les
différentes notions abordées, à l'
aide de résultats de simulations ainsi que de
relevés d'
oscillogrammes, qui servent de prétexte à questionnement. Les
réponses à ces questions sont évidemment fournies.
Par ailleurs, nous détaillons les modes opératoires nous ayant permis
d'
obtenir ces résultats de simulation (logiciel de CAO) et ces résultats
d'
expérimentation (générateur basses fréquences + oscilloscope), afin de
donner aux stagiaires, les moyens de reproduire et prolonger ces activités
dans leur établissement.
Activité de travaux pratiques en mode présentiel
Nous apportons un certain nombre de connaissances relatives au domaine de
la téléphonie analogique. Le téléphone constitue alors le support
d'
expérimentation prétexte à la mise en évidence de la dualité
temps/fréquence, notion essentielle en matière de traitement de l'
information.
De la même façon, nous proposons une correction détaillée de cette activité
53
(suite)
mettre en œuvre
Logiciels utilisés
de travaux pratiques comportant l'
ensemble des relevés d'
oscillogrammes
réponses ainsi que les explications d'
ordre méthodologique associées, de
façon que là encore, les stagiaires puissent reproduire et approfondir cette
activité expérimentale, de retour dans leur établissement.
S’agissant d’une activité de travaux pratiques, il est nécessaire d’expliquer et
de justifier les méthodes de mesurage mises en œuvre.
Le système prétexte à l'
expérimentation est un téléphone analogique
connecté au réseau de télécommunications de l'
établissement. Il est donc
impératif, le cas échéant, de faire le nécessaire auprès des chefs de travaux,
pour qu'
ils fassent installer une ligne analogique dans le laboratoire d'
étude
des systèmes STI2D, de façon que les stagiaires puissent, dès leur retour de
formation, reproduire et prolonger leur activité de travaux pratiques.
Aucun en mode présentiel, mais il est hautement souhaitable que les
stagiaires disposent dans leur établissement ou chez eux, d’un logiciel de
CAO électronique type PROTEUS, afin d’être en mesure de reproduire les
exercices proposés en ligne au titre de l’auto-formation.
En mode présentiel : oscilloscope équipé d’un module FFT.
Par ailleurs, et pour les mêmes raisons que précédemment, il est souhaitable
que les stagiaires disposent dans leur établissement, d’un oscilloscope
équipé d’un module FFT, ainsi que de deux générateurs basses fréquences.
1. Insister auprès des stagiaires pour qu’ils fassent l’effort de répondre
aux questions posées au travers des différents documents
d’autoformation déposés en ligne.
2. Insister, en mode présentiel, sur les aspects méthodologiques, en
matière de mesurage, de façon que les stagiaires puissent, sans
problème, reproduire, terminer et approfondir le TP une fois revenu
dans leur établissement.
54
Transmission numérique entre un clavier et un ordinateur
Auteurs du module : Pascale Costa et Denis Brousse
[email protected]@ac-paris.fr
Module ET228
Acquérir des connaissances élémentaires sur la transmission
numérique de données :
Objectif(s) à atteindre
-
-
Caractériser la nature de la transmission utilisée ;
Caractériser d’un point de vue temporel et fréquentiel la
nature des signaux électriques ;
Analyser la différence entre deux normes (PS2 puis
USB) ;
Visualiser, interpréter puis décoder une information.
Ce module utilise les notions suivantes :
Prérequis des stagiaires
Niveau des
connaissances
envisageable
en présentiel
-
Certaines de ces notions ont été abordées dans le module ET234-1.
Le stagiaire pourra donc aussi s’y référer.
Bac STI2D et BTS Systèmes Électroniques
Module de 3 h
En relation avec la compétence attendue CO4.3, et les enseignements
2.3.6 et 3.2.4 du programme STI2D, l'
enseignant devra être capable
de :
-
Compétences
-
du parcours
Conseil de pédagogie
Codage (binaire, hexadécimal) ;
Utilisation de l’oscilloscope : modes de déclenchement,
mesures de temps et de fréquences.
CO2281 : identifier et justifier l’organisation fonctionnelle
d’un système relevant du domaine du traitement de
l’information ;
CO2282 :identifier au sein d’un système relevant du
domaine du traitement de l’information, la nature, le sens
de transit et la chronologie des informations véhiculées ;
CO2283 : visualiser et mesurer, dans le cadre d’une
activité de mesure de performances ou de mise en
conformité d’un système, les caractéristiques temporelles
et fréquentielles d’un signal variable dans le temps ;
CO2284 : caractériser sur le plan expérimental, les
comportements temporel et fréquentiel d’un système.
Après le module ET222.
La séance doit être consacrée dans son intégralité aux aspects
55
méthodologiques liés essentiellement à la mesure, à l’aide d’un
oscilloscope, des caractéristiques temporelles et fréquentielles d’une
tension transmise en mode commun et différentiel sur paire torsadée.
L’objectif de la séance, dans ce domaine, consistera à apporter aux
stagiaires les savoir-faire nécessaires et suffisants pour qu’ils puissent
reproduire le TP dans leur établissement.
Les critères de choix pour le module peuvent-être les suivants :
-
Questions pour l’autopositionnement du
stagiaire
-
Ai-je des bases sur les transmissions numériques en
bande de base ?
Est-ce que je sais passer du code binaire au code
hexadécimal ?
Suis-je capable d’extraire des informations dans une
trame ?
Suis-je capable de synchroniser l’oscilloscope lorsque les
signaux à visualiser ne sont pas périodiques ?
Suis-je capable d’utiliser la fonction FFT de
l’oscilloscope ?
Suis-je capable d’interpréter le résultat de la fonction
FFT ?
Introduction aux transmissions numériques
Le plan de ce document est le suivant :
-
-
Différences entre une transmission en bande de base ou
par transposition de fréquence ;
Différents types de codage (NRZ, Manchester, Miller) :
caractéristiques temporelles et fréquentielles ;
Différences entre une transmission parallèle et série ;
Transmissions synchrone et asynchrone ;
Sens de transmission.
-
Un peu d’histoire ;
Fonctionnement du clavier ;
Transmission de données entre le clavier et l’ordinateur
-
Étude simple de la transmission numérique avec la norme
PS2 (bit de start, données, parité, stop), transmission
synchrone ;
Étude d’une trame USB : transmission en mode
différentiel.
-
Corpus de connaissance
Activités de formation
Ressources sur le fonctionnement d’un clavier
Le plan de ce document ressource est le suivant :
Document Microsoft sur les Scan Code
Ce document Microsoft donne les Codes Scan des touches (set 1, set
2 et USB).
Travaux pratiques : questionnement
Ce document contient les questions du TP.
Travaux pratiques : correction
Ce document contient les réponses aux questions du TP.
L’activité permet à travers un support simple d’aborder les notions de
transmissions numériques : codage, caractérisation temporelle et
fréquentielle (durée d’un bit, fréquence de transmission, débit),
multiplexage…
Le stagiaire doit avoir lu au préalable le document introductif sur les
transmissions numériques.
L’étude pratique est en deux parties :
Le système utilisé est un clavier et un ordinateur.
56
Outils
Logiciels
Un clavier PS2 et un clavier USB avec les fils accessibles.
Un montage simple à réaliser pour la synchronisation des trames
USB.
Un oscilloscope numérique avec fonction FFT.
Si possible mais pas nécessaire : un oscilloscope avec le module
d’analyse des bus RS232, par exemple chez Tektronix (gamme MSO
2000 ou DPO2000).
Un logiciel d’analyse de trame USB : USBlyser, USB Trace, Advanced
USB Port Monitor.
Electronique et communication de Bergman, Alin,
Darrault et Garnier chez Dunod
Manuel qui aborde essentiellement le traitement des
signaux et leurs différentes représentations adaptées à la
dualité temps / fréquence. Des bonus web accompagnent
l'
ouvrage avec des fiches techniques, des simulations
sous Matlab et des exercices supplémentaires.
57
#
Solutions techniques relatives aux matériaux, à la
structure, à l’énergie et aux informations d’un système
58
59
Parcours ET23 :Solutions techniques relatives aux matériaux, à la
Module ET231
Les liaisons entre solides
Identifier et caractériser les principales liaisons entre solides dans
des systèmes mécaniques ou des structures métalliques, bois, béton
Bac STI ++
envisageable
3heures
présentiel
En relation avec la compétence attendue CO4.4, et les
enseignements 3.1.2a et 3.1.2b du programme STI2D, l’enseignant
devra être capable de :
- Caractériser une solution constructive simple sur un système ou un
Compétences professionnelles ouvrage (assemblage – guidage en rotation – guidage en translation)
visées
- Proposer des solutions constructives à partir d’un cahier des
charges.
- Etablir la relation mouvements / efforts dans un système
mécanique classique.
- Etablir la relation efforts / déformations dans une structure
métallique, bois ou béton.
Premier module du parcours ET23
parcours
Questions
pour
l’auto
l’issue du module
- Suis-je capable d’identifier et décrire un assemblage, un
guidage en rotation ou en translation dans un objet
manufacturé ou un ouvrage ?
- Suis-je capable de proposer une solution constructive
répondant à une fonction technique du cahier des
charges ?
