Curr & Progr STE.unlocked

8/3/2019 Curr & Progr STE.unlocked

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ROYAUMEDUMAROCMINISTEREDELEDUCATIONNATIONALE,DELENSEIGNEMENTSUPERIEUR,DELAFORMATIONDESCADRESETDELARECHERCHESCIENTIFIQUE

Curriculum

1re anne

et 2me anne

CYCLE DE

BACCALAUREATSCIENCES ET TECHNOLOGIES

ELECTRIQUESSCIENCES DE LINGENIEUR

O C T O B R E 2 0 0 6


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PlanPlan

F i l i r e S T E

Contenu Page

A- Introduction1- prsentation de la filire ; 3

2- prsentation de la discipline ; 5

3- objectifs gnraux. 5

B- Approche pdagogique

1- mthodologie dapproche; 6

2- axes de la formation. 7

C- Organisation des enseignements

1- cours et travaux dirigs ; 8

2 activits pratiques ; 8

3- projet encadr (PE). 11

D- Programme de la premire anne

1- Unit Alimentation- Distribution- Conversion (ADC) ; 14

2- Unit Acquisition - Traitement- Communication (ATC) ; 19

3- Unit Transmission (T) ; 24

4- Unit Projet Encadr (PE). 28

1- Unit Alimentation- Distribution- Conversion (ADC) ; 39

2- Unit Acquisition - Traitement- Communication (ATC) ; 44

3- Unit Transmission (T) ; 51

4- Unit Projet Encadr (PE). 55

E- Programme de la deuxime anne


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A--- Introduction

1- Prsentation de la filire STE :Les Sciences et Technologies lectriques est une filire du cycle dubaccalaurat, o l'lve bnficie dun enseignement scientifique quilibr etdune formation technologique cible tenant compte de la cohrence et lacomplmentarit entre les vastes domaines du gnie lectrique.

La formation en STE imprgne des sciences de l'ingnieur, prpare ainsi leslves la poursuite des tudes scientifiques et techniques :

en cycle long telle que la formation d'ingnieur : licences professionnelles,masters spcialiss, doctorat, etc. ;

en cycle court telle que la formation type BTS, DUT, DTS, etc.

L'orientation vers cette filire, en fin du cycle du tronc commun, prend enconsidration le projet personnel de l'lve mais aussi, et en premier lieu sacapacit pouvoir y poursuivre ses tudes sans difficults spcifiques. Ainsi,tout lve dsirant tre orient vers la filire STE doit possder descomptences de base, en mathmatiques, en sciences physiques et enlangues. Comme il doit avoir l'aptitude dvelopper des comptencesmthodologiques, technologiques et de communication.

Tableau des horaires

C u r r ic u lu m d e s S c ie n c e s d e l I n g n ie u r - c y c le d e B a c c a la u r a t


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matire 1re anne 2me anne

Langue arabe 2 2

Langue trangre I 4 4

Langue trangre II 3 3

Philosophie 2 2

Mathmatiques 5 5

Physique chimie 4 4

Sciences de lingnieur

- unit ADC

- unit ATC- unit T

- unit PE

3

22

2

2

32

2

ducation Islamique 2 1

ducation physique 2 2

Total 33 32

F i l i r e S T E

(*)

Les units des sciences de lingnieur doivent tre assures en classes ddoubles, et leffectif duneclasse ne doit pas excder 32 lves.

Lenseignement des units ADC, ATC et PE doit tre confi aux professeurs dlectrotechniqueou dlectronique, et celui de lunit T aux professeurs de construction mcanique.


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2- Prsentation de la discipline

Dans lenvironnement quotidien, on utilise de plus en plus des objets dont lacomplexit exige une dmarche dtude structure fonde sur la thorie des

systmes. Pour aborder de tels systmes, il faut se doter de comptencespluridisciplinaires impliquant une comprhension plus ou moins approfondiedes principes et mthodes scientifiques et techniques sous-jacents.

Lenseignement des Sciences de lingnieur :

apporte alors les concepts lmentaires pour aborder les systmes. Ilprivilgie lacquisition de connaissances globales par approche inductive eten promouvant lutilisation des nouvelles technologies informatiques. Il sebase sur des produit-supports qui peuvent tre aussi bien delenvironnement quotidien de llve que de lenvironnement industriel.

prconise la dmarche de projet, largement reconnue pour la qualitdenseignement quelle procure en favorisant lautonomie, la recherche, letravail en quipe, la communication et le sens de la crativit et delinnovation.

