1) Investigation - technosilve

Séquence n°9 :
Quels capteurs choisir pour détecter les obstacles ?
Date : … / … / …
Version : 1.2
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Nom :…PROF….
Prénom :…………….
Classe :……………...
1) Investigation
a) En Recherchant dans les notices des 3 robots suivants et en visionnant les vidéos (dans le
répertoire réseau des ressources), quelles sont les technologies de capteurs utilisées pour la détection ?
Robot 1 : référence KCM 016 : Le robot utilise la lumière infrarouge pour détecter les obstacles.…
Robot 2 : référence KCM 034 : Le robot utilise deux interrupteurs fin de course à levier pour détecter les
obstacles.
Robot 3 : référence KCM 049 : Ce robot suiveur de ligne aura pour fonction de suivre une ligne noire
tracée sur une feuille blanche
2) Etude d'un microrupteur (interrupteur fin de course)
a) Complétez sa chaîne d’énergie: (énergie sonore, mécanique, b) Mesurez la tension présente aux
optique ou électrique)
bornes d'une entrée de la carte
programmable sur laquelle est connectée
un microrupteur: (Voltmètre: calibre 20V
Microrupteur
continu)
technosilve.free.fr
énergie d'entrée :
énergie de sortie :
énergie mécanique
énergie électrique
Pointe de mesure
rouge (+)
Voir comment utiliser
un multimètre
Pointe de mesure
noire (-)
c) Complétez le tableau ci-dessous :
Position du microrupteur
Tension lue (V)
Obstacle / Pas obstacle
Langage binaire (1 ou 0)
Microrupteur en position
ouverte
4.6 V (dépend de
l’alimentation de
la carte)
pas obstacle
1
Microrupteur en position
fermée
0V
obstacle
0
d) A l'aide du site internet de la société central média (http://www.centralmedia.fr), recherchez le
prix TTC d'un interrupteur fin de course: 1.08 euros TTC
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3) Etude d'un module de détection à ultrasons
A l’aide du document "module ultrasons.pdf" :
a) Complétez sa chaîne d’énergie :
(énergie sonore, mécanique, optique
ou électrique)
b) Réalisez un schéma expliquant le fonctionnement du capteur
Module ultrasons
énergie d'entrée :
énergie de sortie :
énergie sonore
énergie sonore et
énergie électrique
technosilve.free.fr
c) Quel est l’avantage du module à ultrasons par rapport au microrupteur ?
Avantage : Détection d’un obstacle à distance (entre 3 cm et 2.55 m) et donc sans contact physique
(n’abîme pas les objets fragiles).
d) Pour quelle raison l’homme n’entend pas l’onde sonore émise par le module ?
A partir de 20kHz, la fréquence d’une onde sonore n’est pas audible par les humains : c’est une onde
ultrason ! L’émetteur utilisé ici travaille à une fréquence de 40 kHz.
e) Donnez la vitesse de déplacement du son dans l’air : V= 340m/s
f) Expliquez en fonction de quel paramètre le programme détermine la distance par rapport à l’obstacle:
Le programme calcule le temps que met l’écho pour revenir et détermine ainsi la distance par rapport à
l'obstacle situé dans le rayon d’action du module à ultrasons.
g) Sachant que vitesse =
distance
temps
, déduisez la formule de la distance: Distance = Vitesse x temps
h) Calculez la distance d’un obstacle sachant que l’onde a mis 1ms (=0,001s) entre l’émetteur et le
récepteur :
distance = 340 x 0.001 = 0.34 m = 34 cm
i) Etes-vous sûr de votre résultat ? L’onde a mis 1ms pour faire quel trajet ? Corrigez l’erreur.
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Non, car la distance parcourue par l’onde est le double (un aller et un retour) de la distance séparant le
capteur de l’obstacle. L’onde à mis 1ms pour faire un allé et un retour.
Distance obstacle = 34 cm / 2 = 17 cm
j) Quel est son prix ? Est-ce un inconvénient ? Pourquoi ?
Le prix de vente est trop élevé (21,50€ HT) pour pouvoir respecter notre budget.
4) Etude d'un module de détection infrarouge
A l’aide du document "module infrarouge.pdf" :
a) Complétez sa chaîne d’énergie :
(énergie sonore, mécanique, optique
ou électrique)
b) Réalisez un schéma expliquant le fonctionnement du capteur :
technosilve.free.fr
Module infrarouge
énergie d’entrée :
énergie de sortie :
Energie optique
Energie optique
Energie électrique
c) Quel est le principal inconvénient dans l'utilisation de ce type de capteur ?
La détection n'est vraiment efficace qu'en présence d'une surface blanche réfléchissant au maximum la
lumière.
5) Influence de la carte programmable sur le choix du type de capteurs
Ouvrez les documents: "module ultrasons.pdf", "module infrarouge.pdf", et "carte MotoPilot.pdf" :
a) Le nombre d'entrées/sorties de la carte programmable PICAXE MotoPilot vous permet-il l'utilisation
d'un module à ultrasons ou d'un module infrarouge ?
Pour cela, compléter les phrases suivantes :
module à ultrasons : Le module à ultrason a besoin de 1 entrée(s) et 1 sortie(s) électriques pour
fonctionner. La carte électronique Pic Axe motopilot possède 4.. sortie(s) mais qui seront utilisées pour
commander les 2 moteurs de votre robot et …1. entrée(s) disponible(s).
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Quels capteurs choisir pour détecter les obstacles ?
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Donc la carte électronique Pic Axe motopilot …ne peut pas (ne peut pas ou peut) commander ce module.
module infrarouge : Le module infrarouge a besoin de 1 entrée(s) et 1 sortie(s) électriques pour
fonctionner. La carte électronique Pic Axe motopilot possède 4.. sortie(s) mais qui seront utilisées pour
commander les 2 moteurs de votre robot et …1. entrée(s) disponible(s).
Donc la carte électronique Pic Axe motopilot …ne peut pas (ne peut pas ou peut) commander ce module.
6) Bilan
Pour répondre aux attentes de la fonction FC6: "Doit prendre en compte les obstacles", 3
techniques
solutions
s'offrent à nous:
- capteur mécanique à contact
- capteur à infrarouges (signal lumineux)
technosilve.free.fr
- capteur à ultrasons (signal sonore)
La limitation du nombre …
d'entrées/sorties
. sur la carte programmable ne nous permet pas
d'utiliser un module infrarouge ou un module ultrason nécessitant chacun une entrée et une sortie. En
effet, le fait de commander 2 moteurs dans les 2 sens de rotation (avant et arrière) occupe déjà les …4
sorties disponibles.
Pour cette raison
technique …, mais également pour une question de coût
choix de capteurs
….. nous validerons le
"fin de course" à levier.
Mots à placer : d'entrées/sorties, capteur à infrarouges (signal lumineux), coût, solutions techniques,
capteur mécanique à contact, capteurs "fin de course" à levier, technique, capteur à ultrasons (signal
sonore), 4.