Modélisation des liaisons (schéma – transmission des efforts –
cinématique) [ET10]
A partir d’un cahier des charges,
-
proposer une solution constructive simple ;
l’analyser ;
- vérifier le respect du cahier des charges ;
- Surfaces fonctionnelles (surfaces de liaison) ;
- Cinématique des liaisons ;
Bases théoriques
- Position d’une pièce par rapport à une autre ;
- Transmission d’effort.
- Description et analyse d’une liaison encastrement d’une éolienne
(MIP-MAP) ;
- Description et analyse d’une liaison pivot d’une éolienne
(Analyse d’un guidage en rotation par éléments roulants)
(Proposer une solution constructive respectant un cahier des
charges puis analyser cette solution avec le logiciel pyvot 0.6) ;
- Description et analyse d’une liaison encastrement dans une maison
bois.
- Présentation du module ;
- Echange entre formateur et stagiaires ;
- Présentation des fonctions techniques (Positionner une pièce
Méthodes pédagogiques à par rapport à une autre, permettre un mouvement ou non,
mettre en œuvre par les transmettre des efforts ...) et des solutions constructives associées
formateurs
(diaporama + carte mentale cf. ressources).
* Utilisation possible des bases de connaissances TPworks
(encastrements - guidage_rotation - guidage_translation)
* Apport concret avec des mallettes didactiques
60
Logiciels utilisés
Outils mobilisés,
échéant
le
Bibliographie
Webographie
(encastrement – pivot) possible (Cf. ALIRA)
- Proposer à chaque stagiaire les compléments disponibles à
distance (pairformance) ;
- Etude de cas/TP (éolienne + pousse seringue + maison bois) –
Analyse du guidage en rotation avec le logiciel Pyvot 0.6.
- Eolienne (liaison complète + guidage en rotation) (ALIRA 2250€) ?
- Ouvrage (maison BBC)
- Solidworks
- logiciels dédiés (Pyvot (guidage en rotation par éléments roulants)
Suivant les académies - Base de connaissances TPworks
cas (encastrement – guidage en rotation – guidage en translation)
Mallette : encastrement - pivot
- Utiliser des cas simples :
En mécanique classique :
- liaison pivot
- liaison glissière
- liaison encastrement (permanente ou démontable)
En structure :
- liaison pivot (articulation)
- liaison ponctuelle
- liaison encastrement
- appui simple linteau
- Mémotech Structures Métalliques (Educalivre)
- Guide du calcul en mécanique
- Guide du dessinateur industriel
- Wikipédia
- www.igus.fr (guidage en rotation sur paliers lisses / guidage en
translation)
- www.skf.com (guidage en rotation par éléments roulants
- www.henkel.com (liaisons par collage)
61
Parcours ET23 : Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale
des systèmes
Module ET232
Choix des matériaux
envisageables
présentiel
Compétences
parcours
Identifier un matériau en tant que solution à des contraintes du
cahier des charges.
Identifier l’influence du choix de matériau sur l’impact
environnemental.
Bac STI2D
3 heures
enseignements 3.1.1 du programme STI2D, l’enseignant devra être
capable de :
CO 232-1 Identifier les contraintes matériaux du cahier des charges.
CO 232-2 Identifier les caractéristiques mécaniques, électriques
…d’un matériau.
CO 232-3 Choisir un matériau en suivant une méthode structurée.
Début de parcours ET21 et Et23
-
Après le module et231 (liaisons entre solides)
- Pour un problème donné, suis-je capable de choisir un matériau ?
- Est-ce que je connais une méthode de choix de matériaux ?
Utilisation de CES édupack (ET 403)
l’issue du module
Présenter une démarche raisonnée tenant compte des contraintes
d’un cahier des charges pour choisir un matériau
0h30
o Présentation
- Présentation du module
- Fiche : Caractéristiques des matériaux (indice de
performance)(propriétés mécaniques, électriques,
thermiques – masse volumique – limite élastique –
module d’Young
- Fiche ou prérequis : Classification et désignation des
matériaux => Base de données CES
0h30
-
1h00
Utilisation de CES 2010 (1_getting_started_fr.pdf)
o Etude de cas 1 :
$ Eolienne
Evaluer les contraintes mécaniques d’une pale et du mât.
Choisir des matériaux à l’aide de CES2010
1h00
o Etude de cas 2 :
$ Maison BBC
o Synthèse :
formateurs
Fiche : Démarche d’optimisation d’un choix
- Echanger entre les stagiaires et le formateur ;
- proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les
concepteurs et/ou le formateur à étudier à distance ;
- Suivi d'
un tutoriel CES2010 (bien démarrer avec CES2010)
"Présentiel ou à distance avant le démarrage du module"
- Démarche inductive à partir d’une étude cas et d’une
62
Logiciels utilisés
problématique (exemple : pale et mât d'
éolienne).
-
Eolienne
(exemple TP servar)
-
Maison BBC
CES 2010 edupack
échéant
Bibliographie ...
Webographie ...
Pour aller plus loin ...
63
Parcours ET23 : Solutions techniques relatives aux matériaux, à la
Module ET233
Exploitation des d’énergies renouvelables
Découvrir des différentes formes d'
exploitations des énergies
renouvelables autour d'
activités pratiques
connaissances Bac STI2D
Niveau des
envisageables
Volume horaire du module en 3 heures
présentiel
enseignements 1.2.3b, 1.2.3c, 1.2.3e du programme STI2D,
l'
enseignant devra être capable de :
• CO233-1 : identifier les différents types d'
énergie, les
quantifier
visées
• CO233-2 : Savoir réaliser un bilan énergétique
Le module ET 233 est en relation avec les compétences visées dans
les enseignements 1.2.3f qui seront traitées dans le module ET 2341.
(Montrer l'
action de l'
information sur la maîtrise de l'
énergie)
Place du module au sein du Avant le module :
parcours
ET234-1 : Optimisation de la gestion de l'
énergie
Est-ce que je connais les formes exploitées des énergies
renouvelables ?
Est-ce que je sais décrire le fonctionnement d’une éolienne ?
Est-ce que je sais décrire le fonctionnement d’une pompe à
Questions
pour
l’auto chaleur ?
Qu’est ce qu’un système de stockage ?
Quelles sont les différentes formes de l’énergie ?
Est-ce que je connais les termes : travail, énergie, puissance, …
Est-ce que je connais les premier et deuxième principes de la
thermodynamique ?
Notions d’énergétique, travail, puissance, rendement.
A partir d’un produit, le groupe de stagiaires doit produire une étude
de cas où les élèves doivent réaliser le bilan énergétique d’une
l’issue du module
installation d’exploitation d’énergie renouvelable.
Bases théoriques
Aucun
En distanciel :(2 heures maximum)
formation asynchrone tutorée d'
une durée maximum de 2 heures
selon l'
auto-positionnement du stagiaire. Ce distanciel est
nécessaire aux apports de connaissances théoriques et à la
réalisation des exercices d'
applications.
Pendant cette phase, des contacts par courrier électronique sont
possibles avec les formateurs.
• Présentation des différentes formes d'
énergies exploitées
(.pps)
• Introduction à la thermodynamique (introduction de la
chaleur, du travail et du vocabulaire) (.pps)
En présentiel :(3 heures)
o Présentation du module (30 minutes)
• Prise de contact avec les stagiaires pour l'
individualisation de
l'
activité en présentiel en fonction des apports de
connaissances du distanciel.
o Etude de cas (1,30 heure) :Pompe à chaleur didactisée
Problématique : Vérifier le COP réel de la PAC didactique.
• Appréhender le fonctionnement d'
une PAC
• Appréhender le modèle thermodynamique associé
• Mesurer le COP réel de la PAC
64
Fiche ressource (Présentation d’une PAC et des principes
thermodynamiques)
o Etude de cas (1 heure) :Module d’éclairage Luméa
Problématique :
• Recherche des critères d'
appréciations liés aux fonctions de
service du produit qui vont dicter l'
implantation du Luméa.
• Vérifier l’autonomie du Luméa.
Fiche ressource (Dossier technique du Luméa)
o Synthèse de l'
activité en présentiel
Objectif : bilan des activités au regard du programme STI2D.
Méthodes pédagogiques à - Echanger entre les stagiaires et le formateur ;
mettre en œuvre par les - proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les
formateurs
Logiciels utilisés
Tableur
Pompe à chaleur SPEN
échéant
Bibliographie ...
Webographie ...
Il sera fourni aux stagiaires des documents complémentaires à la
thermodynamique (cours et exercices)
65
Parcours ET23 : solutions techniques relatives aux matériaux, à la
structure, à l'
énergie et aux informations d'un système
L'
optimisation de la gestion de l'
énergie
Module ET234-1
Acquisition traitement et codage de l’information
Etre capable de mettre en œuvre une chaîne d’acquisition et de
traitement logiciel.
connaissances Bac STI2D
Niveau des
envisageable
Volume horaire du module en 3 heures de TP
présentiel
En relation avec la compétence attendue C044, et les
enseignements 3.2.3, 3.1.4a et 3.1.4.d du programme STI2D,
l’enseignant devra être capable :
C023411 : savoir acquérir un signal électrique représentatif d’une
grandeur physique.
C023412 : être capable d’adapter le signal issu du capteur à la
visées
chaîne d’information en utilisant une bibliothèque logicielle
graphique.