3- Objectifs gnraux

Les sciences de lingnieur en STE en tant que discipline technologique doit :

Dvelopper chez llve une culture pluri technologique ;

Permettre llve de construire des savoirs et savoir-faire dans ledomaine des technologies actuelles ;

Contribuer la formation de base ncessaire au bachelier pour poursuivreses tudes suprieures.

Ainsi, en fin de cycle llve doit tre capable de :

Analyser lorganisation fonctionnelle et structurelle dun systme pluritechnologique ;

Utiliser loutil informatique dans la recherche, la reprsentation, la

communication et la simulation des solutions constructives ; Rechercher pour un problme donn des solutions constructivesrpondant aux critres de la qualit ;

Communiquer en utilisant les langages et les reprsentations adapts ;

Travailler en quipe dans le cadre dun projet pluri technologique ;

Contribuer la prservation de lenvironnement.


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F i l i r e S T E

B--- Approche pdagogique et axes de la formation

1 mthodologie dapproche

Lenseignement des sciences de lingnieur au cycle de baccalaurat STE estessentiellement bas sur ltude des systmes pluri technologiques.

Lenseignement vise en plus de lacquisition des savoirs disciplinaires dans lesdomaines de llectronique, de llectrotechnique, des automatismes, delinformatique industrielle et de la construction mcanique, le dveloppementdes comptences de raisonnement et danalyse.

Pour permettre aux lves de mieux saisir le lien entre diversesconnaissances acqurir et les comptences dvelopper, lenseignementde cette discipline doit tre bas sur des produit-supports refltant la diversit

des domaines technologiques selon une approche globale intgrant les cinqaspects suivants:

laspect fonctionnel : permet llve dapprhender le produit en termede finalit rpondant un besoin donn tout en sintressant sadynamique interne.

laspect technologique : permet llve de se familiariser avec ladiversit des solutions technologiques susceptibles de matrialiser unefonction technique donne.

laspect reprsentation : permet llve de reprsenter des solutionstechnologiques en privilgiant lexploitation de loutil informatique.

laspect physique : permet llve dapprocher le ct comportementaldun produit en mettant en vidence grandeurs et lois physiques.

laspect application : permet llve de confronter les problmes lis lamise en uvre des solutions constructives.

Le programme de formation privilgie l'approche systme dans un contextepluri technologique. Cette approche offre des outils et dmarches rigoureux,qui aident structurer la pense et la rflexion. En effet, dans un systme, on

peut distinguer deux parties :

l'une agissant sur les flux d'information, appele "Chane d'information" ;

l'autre agissant sur les flux d'nergie et/ou de matires, appele "chaned'nergie".


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2 axes de la formationLe programme de formation s'appuie alors sur les principaux axes suivants :

l'analyse fonctionnelle ; la chane d'nergie ; la chane d'information ; la reprsentation ; le projet encadr.

Le contenu du programme est cadr par les grandes fonctions gnriques

largement reprables dans les systmes modernes, plus particulirement lessystmes automatiss. Il couvre les grands champs technologiques actuels :l'lectronique, l'lectrotechnique, la mcanique, les automatismes et lesrseaux de communication. Ce contenu est labor en tenant compte :

du renforcement des enseignements scientifiques en STE ;

de la contrainte de la masse horaire rserve la matire SI ;

des systmes industriels et "grand public" largement diffussactuellement ;

Dans cette optique :

La physique - chimie et les sciences de lingnieur sont complmentaires.Une coordination est donc recommande entre les professeurs de ces deuxdisciplines.

Le programme de SI doit suivre l'volution technologique notamment eninformatique. En effet, le dveloppement matriel et logiciel del'informatique a profondment influenc la socit. Les objets del'environnement quotidien et industriel s'informatisent de plus en plus et

Grandeursphysiques mesurer

Chane dnergienerg ies

d en t re

ACQURIR TRAITER COMMUNIQUER

AGIR

Chane di nformat ion

Informations desti-nes dautressystmes et auxinterfaces H/M

Ordres

Informations is-sues dautres systmeset dInterfaces H/M

ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE

Matire d'uvreen entre

Matire d'uvreen sortie


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deviennent communicants. Les capteurs, les actionneurs, les automates etles ordinateurs de gestion communiquent travers des rseaux.

C--- Organisation de lenseignement

1- cours et travaux dirigs

Les cours et les travaux dirigs (TD) sont consolids par des activitspratiques (AP) cibles qui doivent reprsenter une part non ngligeable de lamasse horaire totale du programme, 30 % environ. Il faut noter galement les2 heures par semaine durant les 2 annes de formation, rserves laconception et la ralisation de projets.