C023413 : mettre en œuvre un système de traitement de
l’information, à partir d’une bibliothèque graphique.
C023414 : connaître les différents types de codages de l’information.
Après les modules :
- ET233 : exploitation des énergies renouvelables.
- ET210 : acquérir les états d'
un système.
parcours
Avant le sous module :
- ET2342 : transmission de l’information.
- Quelles sont mes connaissances sur l’architecture de la chaîne
d’acquisition (capteur, conditionnement, adaptation, conversion) ?
- Qu’est ce qu’un capteur ? Est-ce que je suis capable d’interpréter
les principales caractéristiques d’un capteur ? Est-ce que je fais la
différence entre une grandeur mesurée et une grandeur
d’influence ?
- Qu’appelle-t-on un conditionnement de capteur ?
- En quoi l’adaptation est-elle nécessaire ?
- Quelles sont les solutions technologiques qui permettent d’acquérir
une information analogique pour un système numérique ?
Questions
pour
l’auto
-Quelles sont mes connaissances sur les informations :
- Binaires
- Numériques
- Analogiques
- Quelles sont mes connaissances sur le codage des
informations numériques :
- Binaire, hexadécimal, ASCII, correction
- Est-ce que je maitrise les fonctions logiques élémentaires et leurs
différentes représentations ?
- Est-ce que je fais la différence entre la logique combinatoire et la
logique séquentielle.
Notions en physiques et électricité.
l’issue du module
Bases théoriques
66
Distanciel asynchrone (3x3h maximum selon l’auto positionnement
du stagiaire) : apports de connaissances théoriques et exercices
d'
applications. Contacts possibles par courrier électronique avec les
formateurs.
Acquisition de l’information (3h maximum) :
- Diaporama sur la chaine d’acquisition renvoyant à des
cours théoriques.
- Exercices d’applications et QCM d’autoévaluation.
Traitement de l’information (3h maximum) :
- Cours sur la logique combinatoire et séquentielle.
- Exercices d’applications et QCM d’autoévaluation.
Codage de l’information (3h maximum) :
- Cours sur la numération et les codes.
- Exercices d’applications.
Présentiel (3h) : étude de cas sur une régulation simple d'
une
pompe à chaleur.
A l’aide d’un logiciel dédié de programmation graphique :
- Etude de la mise en œuvre d’un programme de régulation
d’une pompe à chaleur.
- Mise en œuvre d’un conditionnement de capteur de
température
- Mise en œuvre d’un programme de régulation d’une pompe
à chaleur.
formateurs
Relevés d’une trame RS232 avec un oscilloscope et
exploitation des résultats.
Pompe à chaleur SPEN instrumentée, avec passerelle KNX
Logiciels utilisés
Outils mobilisés,
échéant
le
http://www.spen-systemes.fr/e-gte-batiment/e-pompe-a-chaleur.html
Logiciel dédié de programmation graphique : LOGO de Siemens en
version gratuite d'
évaluation.
- Pc équipé des logiciels LOGO, hyperterminal (ou comtools)
cas - Maquette didactisée de la PAC
- Oscilloscope et maquette permettant le relevé d'
une trame RS232
L’appropriation du système pour ce module est rapide car c’est le
même support que le module antérieur ET233 : exploitation des
énergies renouvelables. Il n’est pas nécessaire de disposer du
système pour dispenser le module, il faudra juste prévoir un système
de secours (PC par exemple) pour le relevé de trame RS232.
67
Bibliographie
Webographie
Les trois activités pédagogiques en distanciel
obligatoirement être effectuées avant le TP en présenciel.
doivent
68
structure, à l'
énergie et aux informations d'un système
Optimisation de la gestion d’énergie
Module ET234-2
Transmission de l'
information, réseaux et
Internet
envisageables
en présentiel
Compétences
parcours
à
l’issue du module
-Identifier les différents éléments d’une architecture de réseau :
nœuds, liens & flux.
- Analyser quelques flux informationnels transportés par les
Réseaux Numériques (RN) Ethernet et Internet.
DUT Réseaux et Télécoms : Semestre 1 UE3 (voir http://www.iutrt.net/)
3 heures
CO2342 : Être capable d'
enseigner la partie 3.2.4 du programme
élève :
« Transmission de l'
information, réseaux et Internet »
Fin de parcours ET23 et ET21, pour comprendre l'
enrichissement
par un réseau des usages de certains OT (Objet Technique)
étudiés en ET23 et ET21, devenant ainsi des OTC (Objet
Technique Communicant).
Suis-je capable de citer des exemples de nœuds, liens et flux
d'
un Réseau Numérique (RN) ?
PR214 : Organisation fonctionnelle d'
une chaine d'
information
(2.1.2 du programme élève).
PR234-1 :
- Représentations symboliques (2.2.2 du programme élève) :
partie « représentations associées au codage de l'
information :
variables, encapsulation des données » ;
- Traitement de l'
information (3.1.4 du programme élève) : partie
« codage » ;
AUTRES : Etude d'
OT (Objet Technique) pouvant communiquer :
- Maison, éventuellement HQE
- Panneaux Photovoltaïques (avec boitier Fronius et son serveur
Web embarqué)
- Chauffe-eau solaire (avec son serveur Web et son automate
Schneider avec un port Ethernet)
1. Compléter le TD couplé au cours (voir ci-dessous)
2. A faire dans le module commun : « Production stagiaires ».
Un groupe de 4 stagiaires, de formation initiale différente,
réalisera des activités de Travaux Pratiques pour une classe de
Terminale STI2D.
Les thèmes de ces TP seront :
- Analyse de flux Ethernet/IP/TCP/HTTP entre 2 OTC à l'
aide du
logiciel Wireshark. (3.2.4.2.d & 3.2.4.2.e du programme élève) ;
- Paramétrage d'
un routeur ou d'
un modem-routeur (X-Box)
(3.2.4.2.g du programme élève).
Étude de cas :
Les Réseaux Numériques (RN) :
- Ethernet ;
- Internet et ses différents services (Web, messagerie, etc.).
I. Cours (diaporama) : « Découverte des réseaux ».
69
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Bibliographie ...
II. TD ponctuels en fonction de l'
avancé du cours « Découverte
des réseaux ».
Exemples :
• Généralités :
- après la mise en situation des RN, compléter les différentes
fonctions étudiées par les disciplines participant à ceux-ci.
- après avoir cité des exemples de réseaux en fonction des flux
transportés, compléter le tableau nœuds/liens.
- compléter le tableau de recherche historique sur les réseaux de
communication par propagation (3.2.4.2.b - multiplexage - du
programme élève).
- compléter le tableau sur les différents types de RN.
- compléter le tableau sur les différentes interfaces entre les RN
et les nœuds/OTC (3.2.4.2.c du programme élève).
- compléter le tableau OSI en fonction des protocoles Ethernet et
ceux en usage dans le réseau Internet (3.2.4.2.d du programme
élève).
• Couche Physique (OSI 1) :
(3.2.4.2.a du programme élève)
- compléter le tableau des modulations utilisées par certains RN.
• Couche Liaison (OSI 2) : Ethernet (classe de Première)
(3.2.4.2.d & e du programme élève)
- Rechercher l'
adresse MAC d'
un OTC ;
- Rechercher la version du protocole Ethernet (V2 ou 802.3)
utilisée par cet OTC.
• Couche Réseau (OSI 3) : IP (classe de Terminale)
(3.2.4.2.d & e du programme élève)
- Rechercher l'
adresse IP d'
un OTC ;
- Rechercher la version du protocole IP (IPv4 ou IPv6) utilisée par
cet OTC ;
- Mettre en œuvre la commande « PING ».
• Couche Transport (OSI 4) : TCP/UDP (classe de
Terminale)
(3.2.4.2.d et g du programme élève)
- Rechercher les numéros de ports de certaines applications ;
- Expliquer le fonctionnement d'
un pare-feu.
- Présenter le module et le cours en présentiel (diaporama)
- Échanger entre les stagiaires et le formateur lors des TD.
- Proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les
Les Réseaux Numériques (RN) Ethernet & Internet et ses
différents services (Web, messagerie, etc.).
Pour analyser des protocoles de Réseaux Numériques (RN) :
Wireshark(www.wireshark.org)
Auto-évaluation par un QCM, à l'
issue du module.
-Les réseaux. ATTENTION : sortie 7e édition (2011) début
décembre 2010
Auteur : Guy PUJOLLE ; Éditeur : Eyrolles ; Édition 2008 (6e
édition) ;1100p.
- Découverte des réseaux par la systémique.
Auteur : Yves NARBONNE ; Éditeur : Hermès Lavoisier ; Date de
parution : 07-2006 ; 218p.
70
Webographie ...
- Transmission et Réseaux Informatiques.
Auteurs : Stéphane LOHIER & Dominique PRESENT; Édition
Dunod ; Date de parution : 06-2010 (5e édition) ; 304p ; avec TD
corrigés.
- Le réseau Internet.
Auteurs : Stéphane LOHIER & Aurélie QUIDELLEUR ; Édition
Dunod ; Date de parution : 08-2010 ; 375p ; avec TD corrigés et
TP en ligne.
- Infotech. English for computer users.