Pour aider la prparation et la mise en uvre des cours, TD, AP et projet, ilest recommand dtablir une coordination entre les membres de l'quipe

pdagogique. En effet, diverses contraintes sont prendre en considration,entre autres :

Les contraintes techniques et matrielles qui renvoient au choix dessupports et instruments adquats pour atteindre l'objectif fix ;

Les contraintes didactiques et temporelles qui renseignent sur la faond'articuler les activits durant l'anne (cours, TD, AP et projet) ;

Les contraintes de choix des concepts et mthodes qui peuvent tresujets de redondance utile et qui de ce fait consolident les connaissances :

d'une part dans les cours, TD et AP ; en effet, plus le niveau estlev, plus il faudra revenir sur les connaissances ou le savoir-faireviss ;

d'autre part dans les projets sachant que dans une dmarche deprojet, on ne peut pas couvrir toutes les acquisitions de la formation.

2- activits pratiques

Les activits pratiques ont pour but :

La dcouverte et la construction d'un savoir nouveau (une loi, une rgle,une mthode, etc.) ;

L'application et la mise en uvre de savoirs et savoir-faire ; La recherche et la validation de solutions constructives, dans le cadre deprojet.

Elles sont systmatiquement associes des produit-supports, qui doiventreprsenter l'tat actuel des technologies ; elles sont donc censes apporterdu sens pour les lves et contribuer au dveloppement de leur culturetechnologique.


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2.1- Produit-supports

La classification non exhaustive suivante donne une ide sur la typologie desproduit-supports que l'on peut adopter :

Systmes industriels tels que le systme de remplissage/bouchage, lesystme de tri, etc., qui :

sont riches en enseignements du fait quils reprsentent la ralitindustrielle, de nature modulaire et standardise et de manipulationfacile ;

sont peu familiers aux lves ;

exigent plus d'effort pour la mise en uvre de la scurit ;

ont un cot plus lev.

Systmes didactiques tels que le banc d'essais de capteurs, la platine decblage de moteurs, la platine de montage de vrins, la maquette desystme rel, etc., qui :

sont ddis aux apprentissages prcis et cibls ;

exigent moins d'effort pour la mise en uvre de la scurit ;

ont parfois un cot lev ;

Systmes "grand public" tels que voiture tlcommande, essuie-glace,antenne parabolique, etc., qui :

sont riches du fait quils reprsentent la ralit actuelle de latechnologie;

sont familiers aux lves ;

exigent moins d'effort pour la mise en uvre de la scurit du fait de lafaible nergie mise en jeu et de leur dynamique lente ;

ont un cot moins lev, ce qui permet de les acqurir en grandnombre.

Il n'empche, qu'il est tout fait possible de se procurer ou raliser de simplesmcanismes qui peuvent gnrer des situations d'apprentissages trs

apprciables, en comparaison avec les systmes prcits.Globalement, dans les laboratoires de sciences de lingnieur, aucun type desystme n'est prpondrant sur les autres ; ils sont alors complmentaires.

2.2- Activits des lves

Ces activits sont celles produites par les lves lors des squences de cours,de TD et de AP.


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a- Analyse fonctionnelleLes activits concernant cet axe de formation ont pour but de mettre enplace les bases d'une mthodologie d'approche des produits

indpendamment des solutions constructives retenues.

En observant le produit rel et en s'appuyant sur son dossier technique, lesactivits de l'lve peuvent prendre diverses formes :

Identifier et exprimer la fonction dusage ;

Configurer le produit en situation d'utilisation et le faire fonctionner,ce qui permet llve de :

Identifier la valeur ajoute par le produit ;

tablir une correspondance entre les fonctions techniques et lesfonctions de service.

b- Chane dnergie :

En gnral, les systmes tudis mettent en uvre plusieurs typesd'nergie, les transforment et les convertissent. Les activits dans cet axede formation peuvent se caractriser par deux approches, externe etinterne :

Approche externe : Celle-ci est destine au reprage des diffrentesformes dnergie et de leurs transformations sur le trajet du flux dnergie.

Dans cette optique, plusieurs activits pratiques peuvent tre proposes : Dcouverte du chanage des botes fonctionnelles gnriques par

lobservation, la manipulation, la mise en fonctionnement de tout oupartie du produit ;

Reprage des constituants remplissant chaque fonction technique etnonc de leurs caractristiques reprables (vitesse, frquence,tension, dbit, pression, puissance, etc.) ;

Reprage des types dnergie lentre et la sortie de chaquefonction.