Author :RemachaEsteras ; Publisher : Cambridge University
Press ; 4 edition (April 21, 2008) | Language: English | ISBN-10:
0521702992
Généralités :
http://www-public.int-evry.fr/~maigron/Internet/Applications.html
http://www.cite-telecoms.com/fr/accueil-cite-des-Telecoms
http://uuu.enseirb.fr/~kadionik/telecom/telecom.html
http://reseau.developpez.com/cours/#reseau
Adresses MAC : http://www.frameip.com/ethernet-oui-ieee/
Adresses IP
:http://www.domaintools.com/&http://www.geoiptool.com/
Ports TCP/UDP :http://www.spytech-web.com/portsecure.shtml
Protocoles :http://www.protocols.com/protocols.htm
Wireshark :
http://www.wireshark.org/
http://www.openmaniak.com/fr/wireshark_use.php (tutoriel)
Glossaire :
http://wallu.pagesperso-orange.fr/
- Ethernet : recherche sur les VLAN (VirtualLAN)
- IP : recherche sur IP version 6 (IPv6)
- ….
71
structure, à l’énergie et aux informations d’un système d’un système
La réduction des pertes énergétiques
Module ET235
Mettre en évidence différents paramètres intervenant dans la
réduction de pertes énergétiques d’un système
Bac STI2D
envisageable
3heures
présentiel
Être capable de :
CO235-1 : Déterminer de façon qualitative les éléments participant à
l’efficacité énergétique d’un système
CO235-2 : Choisir un système adapté répondant au mieux aux
contraintes
Compétences
CO235-3 : Mettre en œuvre des outils de simulations dédiés au
domaine abordé
CO235-4 : Relever et expliquer les résultats obtenus lors d’une
simulation suivant un mode de fonctionnement déterminé
Ces compétences participent à la mise en œuvre de celles du
référentielle : CO21, CO32, CO41, CO42, CO51, CO52, CO53,
CO63
Place du module au sein du Effectué à la suite du module ‘’choix des matériaux’’ ET232 et en
parcours
parallèle du module ET211
- Qu'
est-ce que la thermique ?
- Qu'
est-ce que la thermodynamique ?
- Quelles sont mes connaissances dans ces domaines ?
- Quelles sont mes connaissances liées à l'
énergétique dans
l'
habitat ?
- Quelles sont mes connaissances sur les différents types de
ventilations au sein d'
une habitation ?
- Quelles sont mes connaissances sur les modes de production
d'
énergie ?
- Qu'
est-ce que la production d'
énergie par cogénération ?
Les connaissances seront abordées durant la formation.
- Carte mentale sur le sujet du module
Résultats collectifs attendus à - Création d’un parcours qui prendra appui sur l’ensemble des
l’issue du module
modules suivis, avec comme objectif de réaliser un TP qui sera
employer avec des élèves de STI2D
Bases théoriques
Approche de la thermique et de la thermodynamique
En présentiel :
1 - Présentation du module
2 - Réflexion mener avec les collègues (brainstorming) sur les
différentes solutions sur la réduction des pertes énergétiques dans
les différents champs (EE, AC, ITEC, SIN) avec édification d’une
carte mentale (20 min)
3 - Présentation des 2 systèmes qui vont servir de support à la
formation (5 min)
4 - Thème 1 : (1h20)
a - Présentation des différentes solutions de traitement de l’air d’une
habitation (10 min)
b - TP découverte (inductif) en 3 parties
i/ A l’aide du logiciel solidworks et du module ‘’flow simulation’’,
72
analyse de différents paramètres (surface d’échange thermique,
matériau de l’échangeur, débit volumique, type de circulation des 2
fluides) influents l’efficacité énergétique du système
ii/ Evaluation des pertes de charges
iii/ Détermination de la température à partir de laquelle
énergétiquement une VMC double flux, n’est plus justifier par rapport
à une VMC simple flux.
c/ Synthèse et apports théoriques sur l’efficacité énergétique d’une
VMC
5 - Thème 2 : (1h20)
a – Présentations :
i/ de la production d'
énergie par cogénération
ii/ d'
un système de production par turbine à gaz
b - Application (TP inductif)
i/ Étude de l'
influence de la température de l'
air sur l'
efficacité
d'
une turbine à gaz simple puis munie d'
un régénérateur
ii/ Tracé des cycles thermodynamiques et comparaisons des 2
cas entre eux et avec celui du cycle de Carnot
iii/ Étude de l'
intérêt d'
une récupération de chaleur pour de la
production d'
eau chaude sur l'
efficacité globale du système
A distance :
1 - Présentation du module
2 - Réflexion mener avec les collègues tour à tour (brainstorming) sur
les différentes solutions sur la réduction des pertes énergétiques
dans les différents champs (EE, AC, ITEC, SIN) avec édification
d’une carte mentale (20 min)
3 - Présentation des 2 systèmes qui vont servir de support à la
formation (5 min)
4 – Présentation des thèmes 1 et 2 (30 min)
a - Présentation des différentes solutions de traitement de l’air d’une
habitation
b – Présentations :
i/ de la production d'
énergie par cogénération
ii/ d'
un système de production par turbine à gaz
5 - Mise en application sur les thèmes abordés : (asynchrone)
Note : la mise en œuvre sera effectuée personnellement via la
lecture des guides d'
études et de l'
aide des animations flash
associés à chaque thème
- Présentation du module dans le parcours
- Réflexion mené avec les collègues sur les différentes solutions
Méthodes pédagogiques à permettant la réduction des pertes énergétiques dans différents
mettre en œuvre par les domaines
formateurs
- TPs inductifs
- Formalisation
- Rappeler et/ou proposer les compléments disponibles
- VMC double flux virtuelle sous solidworks et flow simulation
- Modèle virtuel d’une cogénération par une turbine à gaz
- Solidworks avec Flow simulation
- Calcul de conduites aérauliques
Logiciels utilisés
- Thermoptim (http://www.thermoptim.org)
- Traitement de texte et tableur
73
échéant
Bibliographie
Webographie
Auto évaluation et auto critiques par la cohérence des résultats
Il est préférable de suivre l’organisation pédagogique prévu pour ce
module
Les simulations sur la VMC sont réalisées dans un mode ‘’dégradé’’
pour ne pas générer des fichiers trop volumineux. Il est possible de
relancer les calculs (avant la formation avec les collègues car cela
peut prendre une dizaine de minutes). Explications placées sur
pairformance
http://www.thermoptim.org
http://www.thermoptim.org , approfondissement des connaissances
en thermiques et thermodynamiques par des séances
d’autoformations intégrés.
http://www.fiabitat.com/ (des conseils et des exemples)
http://www.france-air.com/ (fabricant avec logiciel et documentations
techniques)
http://www.thermexcel.com/ (possibilité d’acheter des feuilles de
calcul sur les pertes de charges des circuits aérauliques et notes de
calcul disponibles)
http://www.helios-fr.com/ (logiciel gratuit et simple d’utilisation sur les
pertes de charges aérauliques)
http://www.mecaflux.com/ (divers logiciels de mécanique des fluides
et notes de calcul disponibles)
http://www.acqualys.fr/ (conseil d’installation)
http://www.energieplus-lesite.be/ (site très riche en exemple et
calculs)
http://climatisation.online.fr/ (abaque de pertes de charges)
74
Module ET236
Couplage des sources d’énergie
Identifier les différents types de structures d’association de
transformateurs et de modulateur d’énergie des systèmes multi
sources ou hybride.
envisageables
présentiel
Compétences
Bac STI2D
parcours
3 heures
enseignements 3.1.3a et 3.1.3b du programme STI2D, l’enseignant
CO 236-1 Analyser la structure fonctionnelle d'
un système
multisource ou hybride
CO 236-2 Identifier les constituants nécessaires à l'
hybridation ou au
couplage des sources d'
énergie
CO 236-3 Préciser la nature des énergies mises en oeuvre
CO 236-4 Expliciter les flux d'
énergie
CO 236-5 Déterminer les propriétés necessaires de réversibilité des
constituants
CO 236-6 Faire le bilan énergétique du système, évaluer la
contribution de chaque source
Fin de parcours ET21 et ET23
-
Questions pour
l’autopositionnement du
stagiaire
l’issue du module
Permettra de faire le bilan des différentes solutions
techniques vues précédemment.
Permettra de faire le bilan des constituants vus lors du
parcours ET21.
- Solutions techniques (M 233 – 235)
- Constituants (M211 – 212)
Tracer le schéma fonctionnel d’un véhicule hybride.
1 / Présentation du module (0h30).
- Discussion - coordonnée par le formateur - sur la problématique
multi source
- Elaboration d'
une carte mentale à partir des réflexions des
stagiaires (prévoir une carte de synthèse - si besoin)
2 / Problématique relevant des transports (1h30)
Les véhicules hybrides
2.1 / Généralités (discussion coordonnée)
- Diaporama "Ressources" & vidéo
Lexus (http://www.lexus.fr/range/rx/hybrid-technology/how-hybridworks/hybridmovie.aspx?flashvars=movieMode:video|preloadertype:
standard_light&Wt.ti=Play_Video)
- Présenter le système série
Identifier la fonction des constituants (vocabulaire chaîne
d'
énergie)
- Présenter le système parallèle
75
Dégager les modes de fonctionnement (en fonction des
conditions de conduite) et identifier en conséquence les différents
flux d'
énergie, préciser la nature des énergies mises en oeuvre
- Dégager les avantages et les inconvénients des deux systèmes.