Approche interne : Elle est destine explorer le fonctionnement desconstituants, ce qui revient ouvrir les botes fonctionnelles. Dans cetteoptique analytique, il est possible de proposer les activits suivantes :

Dcouverte du fonctionnement interne, dmontage, remontage ; Simulation l'aide de logiciels ; Cblage complet ou partiel ;

Reprage et mesurage des paramtres dentre et de sortie d'un


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constituant (tension, intensit, effort, dplacement, pression, rapport derduction, etc.) ;

Identification des principes physiques mis en uvre dans la ralisationde la fonction.

c- Chane dinformation :

Les constituants de la chane dinformation sont varis : automateprogrammable, systme informatique, systme ddi ( microcontrleur),etc. Ce qui fera l'objet d'un dveloppement diffrent suivant le supportchoisi. On fait appel, comme pour la chane d'nergie, aux deux approches :

Approche externe : Elle permet l'observation, la manipulation, la mise enfonctionnement et la simulation. Dans cette optique, il est possible deproposer les activits suivantes :

Dcouverte de la structure fonctionnelle d'une chane d'information ;

Reprage des informations traites et identification des changesentre les blocs fonctionnels par l'approche des entres/sorties ;

Localisation des constituants matriels et logiciels assurant chaquefonction;

Mise en uvre et rglage d'un systme de traitement pour le fairefonctionner.

Approcheinterne : Elle amne l'lve ltude des fonctions techniquesassures par les constituants matriels et logiciels. Dans cette approche, ilest possible de proposer les activits suivantes :

Recensement des contraintes de compatibilit matrielles etlectriques (niveaux de tension) entre les constituants ;

Cblage pour relier des constituants ;

Simulation l'aide de logiciels pour aider la comprhension ;

Implantation et modification dun programme ;

Identification des principes physiques mis en uvre dans la ralisation

de la fonction.3- projet encadr

Le projet encadr est labor par les lves qui sont mis en situation deresponsabilit dans la conduite dune ralisation.

A partir dun thme qui propose une problmatique large fortement ancre surle contenu du programme, les lves avec laide des enseignants, dterminentdes sujets prcis qui sarticulent sur les principaux axes du programme. Ce


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travail, men en petits groupes et encadr par les enseignants, aboutit uneralisation concrte qui peut prendre des formes diverses, et fait lobjet, aumoment de lvaluation dune communication orale.

3.1- Objectifs

Les projets constituent le point de convergence de comptences multiples :

dvelopper lesprit de recherche, dinitiative, dautonomie par la constructionrflchie dun projet ;

participer activement aux apprentissages ;

intgrer et rutiliser des connaissances acquises en cours en associantsavoirs et savoir-faire dans un esprit cratif ou exprimental ;

dvelopper les qualits danalyse et de synthse ncessaires laprsentation construite et argumente du projet loral ;

dvelopper le travail au sein dun groupe.

3.2- Approche mthodologique

Des thmes sont choisis par lquipe pdagogique en fonction des axes duprogramme. Les lves effectuent leur choix qui est soumis laccord duprofesseur encadrant les PE. Des quipes de travail de deux quatre lvessont constitues autour de sujets semblables ou apparents. De plus dessujets ralistes, modestes et bien dlimits doivent tre prfrs des sujetsplus ambitieux et sduisants qui risquent dtre mal matriss par les lves.

Les sujets doivent tre dtermins de manire assurer une implication dechaque lve au sein dun groupe de travail, de manire ce que sacontribution personnelle soit identifiable et valuable.


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D--- Programme de la

PREMIERE ANNEEPREMIERE ANNEE

DU BACCALAUREATDU BACCALAUREAT


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1- Fonction Alimenter (24h)Comptences vises

Identifier les constituants du rseau dalimentation. Exprimer les caractristiques des constituants du rseau dalimentation.

Composantes des comptences Savoir associ

A partir de tout ou partie dun produit supportavec son cahier des charges et son dossier tech-nique et les documentations techniques :

Dcrire le rseau national dlectricit entermes de composition et de puissance.

Rechercher les informations sur la produc-tion nationale en nergie lectrique.

Dcrire le principe de fonctionnement desdiffrents types de centrales lectriques.

Identifier les lments constitutifs des dif-frents types de centrales lectriques.

Lire et reprsenter un schma d'instal-lation lectrique en respectant les normesde reprsentation en vigueur. Identifier les lments constitutifs des dif-frents types de sources autonomes.

noncer les grandeurs physiques caractris-

tiques mises en jeu dun rseau dalimentationdnergie lectrique.

Distinguer l'appareillage de protection selonson domaine d'utilisation dans une installation.

Expliquer les effets du courant lectriquesur le corps humain.

Appliquer les normes de scurit lors del'utilisation de l'nergie lectrique.

Identifier les diffrents lments constitu-tifs dune installation dair comprim.

noncer les grandeurs caractristiques mi-ses en jeu dun rseau dalimentation daircomprim.

1. Lnergie lectrique

les sources dnergie lectrique :

rseau national :

topologie ;

types de centrales :

- nergie dorigine hydraulique ;

- nergie chimique ;- nergie nuclaire.

les sources autonomes :

piles et accumulateurs ;

panneaux solaires (photovoltaques) ;

groupes lectrognes ;

nergie du vent (olienne)

grandeurs caractristiques mises en jeu :

tension ;

courant ; puissance ;

frquence.

scurit des personnes :

contact direct ;

contact indirect.

effets du courant lectrique sur le corps humain ;

protection par disjoncteur diffrentiel.

2. Lnergie pneumatique

installation dair comprim : topologie ;

constituants.

grandeurs caractristiques :

pression ;

dbit.


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2- Fonction Distribuer (48h)

Comptences vises Expliquer le principe de fonctionnement dune commande. Choisir et Mettre en uvre lappareillage de commande.

Composantes des comptences Savoir associA partir de tout ou partie dun produit supportavec son cahier des charges et son dossier techni-que et les documentations techniques :

Expliquer le principe de fonctionnement dunecommande tout ou rien.

Choisir lappareil de commande dans une docu-mentation constructeur.

Mettre en uvre lappareillage de commande.

tablir les schmas d'installations lectriques partir de l'tude d'un cahier des charges.

Choisir un composant de commande partir desdocuments constructeurs.

Dcrire le principe de fonctionnement dun ha-cheur srie transistors.

tablir les schmas de montage dun hacheur.

Exprimer les paramtres caractristiques dunhacheur srie.

Identifier une fonction de commutation dansun systme.

Raliser une fonction de commutation.

Mettre en uvre un variateur industriel en res-pectant les normes de scurit.

1. Commande tout ou rien :

contacteur;

relais lectromagntique, relais statique;

caractristiques lectriques :

pouvoir de coupure, fermeture ;

intensit nominale demploi ;

tension nominale demploi ;

Catgorie demploi.

2. Hacheur srie transistors

principe de fonctionnement ;

caractristiques lectriques pour charge R etcharge (R, E) ;

exemple de commande base dampli opra-tionnel et NE555 ;

schma de montage du fonctionnement quatrequadrants.

3. Variateurs industriels pour moteur courantcontinu :

schma bloc et principe de fonctionnement ;

caractristiques ;

paramtrage.

4. Distributeur hydraulique et pneumatique.


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F i l i r e S T E

3- Fonction Convertir (30h)

Comptences vises noncer le principe de fonctionnement dun convertisseur.

Mettre en uvre un convertisseur.


A partir de tout ou partie dun produit supportavec son cahier des charges et son dossier techni-que et les documentations techniques :

Identifier le type de conversion mis en u-vre dans un systme.

Exprimer les caractristiques dune conver-sion.

Reprsenter le schma fonctionnel duneconversion.

Mettre en uvre diffrents types deconvertisseurs.

noncer le principe de fonctionnement dunvrin.

:Type de conversion1.

nergie lectrique/nergie lumineuse ;

nergie lectrique/nergie thermique ;

nergie lectrique /nergie chimique ; convertisseurs lectromcaniques :

moteur courant continu :

fonctionnement flux constant, prin-cipe, caractristiques mcaniques de cou-ple, de vitesse et de puissance, caract-ristique de courant et de tension ;

utilisation, rversibilit.

fonctionnement vitesse variable.:Convertisseurs hydraulique et pneumatique2.

vrins.


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Unit

AAcquisition TTraitement CCommunication (68 h)


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F i l i r e S T E

1- Fonction Acqurir: (14h)Comptences vises

noncer le principe dacquisition et de conditionnement de donnes. Mettre en uvre un bloc dacquisition de donnes.

Composantes descomptences

Savoir associ

A partir de tout ou partiedun produit support avecson cahier des charges etson dossier technique et les

documentations techni-ques :

Identifier la fonctiondacquisition dans unechane dinformation.

Justifier le choix duncapteur TOR ou numri-que.

Dcrire et reprsenterlvolution du signal lelong de la chane.

Identifier les organesdinterface Homme/Machine en entre.

:Fonction globale1. fonctions de base et structure fonctionnelle de la chane d'acquisition ; transformation dune grandeur physique en signal lectrique ; conditionnement du signal.

:Les capteurs2.

nature de linformation fournie par un capteur : logique, analogique et numrique. caractristiques dun capteur : tendue de mesure, sensibilit, rsolution, fidli-

t et temps de rponse. capteurs logiques (Tout Ou Rien : TOR)

avec contact ; sans contact : inductif,capacitif et optique.

capteurs numriques : codeurs optiques absolus (cas du code Gray) et codeursoptiques incrmentaux.