2.2 / Etude d'une solution
Support : Toyota Prius
2.2.1 / Architecture fonctionnelle et flux d'énergie
- Effectuer une recherche webographique
S'
appuyer en particulier sur les PDF du
site http://www.hybridsynergydrive.com/fr/mechanism.html)
- Etablir l'
organisation fonctionnelle correspondant à la Prius
- Dégager le(s) mode(s) de fonctionnement spécifique(s) à ce
système à l'
aide du simulateur "Toyota".
- Identifier les différents flux d'
énergie correspondants
- Elaborer / compléter un schéma bloc par mode
2.2.2 / Focus mécanique
Le train épicycloidal au sein du système "véhicule hybride"
- Utiliser l'animation flash "edumeca.free"
Comprendre l'
inversion du sens de rotation du planétaire lié à
la MS1 (auxiliaire) dans des conditions données
- Utiliser le simulateur "Toyota"
Obtenir un mode fonctionnement particulier, "piloter" la Prius
(frein, acc. mode), vérifier les flux d'
énergie, l'
évolution du niveau de
charge batterie, les vitesses et sens de rotation des éléments du
train épicycloidal
2.2.3 / Simulation (à creuser!)
- Utiliser Matlab/Simulink, compléter un schéma bloc pré-établi
sous Simulink
- Etablir le bilan énergétique du système (dans un mode de
conduite particulier), évaluer la contribution de chaque source (à
creuser!)
- Comprendre les propriétés nécessaires de réversibilité des
constituants (en particulier machines synchrones & convertisseurs
associés) (à creuser!)
2.3 / Comparaison avec d’autres véhicules, d’autres formes
d’hybridation
- Effectuer un travail de recherche (web, ...) en particulier sur
l’hybridation type « Wheel » (moteurs électriques directement
implantés sur les roues non motrices)
2.4 / Diaporama "Synthèse"
3 / Problématique relevant de l'habitat (1h00)
Production d'
Eau Chaude Sanitaire (ECS) multi source
3.1 / Généralités
- Diaporama les différents types de structures
3.2 / Etude d'une solution
Support : Installation ECS Lycée P. Vincensini Bastia
76
3.2.1 / Architecture fonctionnelle et flux d'énergie
Dégager les différents modes de fonctionnement en fonction des
conditions climatiques
A chaque fois, faire apparaître les différentes énergies mises en
jeu, ainsi que les flux.
3.2.2 / Focus sur le préparateur à thermosiphon
Exploiter la documentation technique, dégager les caractéristiques
essentielles permettant le couplage des sources
Elaborer un document à destination des élèves.
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Bibliographie ...
Webographie ...
3.2.3 / Etude de cas - Analyse des données de télé-suivi
A partir des données de télé-suivi de l'
installation de Bastia, et pour
plusieurs périodes significatives au long de l'
année :
Récupérer les données dans un tableur, tracer les courbes
(lesquelles?)
Exploiter, interpréter les tracés
- Echanger entre les stagiaires et le formateur ;
- proposer à chaque stagiaire les compléments proposés par les
- Mettre en place une carte heuristique autour de la problématique
multi source (une carte d’exemple sera mise à disposition du
formateur mais elle ne constituera pas une réponse)
- Rendre les stagiaires acteurs de la formation par des activités
pratiques (utilisation d’une animation flash, d’un simulateur …)
Système énergétique multi source et hybride
-
Prius TOYOTA
-
Production d'
Eau Chaude Sanitaire multi source
Matlab/simulink ??
Simulation (hybride)
Animation flash éduméca.
Simulateur du site : http://prius.ploki.info
http://www.lavoiturehybride.com/info/fonctionnement-voiture-hybride
http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/developpementindustriel/moteurs/vehicules-hybrides__1
(http://www.lexus.fr/range/rx/hybrid-technology/how-hybridworks/hybridmovie.aspx?flashvars=movieMode:video|preloadertype:
77
standard_light&Wt.ti=Play_Video
http://www.hybridsynergydrive.com/fr/mechanism.html
78
%
Modèle de comportement d’un système
79
80
Parcours ET24 : Modèle de comportement d'un système
Module ET241
Principes de modélisation
•
•
•
Acquérir les connaissances théoriques (2.3.1 à 2.3.6)
Acquérir une culture technologique pluridisciplinaire
Réaliser le modèle d'
un système (ou d'
un sous système)
simple
envisageable
Niveau 3 : Maitrise
en présentiel
6 heures
Compétences
Modélisation de systèmes pluritechniques
parcours
Début de parcours
Parcours ET 24
• Ai-je une culture technologique pluri disciplinaire ? si non passage par
ET10 et ET245 « Ressources théoriques »
• Suis-je capable d’exploiter (lecture) un modèle Volumique dans
Solidworks ? si non passage par ET10
ET10
Elaboration d’un modèle pluritechnique
Bases théoriques
Principes de modélisation comportementale des systèmes (notions de
modèle de comportement, paramétrage, méthodes de modélisation…)
Etudes de cas sous Pairform@nce :
• Présentation des systèmes ;
• Elaboration de modèles ;
• Tests de paramétrage sur des modèles Simulink ;
• Modélisation et test de paramétrage sur structure INVENTOR / RDM
Le Mans.
formateurs
• Présentation générale des notions nécessaires à la modélisation ;
• Illustration par quelques exemples de modèles de comportement de
composants de systèmes ;
• Présentation de modèles de comportement réalisés avec Simulink.
• Attacheur de végétation PELLENC AP25 ;
• Structure de pont roulant ;
• Etude thermique d’une paroi.
Logiciels utilisés
échéant
Matlab r2010b - Simulink – Simscape – SimMechanics
Solidworks (2005 ou plus)
Topcased (facultative) – RDM Le Mans - SOLIDWORKS
Néant
Bibliographie
Documents constructeurs de composants
81
Webographie
Divers liens internet donnés dans les documents.
82
Module ET242
envisageable
en présentiel
Compétences
parcours
Initiation Matlab-Simulink-Solidworks
•
•
•
•
Initiation à Matlab ;
Initiation à Simulink ;
Initiation à Simscape ;
Mise en œuvre du lien Simmechanics Link (Solidworks vers
Matlab/Simulink).
Niveau Initiation
4 à 6 heures
Néant
Avant le module ET243
Ai-je une Connaissance des outils numériques de modélisation dans
Questions
pour
l’auto
l’environnement Matlab/Simulink ?
Suis-je capable d’élaborer un modèle Volumique dans Solidworks ?
-Logiciel de D.A.O. Solidworks (Tutoriel « pour commencer » lecon 1 et
lecon 2 minimum)
-ET10
Néant
Bases théoriques
Néant
Activités dirigées intégrées sous Pairformance (fichier html ;
présentation ; document texte)
Introduction magistrale-Présentation générale
Activités d’initiation sur PC (travail dirigé)
Activités d’applications sur les différentes technologies sur PC (travail
formateurs
dirigé)
Pas de système
Logiciels utilisés
Solidworks2009- Matlab r2010b-SimMéchanics-links
Outils mobilisés, le cas Salle info
échéant
Double écran conseillé
Néant
Bibliographie
Users Guides
Webographie
Site Mathworks
Forum d’échange Site Mathworks
83
Module ET243-1
Simulation Comportementale- Modèles Matlab- Solidworks
•
•
Niveau des
connaissances
envisageable
en présentiel
Compétences
du parcours
positionnement du
stagiaire
Résultats collectifs
module
Bases théoriques
formateurs
•
•
Prendre en main Matlab/Simulink ;
Prendre en main le lien Simméchanics Link (Solidworks vers
Matlab/Simulink ) ;
Utiliser des Blocksets "Simscape" dans Simulink ;
Concevoir des modèles pluritechnologiques dans
l'
environnement Matlab/Simulink.
Niveau 3 : Maitrise
12 heures
Modélisation de systèmes pluritechnologiques dans l’environnement
Matlab/Simulink
Avant le module de validation de performances
Ai-je une culture technologique pluri disciplinaire ? si non passage
par Principes de modélisation et ET10 ;
Suis-je capable d’élaborer un modèle Volumique dans Solidworks ?
si non passage par ET10.
Logiciel de D.A.O. Solidworks (Tutoriel « pour commencer » leçon 1
et leçon 2 minimum) ;
ET10.
Elaboration d’un modèle pluritechnologique utilisant les BlokSets de
Simscape
Connaissance des différentes technologies couramment utilisée dans les
systèmes automatisés
Activités dirigées intégrées sous Pairformance (fichier html ; présentation ;
document texte)
Introduction magistrale-Présentation générale ;
Activités d’initiation sur PC (travail dirigé) ;
Activités d’applications sur les différentes technologies sur PC
(travail dirigé).
84
Borne escamotable ERM
Kit photovoltaïque ERM
Maquette thermique
Logiciels utilisés
échéant
Conseils pour le
formateur
Bibliographie
Webographie
Néant
Users Guides
Site Mathworks :http://www.mathworks.fr/
Forum d’échange Site Mathworks :
http://www.mathworks.com/company/events/webinars/index.html?language=fr
85
Module :
ET243-2
Analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale des systèmes
Parcours: ET24:Modèle de comportement d'
un système
ET243-2:Approche expérimentale
Durée totale du parcours : 6 heures (sans la partie: plans d'
expériences + 6 heures)
Objectif :
- Identifier par une série de mesures, les paramètres intrinsèques d'
un système dans
le but de construire un modèle de connaissance simulé sous un logiciel tel que
Matlab.
- Construire un modèle de comportement par une série de mesure.
- Utiliser un plan d'
expérience pour structurer et conduire les essais
Pré requis des stagiaires :
- Module de formation ET241.
- Parcours ET10
Place du module au sein du parcours :
- Ce module doit être précédé du module ET241
- Il est conçu pour être abordé via des études de cas communes avec le parcours
ET243-1. Chaque étude de cas précisant son organisation propre au sein du
parcours
- Il doit précéder le module ET244 : Validation de performance
Niveau de connaissances envisageables :
- Modélisation et identification des paramètres dynamiques d'
un axe motorisé
- Distinction entre modèle de connaissance et modèle de comportement. Analyse des
écarts
- Mise en œuvre d'
un modèle Matlab/Simulink
- Plans d'
expériences complets à deux niveaux
Conseils pédagogiques :
Ce module est intrinsèquement lié au module ET243-1. En effet ce module doit être abordé au travers des
études de cas proposées dans les activités. Ces étude de cas sont communes avec le module simulation
comportementale
(Borne
ERM,
Modélisation
thermique
d'
une
maison,
Axe
motorisé)
Il est souhaitable de choisir en concertation avec les enseignants en formation les étude abordées. Voici
quelques critères de choix :
•
Ces deux modules ne visent pas à augmenter les savoirs théoriques des enseignants, il faut donc essayer
de choisir une étude qui rentre dans le champ de compétence de l'
équipe formée.
•
Si possible choisir une étude basée sur un système disponible dans l'
établissement afin d'
envisager le
passage du simulé au réel
•
Prendre en compte la possibilité de réutiliser le travail réalisé par l'
équipe formée auprès des élèves dés la
rentrée prochaine.
Outils : Matlab, Excel, …
Supports : Un axe motorisé présent sur de nombreux systèmes (Transstockeur)
Synthèse et validation : modélisation d'
un système utilisable par les élèves
Équipe de concepteurs :
3ET24 - ET243-2: Dominique EVROT et Laurent SININGE
86
Module ET246
envisageable
en présentiel
Compétences
du parcours
Questions
pour
l’auto
positionnement
du
stagiaire
Résultats
collectifs
module
Bases théoriques
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Bibliographie
Webographie
Approfondissement
Exploration de modèles pluritechniques mis à disposition.
Autonomie dans l’appropriation de modèles
Hors horaire formation
Appropriation de modèles complexes
Fin de parcours
ET241à ET245
Néant
Néant
Activités en autonomie
Sans objet
Pas de système
Salle info
Néant
Users Guides
Site MathWorks
Forum d’échange Site MathWorks
87
#&
Développement durable et efficacité énergétique
globale des systèmes
88
89
Parcours ET30 :Développement durable et efficacité énergétique globale
des systèmes
Module ET301
Enjeux et contexte du développement durable
•
•
•
Énoncer les principes du développement durable ;
Connaitre la réglementation en vigueur (DEEE, EUP, ...)
Connaitre les différentes normes (ISO 14000, HQE, FDES...)
Niveau taxonomique 2 : Niveau d'
expression.
envisageable
3heures
présentiel
En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1,
CO1.2, et l'
enseignement 1.1, l'
enseignant devra être capable :
• d'
expliquer dans quel contexte l'
entreprise évolue d'
un point
visées
de vue développement durable
•
d'
expliquer quelles sont les avancées scientifiques qui ont
contraint le législateur à proposer des lois et des normes.
parcours
Questions
pour
l’auto
l’issue du module
QCM
Aucun
Proposer une ou plusieurs activités identiques sur un nouveau
support
1 - Développement durable :
• Problématique ;
• Notion d'
indice de développement humain (IDH) ;
• Notion d'
empreinte écologique ;
• Piliers du développement durable.
Bases théoriques
2 - Normes
• Définitions ;
• Directives ;
• Règlementations ;
• Eco-labels ;
• Normes.
• Bloc de sécurité :
o Identifier les critères d'
un écolabel.
• CycloPousse :
o Énoncer les 3 piliers du développement durable ;
Activités
pédagogiques
o Évaluer la solution apportée à un besoin d'
un point de
(objectifs)
vue Développement durable.
• Panneau isolant
o Evaluer la qualité environnementale d'
un produit de
construction, à l'
aide d'
une FDES.
Méthodes pédagogiques à Présenter les différentes activités en insistant sur les objectifs à
mettre en œuvre par les acquérir, puis mener une réflexion sur les supports pouvant être
formateurs
envisagés lors d'
un travail collectif.
Aucun
90
Logiciels utilisés
Outils mobilisés, le
échéant
Bibliographie
Webographie
cas
Aucun
"Elodie" pour le panneau isolant
QCM
Toutes les réglementations n'
ont pas été abordé, il serait intéressant
de proposer au formé de choisir une réglementation que celle
abordée dans le parcours
Pour l’activité sur le cyclopousse, lire en premier lieu le document
Elements_de_correction/ET_301_Cyclopousse_Formatateur.pdf, en
particulier la page 3 de ce document "Comment conduire cette étude
de cas
Le développement durable Sylvie Brunel édition PUF
http://www.marquenf.com/pages.asp?ref=gp_reconnaitre_nf_nfenvironnement
http://www.developpement-durable.gouv.fr/-Batiment-etconstruction-.html
http://www.inies.fr
http://www.lerm.fr
http://www.arefo.fr/arefo-service-le-cyclopousse.html
http://planet-terre.enslyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-edd-2005-1124.xml
91
des systèmes
Module ET302
•
•
•
•
•
•
Définir l’unité fonctionnelle (quantifier la ou une des fonctions
principales du produit) ;
Définir l’objectif de l’analyse environnementale (comparer des
solutions concurrentes, optimiser de manière
environnementale un produit ou répondre à une
réglementation) ;
Réaliser l’inventaire des processus pour l’ensemble du cycle
de vie ;
Caractériser les impacts d’un produit (GES, couche d’ozone,
dépense énergétique,…) ;
Identifier les transferts d’impact ;
Identifier la typologie d’un produit actif
(consommateur d’énergie ou de consommable), passif (sans
consommable), ou jetable (courte durée de vie) ;
Niveau taxonomique 3 : maîtrise d'
outils.
envisageable
9heures
présentiel
CO1.2, et l'
enseignement 1.1.3, 1.2.1 et 1.2.3, l'
enseignant devra
être capable d'
enseigner la mise en place d'
outils d'
évaluation des
impacts permettant par la suite de déterminer les voies de progrès
possible pour un produit.
Compétences professionnelles Il doit être capable de mettre en évidence :
visées
• L'
unité fonctionnelle pour permettre de comparer ;
• Si une hiérarchisation d'
impact est possible (le réchauffement
climatique ou les ressources naturelles, quel est le plus
important ?) ;
• Si le transfert d'
impact existe ou non ;
• La typologie de produits.
parcours
Questions
pour
l’auto
QCM
Sensibilisation à la notion de Développement Durable (module
ET301 validé)
Analyse fonctionnelle
Résultats collectifs attendus à Réaliser une analyse du cycle de vie simplifiée d'
un produit ou
l’issue du module
système choisi par l'
équipe pédagogique selon la norme 14040
Cycle de vie et Impacts :
• Etapes d'
un cycle de vie ;
Bases théoriques
• Impacts (méthode CML) ;
• Approche d'
ACV ;
• Exemples.
92
2 - ACV Norme ISO 14040 :
• Introduction ;
• Objectifs et champs d'
étude ;
• Etablissement d'
un ICV ;
• Evaluation de l'
impact ;
• Interprétation.
3 - Typologie des produits :
• Définitions ;
• Principes ;
• Produits actifs ;
• Produits passifs ;
• Produits jetables ou de courte durée.
o Définir le caractère actif ou passif d'
un produit en
fonction des évolutions constructives.
• Bouteille de verre (1/2) :
o Définir le cycle de vie d'
un système (scénarios et
limites).
• Bouteille de verre (2/2) :
o Caractériser un impact d’un point de vue des
émissions polluantes et des flux entrants/sortants.
Activités
pédagogiques
• Brique Tetrapak :
(objectifs)
o Analyser et interpréter une ACV.
• Compteur d’eau :
o Déterminer la typologie d'
un produit.
• Chip Crystaleco :
o Définir l'
unité fonctionnelle d'
un système.
• Stylo Woodone :
o Relation Fonction/Impact environnemental : calculer le
cout environnemental d’une fonction ;
o Les étapes du cycle de vie d’un système : identifier
les étapes du cycle de vie.
De manière inductive ou déductive:
Méthodes pédagogiques à Soit partir de l'
ACV industriel de tetrapak en identifiant les points clés
mettre en œuvre par les d'
une ACV.
formateurs
Soit partir de l'
activité "chips crystaleco" pour prendre en
connaissance des différentes notions abordées dans une ACV
Aucun
Logiciels utilisés
Simapro, gabi, bilanproduit
aucun
échéant
QCM
Il est important avant de réaliser l'
analyse du cycle de vie d'
avoir
compris pour les formés les concepts de unité fonctionnelle, de
limites de système et de scénarios.