:Conditionnement du signal3. introduction

amplification ; filtrage ; mise en forme ; conversions :A/N, N/A et tension/frquence.

amplification base dun amplificateur oprationnel (AOP) : prsentation dun AOP ; montages de base : inverseur, non inverseur, sommateur et soustrac-teur

mise en forme base dAOP : comparateur un seuil

4. Interfaage en entre: interfaage homme/machine (IHM) ;

boutons poussoirs et interrupteurs (symboles et montages) ; claviers.

isolation galvanique : principe et rle ; exemple de schma base doptocoupleur.


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2- Fonction Traiter: (44h)Comptences vises

Exprimer les entres/sorties dune unit de traitement des donnes acquises.

Mettre en uvre une unit de traitement de linformation.

Composantes des comp-tences

Savoir associ

Reprsenter un nombre dans unebase donne.

Coder une information binaire.

Effectuer en binaire les oprationsarithmtiques de base.

Identifier les fonctions de basedes circuits combinatoire et squen-tiel.

Analyser un circuit combinatoire.

Analyser un circuit squentiel

laborer un Grafcet dun systmeautomatis partir dun cahier descharges fonctionnel.

Identifier les caractristiquesprincipales dun API.

Traduire un Grafcet dans un lan-gage de programmation pour un API.

1. Reprsentation et codage de linformation reprsentions dcimale, binaire, hexadcimale ;

conversion entre systmes (dcimal binaire- hexadcimaldcimal) ;

codes : binaire pur, GRAY, BCD et ASCII ;

notions darithmtique binaire : addition, soustraction aveccomplment 2.

2. Logique combinatoire fonctions de base : Complment, AND, OR, NAND, NOR etXOR ;

simplification des fonctions logiques :mthodes algbrique etpar tableau de Karnaugh ;

fonctions avances base de circuits intgrs :

dcodeur BCD/7 segments ;

multiplexeur/dmultiplexeur ; additionneur/soustracteur ;

comparateur.

3. Logique squentielle: fonctions de base : bascules SR, JK et D

)Pour JK et D se limiter aux symboles et aux tables de vrit( ;

fonctions avances : compteurs, registres et mmoires.

4. Familles logiques TTL et CMOS :

alimentation, Temps de propagation et consommation. tages de sortie : Totem pole, collecteur/drain ouvert ettrois tats.

5. Circuits programmables (PLD) introduction et prsentation ; classification.


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F i l i r e S T E

.

6. GRAFCET (lments de base): tapes et actions associes ; transitions et rceptivits ; rgles dvolution ; squence unique ; squences en OU ; squences en ET ; saut et reprise dtapes.

7. Les systmes programmables (Automate ProgrammableIndustriel : API)

fonction globale.

structure fonctionnelle et matrielle dun API :

unit centrale et mmoires ;

module dentres ;

module de sorties.

console de programmation

programmation dun API avec les langages :

contacts (LADDER) ;

liste dinstruction ;

GRAFCET. exemples dapplications.


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3- Fonction Communiquer: (10h)Comptences vises

noncer les principaux paramtres caractrisant les diffrents types de liaisons. Mettre en uvre les lments ncessaires la ralisation dune liaison.

Composantes des com-ptences

Savoir associ

Identifier le mode de trans-

mission entre les priphriques. Pour une liaison srie interpr-ter le format de transmission.

Justifier la prsence de lafonction disolation galvanique.

1.Interfaage en sortie :

interfaage homme/machine (IHM)

voyants lumineux : symboles et montages ;

afficheurs et crans.

isolation galvanique :

principe et rle ;

exemple de schma base de relais lectromagntiqueet tran-sistor en commutation.

.2.Liaison parallle, liaison srie:

liaison parallle : cas du port Centronics.

caractristiques de la liaison srie point point RS232 :

niveaux de tension ;

conversion TTL RS232 ;

format de la trame de transmission : bit de start, bits de don-nes et bit(s) de stop.

caractristiques de la liaison srie multipoints RS485

niveaux de tension ;

conversion TTL RS485 ;

introduction aux rseaux informatiques : notion de protocole.


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Unit

TTransmission(68 h)


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Fonction Transmettre:

Comptence vise Reprsenter graphiquement un systme et schmatiser son fonctionnement en exploitantles modeleurs volumiques..


Savoir associ

Utiliser les normes etles conventions de repr-sentation. Lire un dessin d'ensem-ble. Apprhender le fonc-tionnement d'un mca-nisme. Traduire le fonctionne-ment par un schma. Imaginer les formesdans l'espace.