Les systèmes ou produits étudié peuvent évoluer dans différents
milieux, il est donc nécessaire de définir celui-ci avant de réaliser
l'
ACV
« Analyse du cycle de vie : Comprendre et réaliser un écobilan » de
Bibliographie
Pierre Crettaz, Myriam Saadé, et Olivier Jolliet, édition PPUR, ISBN
2-88074-568-3
http://fr.wikipedia.org/wiki/Analyse_du_cycle_de_vie
Webographie
http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=1&cid=96&m=3&catid=13201
L’Analyse du Cycle de Vie d’un produit ou d’un service Référence
346 51 51 - 360 pages AFNOR
93
des systèmes
Module ET303
Impact des matériaux et sources d’énergie
Caractériser les différents matériaux ;
Caractériser les différentes énergies primaires ;
Caractériser les différentes énergies secondaires ;
Caractériser le mix électrique d'
un pays ;
Tout cela d'
un point de vue impacts environnementaux.
•
•
•
•
Niveau taxonomique 3 : maîtrise d'
outils.
envisageable
3heures
présentiel
CO2.1, et l'
enseignement 1.2.2 et 2.1.1, l'
capable :
• d'
enseigner la mise en œuvre d'
une "classification" des
visées
différents matériaux et énergies en fonction de l'
impact
environnemental, tout en gardant à l'
idée que la contrainte
environnementale est l'
un des paramètres à prendre en
compte lors d'
une conception de système.
parcours
Questions
pour
l’auto
l’issue du module
QCM
Proposer une activité liée à un système mettant en jeu les
problématiques de ressources minières et énergétiques
1 - Caractérisation des matériaux :
• Les métaux ;
• les matériaux plastiques (non renouvelables) ;
•
Les matériaux renouvelables ;
• Tableau comparatif.
Bases théoriques
2 - Sources d'
énergies :
• Caractérisation des énergies ;
• Ressources énergétiques ;
• Consommations d'
énergie ;
• Constats et perspectives.
• Bouteille de verre :
o Caractériser le mix énergétique d'
un pays (impacts et
ressources).
• Compteur d’eau :
o Justifier les choix des matériaux dans une approche
Activités
pédagogiques
de développement durable.
(objectifs)
• EasyGlider :
o Définir le caractère actif ou passif d'
un produit en
fonction des évolutions constructives.
• Maison bio :
o Comparer les impacts environnementaux de deux
94
matériaux de construction.
• Recyclage Alu :
o Percevoir
les bénéfices environnementaux de
l’utilisation de matériaux recyclés : L’impact
environnemental de la phase de production.
• Voiture électrique :
o Etudier l'
impact du choix d'
un matériau sur
l'
environnement et les ressources naturelles ;
o Caractériser les énergies secondaires (électricité) ;
o Caractériser l'
impact du mix énergétique d'
un pays sur
l'
environnement.
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Bibliographie
Webographie
Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles
proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur les
supports pouvant être envisagés lors d'
Aucun
Sustainibility, CES 2010 edupak, gabi
aucun
QCM
L'
approche doit rester globale, mettre en évidence que la notion de
ressource est fluctuante en fonction des avancées scientifiques et
technologiques (extraction, recyclage, …) dans les différents
domaines.
???
Matériaux :
http://www.bir.org/
http://www.mineralinfo.org/
http://minerals.usgs.gov/minerals/
Energie :
http://www.iea.org/
BP Statistical Review of World Energy
Bernard Multon
Statistiques :
http://www.statistiques.equipement.gouv.fr
http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr
http://www.developpement-durable.gouv.fr
95
Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale
des systèmes
Module ET304
Agir sur les produits actifs
•
•
•
Identifier les consommables les plus impactants (énergie, ...)
;
Réduire la consommation énergétique (isolation, changer la
source, ...) ;
Augmenter l'
efficacité énergétique du système (rendement,
solution hybride, ...).
Niveau taxonomique 2 : niveau d'
expression.
envisageable
3h
présentiel
En relation avec les compétences attendues du programme CO2.1
CO2.2, et l'
enseignement 1.2.3, 3.1.3 et 3.2.2 l'
enseignant devra
être capable d'
identifier les différents types de solutions constructives
pouvant être adoptées pour des produits dit "actifs". En aucun cas il
visées
n'
est demandé d’atteindre la capacité à valider des solutions
constructives : ceci devra faire le sujet d'
une étude complémentaire
dans les enseignements de spécialité.
parcours
Questions
pour
l’auto
QCM
Proposer une activité regroupant une identification de la typologie du
produit, des solutions caractérisées d'
un point de vue
l’issue du module
environnementale
Agir sur les produits actifs :
• Introduction : où agir, comment agir ;
• La démarche HQE ;
Bases théoriques
• Le management de l'
énergie (NF EN 16001) ;
• La directive EUP ;
• la directive DEEE.
• Ampoule électrique :
o Vérifier la pertinence d’un changement de technologie
d’éclairage domestique sur l’impact environnemental
de la phase de production et d’utilisation.
o Comparer 3 blocs de sécurité du point de vue de la fin
de vie.
(objectifs)
• Diagnostic DPE habitation :
o Etablir le bilan énergétique d'
une habitation.
• Lycée Aragon :
o Apport de la chaîne d’information associée à la
commande pour améliorer l’efficacité globale d’un
système ;
96
Typologies de solutions en vue d’une optimisation
énergétique globale pour un usage raisonné :
adaptation optimale aux caractéristiques du
besoin ;
réduction de la consommation énergétique ;
minimisation et valorisation des pertes et des
rejets énergétiques, valorisation thermique.
Méthodes pédagogiques à Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles
mettre en œuvre par les proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur les
formateurs
Aucun
Logiciels utilisés
gabi, diag DPE, bilanproduit
???
échéant
QCM
Demander rapidement des licences éducation gratuites pour Gabi
sur http://www.gabi-software.com
Bibliographie
2-88074-568-3
« Traité d’éco-conception » de Maxime Thibault édition pôle écoconception et management du cycle de vie.
Webographie
o
97
Parcours ET30 : Développement durable et efficacité énergétique globale
des systèmes
Agir sur les produits passifs
Module ET305
•
•
•
•
Identifier la phase à optimiser (matière, fabrication,
transport, fin de vie) ;
Optimiser le choix de matériau et le processus de
fabrication ;
Optimiser les assemblages (transport et fin de vie) ;
Augmenter la durée de vie des produits.
expression.
envisageable
3heures
en présentiel
CO2.2, et l'
enseignement 1.2.1 et 1.2.2, l'
capable d'
identifier les différents types de solutions constructives
Compétences
pouvant être adoptées pour des produits dit "passifs". En aucun cas
il n'
est demandé d’atteindre la capacité à valider des solutions
constructives : ceci devra faire le sujet d'
une étude complémentaire
dans les enseignements de spécialité.
parcours
Questions
pour
l’auto
QCM
Proposer une activité regroupant une identification de la typologie
du produit, des solutions caractérisées d'
un point de vue
environnementale
Bases théoriques
Agir sur les produits passifs :
o Définition ;
o Roue de l'
éco-conception :
Choix des matériaux,
Réduction de l'
emploi des matériaux,
Techniques propres de production,
Optimisation du sytème de distribution,
Durée de vie,
Fin de vie,
Optimisation des fonctions.
• Compteur d’eau
o Mener une ACV comparative sur des produits
passifs.
Activités
(objectifs)
pédagogiques
• Réducteur FDA
o Mener une
étude d’écoconception permettant
d’optimiser la séparation des matériaux en fin de vie.
• Steelcase
o Analyser les solutions d'
éco-conception d'
un produit
passif.
98
Méthodes pédagogiques à Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles
mettre en œuvre par les proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur les
formateurs
Mallette compteur d’eau SET (non indispensable) ;
Mallette FDA Deltalab ou Hydrotechnic (non indispensable).
Bilanproduit 2008
Logiciels utilisés
SolidWorks 2010
aucun
échéant
QCM
1- Présenter le diaporama de bases théoriques « Agir sur les
produits passifs (Le fichier flash audio permet à l’apprenant de
pré-visionner le diaporama) ;
2- Activité Steelcase (Facile et rapide à mettre en œuvre) ;
3- Activité Compteur d’eau ;
Activité FDA (Si le temps le permet).
Bibliographie
2-88074-568-3
http://www.steelcase.fr/fr/pages/bienvenue.aspx
http://www.eco-conception.fr/
http://www.sappel.fr/intro.php?lang_iso639=fr
Webographie
http://fr.wikipedia.org/wiki/Compteur_d'
eau
http://www.deltalab.fr/produit.php?prodId=1256
99
Parcours ET30 :Développement durable et efficacité énergétique
globale des systèmes
Agir sur les produits jetables ou de courte durée de
Module ET306
vie
•
•
•
Mettre en œuvre des matériaux à faible impact
(biomatériaux, matériaux recyclés, ...) ;
Permettre le reconditionnement des produits (recharge ou
recyclage aisé) ;
Optimiser la masse des produits (transport, matière).
expression.
envisageable
3heures
en présentiel
CO2.2, et l'
enseignement 1.2.1, 1.2.2 et 3.1.1 :
l'
enseignant devra être capable d'
identifier les différents types de
solutions constructives pouvant être adoptées pour des produits dit
Compétences
"jetables" ou de courte durée de vie. En aucun cas il n'
est demandé
d’atteindre la capacité à valider des solutions constructives : ceci
devra faire le sujet d'
une étude complémentaire dans les
enseignements de spécialité.
parcours
Questions
pour
l’auto
QCM
Proposer une activité regroupant une identification de la typologie
du produit, des solutions caractérisées d'
un point de vue
environnementale
Agir sur les produits jetables :
• Définition ;
• Roue de l'
éco-conception :
Bases théoriques
o Choix des matériaux,
o Réduction de l'
emploi des matériaux,
o Fin de vie.
• Bouteille de verre :
o Scénario,
o Limites du système.
• Rasoir jetable :
o Scénario,
o Limites du système.
Présenter les différentes activités (faire un choix parmi celles
proposés), puis proposer aux formés de mener une réflexion sur
les supports pouvant être envisagés lors d'
formateurs
Proposer le tutoriel simapro avant de démarrer le module
100
Aucun
Logiciels utilisés
simapro
aucun
échéant
QCM à disposition sur pairform@nce
Les produits jetables sont considérés comme une nuisance du
point de vue de l'
environnement, il faut donc tendre à éliminer les
produits jetables. dans la cas oùils ne peuvent pas être éliminé, il
faut trouver des solutions pour qu'
ils deviennent passif ou
réutilisable.
« Analyse du cycle de vie : Comprendre et réaliser un écobilan »
de Pierre Crettaz, Myriam Saadé, et Olivier Jolliet, édition PPUR,
Bibliographie
ISBN 2-88074-568-3
Webographie
Labouze E. Avril 2007. Eco-Emballages: Analyse du Cycle de Vie
d'
emballages en plastiques de différentes origines - Rapport final.
101
%&
Compétitivité, créativité et démarche
d'éco-conception
102
Parcours ET 40
C011, C012, C021, C022, CO32, CO63
Concepts cycle de
vie, éco conception et
compromis
CO
ET401
C011, C012, C021, C022, CO32, CO63
Concepts des
paramètres de la
compétitivité
ET402
CO
Découvrir et appliquer
une méthode pour
construire une étude de
cas
ET403
C011, C012, C021, C022, CO32, CO63
CO
103
STRATEGIE PÉDAGOGIQUE POUR LE PARCOURS
ET40
Découpage proposé en 4 demi-journées
Durée en présentiel : 12 heures
Durée en distant asynchrone : 8 heures estimées
Nombre souhaité de professeurs en formation par session : 16
Pré-requis des professeurs : aucun
Répartition souhaitée : groupes de professeurs d’origines pluridisciplinaires.
Remarque : aucun document papier n'
est donné pendant la formation.
Toutes les ressources exploitées étant accessible librement sur
Pairform@ance. On veillera à donner les chemins pour accéder aux
ressources
104
Parcours ET40
Compétitivité, créativité et démarche d'
éco-conception
Les outils dans les différentes
Module ET401
étapes de la démarche de
conception
Découvrir des « concepts » et des outils associés
à l'
élaboration de cahiers des charges
fonctionnels (les paramètres de la compétitivité
des produits, notion de cycle de vie, compromis
complexicité-efficacité-coût, et les étapes de la
démarche de conception).
Niveau des connaissances envisageable
Bac + 2
Volume horaire du module en présentiel
3 heures
En relation avec les compétences attendues du
programme CO1.1, CO1.2, CO2.2, CO3.2 et
CO6.3, et les enseignements 1.1 et 1.2.1,
l'
CO4011 : découvrir les critères de compétitivité
(qualité, disponibilité, innovation) de produits
répondant à un besoin,
CO4012 : utiliser les outils TRIZ (logiciel TRIZ40,
notion de contradiction, principe de résolution),
Compétencesprofessionnellesvisées
CO4013 : rechercher et exploiter des documents
relatifs à la notion de protection industrielle.
CO4014 : identifier les différents types
d'
innovations : incrémentales et de rupture
CO4015 : mener une étude réalisant un
compromis pièce-matériaux-procédé dans la
démarche de conception (la mesure de l'
impact
sur l'
environnement est traité dans le parcours ET
30), CO4016 : rédiger un cahier des charges de
première édition
Placedumoduleauseinduparcours
1er module de l'
ET40 à faire avant l'
ET30.
Est-ce que je connais la signification des termes :
• La valeur d'
un produit ;
• Les certifications ;
• Les performances d'
un produit ;
• Les outils de la compétitivité ;
Questionspourl’autopositionnementdustagiaire
• La créativité et l'
innovation ;
• Les compromis ;
• La prise en compte de l'
environnement
dans la conception ;
• Le cahier des charges.
Prérequisdesstagiaires
Aucun
Résultatscollectifsattendusàl’issuedumodule
Basesthéoriques
En distanciel :
L'
approche se fait sous la forme de cours sous
Powerpoint et dossiers à consulter sous Word et
au format pdf.
L'
ensemble de ces fichiers serait à consulter dans
l'
ordre indiqué et accessibles dans l'
onglet Corpus
de Connaissances.
• Compétitivité et créativité ;
• Cahier des charges fonctionnel générique ;
• Les outils de TRIZ ;
105
Activitéspédagogiques
Méthodespédagogiquesàmettre en œuvre par
les formateurs
Logiciels utilisés
Bibliographie
Web graphie
• TRIZ la méthode les outils ;
• Présentation des paramètres de la
compétitivité des produits industriels ;
• Vidéo relative à la propriété industrielle ;
• Questionnaire relatif à l'
INPI ;
• Carte mentale synthétisant la notion de
protection industrielle ;
• Cours ressources utilisables par les
enseignants en formation avec leurs
élèves.
Etude de cas d'
un produit mécatronique, mettant
en valeur la compétitivité du produit dans un
contexte de développement durable et permettant
de mettre en exergue les paramètres indiqués.
Méthode essentiellement inductive.
Maquette numérique au format eDrawings (2010).
Un store vénitien.
Inpi.fr
Mindview
triz40.com
solidworks, eDrawings (2010)
Cesedupack (2009)
Les dix fiches concept
Il serait judicieux d'
acheter la suite TDC Need que
commercialise la société KNOWLLENCE avec les
modules associés pour l'
outil TRIZ et la maison
de la qualité QFD. (Contacter Mme BEAUJON
chez KNOWLLENCE pour obtenir les tarifs).
106
Parcours ET40
éco-conception
Module ET402
Concepts des paramètres de la compétitivité
envisageable
en présentiel
Compétences
parcours
Découvrir des « concepts » et des outils associés aux paramètres de
la compétitivité.
BAC
3 heures
CO1.2, CO2.2, CO3.2 et CO6.3, et les enseignements 1.1 et 1.2.1,
l'
CO4021 : comprendre le parcours d'
une entreprise innovante :
• détection ;
• maturation ;
• incubation ;
• ingénierie financière ;
• développement.
2e module
Est-ce que je connais la signification des termes :
• Le contexte économique actuel ;
• L'
entreprise systémique et son efficacité ;
Questions
pour
l’auto
• Les outils de la compétitivité ;
• La créativité et l'
innovation ;
• La prise en compte de l'
environnement dans la conception.
aucun
Bases théoriques
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Bibliographie
Webographie
Découverte des « concepts » par le biais d’étude de cas génie civil.
L’entreprise Wibee.
MindView
Les 10 fiches concept
107
Parcours ET40
éco-conception
Module ET403
Méthode d’élaboration d’études de cas
envisageable
en présentiel
Compétences
parcours
A partir d'
une méthode générale, construire par équipe une étude de cas
intégrant des "concepts" et des outils associés de l'
ET40.
Illustration de la méthode avec une étude de cas clé en main en anglais et
d'
autres exemples.
Sans objet
2 sessions de 3 heures avec un battement de 15 jours minimum entre les
deux sessions
En relation avec les compétences attendues du programme CO1.1, CO1.2,
CO2.2, CO3.2 et CO6.3, et les enseignements 1.1 et 1.2.1, l'
enseignant
CO4031 : utiliser une méthode pour construire une étude de cas et la
réaliser.
3e module
L'
auto positionnement ci-dessous ne concerne que le stagiaire. Les
résultats peuvent être vus par les formateurs, mais l'
auto positionnement
est totalement anonyme.
Questions
pour
l’auto
Ce paragraphe est à adapter pour chaque module en fonction des choix
effectués.
Est-ce que je connais et j’applique une méthode pour préparer une étude
de cas ?
Le 1er et le 2e modules
Bases théoriques
formateurs
Logiciels utilisés
échéant
Bibliographie
Webographie
En présentiel TP / TD
Illustration de la méthode avec une étude de cas en anglais clé en main,
avec l'
étude de cas de l'
ET402 et avec une lampe torche (sans besoin de la
posséder physiquement).
Au choix des stagiaires pour la réalisation de l'
étude de cas.
Word 97-2003 ou supérieur.
Acrobat Reader.
108

Form ation des enseignants

Transcription

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