Calculer les jeux dansune chane de cotes. Expliquer le fonction-nement des diffrentsmcanismes.

1- Gnralits sur le dessin technique, conventions: normalisation, criture normalise, formats, cartouche,traits, chelles.

2- Tracs gomtriques, intersections: tangentes, raccordements, polygones rguliers; intersections: intersection cylindre/plan : plan quelconque par rapport l'axe du cylindre. intersection cne/plan : plan // l'axe du cne. intersection cylindre / cylindre (axes ) :

mmes diamtres; diamtres diffrents.

3- Reprsentation gomtrique des pices: reprsentation cavalire; projections orthogonales; sections hachures: section sortie; section rabattue.

4- Reprsentation volumique: arbre de construction ; arbre dassemblage.

5- Excution graphique de la cotation : dimensions linaires ; dimensions angulaires.

6- Reprsentation schmatique : schma cinmatique ; schma architectural ; schma technologique.

7- Tolrances et ajustements :

Cote ISO, ajustements, position des carts, tolrances, al-sage normal, arbre normal, ajustements couramment utiliss,carts fondamentaux.

8- Cotation fonctionnelle : cote condition ou condition fonctionnelle; surfaces : terminales, d'appui, fonctionnelles; chanes de cotes; calcul.


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Comptence vise Analyser les solutions constructives matrialisant la fonction liaison.


Savoir associ

Citer les proprits physiques etmcaniques des matriaux.

Identifier le procd d'obtention

d'une pice. Dchiffrer la dsignation d'unmatriau.

Reprsenter une constructionsoude.

Identifier une fonction techniquelmentaire.

Schmatiser une liaison lmen-taire.

Identifier une liaison encastre-ment.

Dessiner un filetage.

1- Notions gnrales sur les matriaux : laboration des matriaux. proprits physiques, mcaniques.

2- Mise en uvre des matriaux : moulage, dformation, usinage, filetage.

3- Dsignation normalise des matriaux : aciers, fontes, mtaux et alliages non ferreux.

4- Notion de fonction mcanique : fonction globale du mcanisme; fonctions techniques lmentaires:

liaison; graissage; tanchit.

5- Fonction liaison tude des liaisons lmentaires : tude gnrale:

iso statisme; degrs de libert.

liaisons lmentaires: symboles; noms;

schmas.6- Liaison encastrement :

liaisons dmontables : vis d'assemblage; vis et crou; goujon, ;

liaisons non dmontables: soudage;

rivetage; collage; sertissage, ... .

7- Notions sur le filetage : reprsentation des filetages


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Comptence vise Analyser les solutions constructives matrialisant la fonction guidage.

Composantes des com-ptences

Savoir associ

Caractriser une fonctionguidage.

Expliquer le fonctionnementd'un montage de roulements.

Identifier la fonctionlubrification.

Identifier la fonctiontanchit.

1- Guidage en rotation : guidage par glissement:

coussinets; bagues autolubrifiantes; rotules.

guidage par roulement.

2- Guidage en translation : guidage par glissement: par une surface cylindrique; par 2 surfaces cylindriques.

guidage par roulement: douilles billes.

3- Roulements : constitution dun roulement montage des roulements

mise en position radiale mise en position axiale

4- Fonction lubrification : ncessit de la lubrification; caractristiques des lubrifiants; modes de lubrification;

5- Fonction tanchit : ncessit; tanchit statique, tanchit dynamique


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4- Exemple de mise uvre de lapproche des cinq aspects :

5- Unit ''projet encadr'' (68 h)

5.1- Phases dlaboration des PE

Phase de dlimitation du sujet :

Travail denqute et de recherche pour dfinir le sujet et la problmatique retenus.

Le choix dfinitif du sujet doit intervenir au plus tard fin dcembre et les 2 heures des PE serontrserves durant la priode antrieure cette date lanalyse fonctionnelle dans loptique dusoutient et de renforcement des acquis lves, et la prise en main de logiciels spcifiques :

a- analyse fonctionnelle

Situation-problme Ressources ex- Aspect Savoirs associs

un capteur fournit un faible signal alors quele bloc de traitement ncessite un signaldamplitude plus grande.

-Produit relou maquettis;-Logiciel desimulation;-Documentsconstructeurs.

fonctionnelFonctionamplification

technologique Amplificateuroprationnel

reprsentation Modle de AOP

physiqueGrandeursphysiques et ca-ractristiques

application Montages de base

Acquisition de linformationExemple : Conditionnement du signal (cas de lamplification)


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b- logiciels spcifiques

Au moment opportun seront introduits et progressivement les diffrents logiciels dassistance parordinateur travers la prise en main de logiciels de :

- dition de schmas lectriques, lectroniques et pneumatiques ;- Routage des circuits imprims ;

- Simulation de fonctionnement de circuits lectriques, lectroniques et pneumatiques.

Phase de ralisation :

Les groupes travaillent davantage en autonomie. Ils tiennent un carnet de bord et remettent un plandaction dtaill de leur projet lenseignant, avec qui, ils font rgulirement le point.


Un produit ou un systme tant fourni et/ou dfini par un dossier ou un fichier, et sonenvironnement en phase tant prcis.

Le cahier des charges du produit ou dusystme tant fourni.

Llve doit tre capable de :

Dcrire la frontire de ltude ;

noncer les fonctions de service du pro-duit ;

Identifier pour une fonction donne : cri-tres, niveaux, flexibilit ;

Dcoder un schma bloc dcrivant lar-chitecture fonctionnelle dun sys-tme ;

Identifier et caractriser les lmentstransforms et dcrire les diffrents flux(physique, nergtique et informa-

tionnel).

1- Analyse fonctionnelle externe : Besoin satisfaire ; Expression fonctionnelle du besoin ; Frontire de ltude ; Fonctions de service ; Fonctions de contraintes ; Cahier des charges fonctionnel.

2- Analyse fonctionnelle interne : Dclinaison des fonctions de service enfonctions techniques (outil FAST ou SADT) ; Autres outils de reprsentation fonction-nelle des systmes et produits : diagrammedactivit, synoptique, schma bloc, ; Architecture fonctionnelle des produits etsystmes : chane dnergie, chane dinfor-mation, relation entre les deux chanes ; Fonctions gnriques dune chane dner-gie ; Fonctions gnriques dune chane dinfor-mation;

Nature, caractristiques et flux des l-

ments transforms par le produit : ma-tire, nergie et information ; Homognit des paramtres dinterfaceentre les diffrentes fonctions dune chanefonctionnelle.


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Phase de communication :

Loral est loccasion pour llve dexposer son travail et de justifier son choix dune manireargumente. Ce travail ncessite une prparation rigoureuse et un entranement pralable de la part

de llve.5.2- Le dossier PE de llve

Ce dossier, labor par chaque lve, comporte les lments suivants :

* Un carnet de bord que chaque lve tient tout au long de son travail, o il consignelavancement du projet et de ses recherches, les difficults rencontres et les solutionsapportes avec lquipe ou lenseignant. Ce carnet de bord est un outil qui permettra lenseignant dvaluer limplication, la mthode et la progression personnelle de chaque lve.

* Une courte prsentation crite (une ou deux pages) du travail accompli, rcapitulant lesraisons du choix, le parcours suivi et un bilan personnel du travail.

* Une production concrte prsente sous forme textuelle ou audiovisuelle et/ou numrique. Onattirera lattention des lves sur le respect du droit dauteur.

5.3- Prsentation finale

La communication orale, dune dure de 20 minutes se droule en deux temps :

* Un bref expos individuel au cours duquel chaque lve doit argumenter son choix et sa dmarche.

* Un court entretien destin vrifier la matrise des acquis, et lauthenticit du travail prsent.

5.4- valuation

Lvaluation du travail accompli repose sur trois lments :

* Travail effectu au cours de lanne : capacit traiter une problmatique, grer et mettre enperspective des informations, implication, initiative, organisation capacit au dialogue, efficacittravail en quipe et tenue du carnet de bord.

* Production finale : qualit, clart, adquation entre objectif fix et rsultats obtenus.

* Prestation orale : clart, pertinence, matrise des connaissances voques.

6- Activits pratiques

6.1- Analyse Fonctionnelle

Thme AF1 : Approche externe de lanalyse fonctionnelle

partir dun systme ''produit-support'' ou objet pluri-technologique complet (grand public ouindustriel) et son CdCF complet, llve est amen :

* valider la prsentation gnrale de lanalyse en identifiant :

- lutilisateur (qui) ;


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- la valeur ajoute du produit (quoi) ;

- lenvironnement dutilisation (o) ;

- les conditions dutilisation (quand, comment) ;- le but et la cause (pourquoi).

* valider deux ou trois fonctions de service et quelques contraintes du tableau decaractristiques en explicitant la solution adopte.

Thme AF2 : Approche interne de lanalyse fonctionnelle

partir dun systme ''produit-support'' ou objet pluri-technologique (complet ou partiel) et leFAST correspondant qui comprend :

* toutes les fonctions de service.

* quelques fonctions techniques.

llve procde dabord au dcodage des parties fournies du FAST et prcise les fonctions deservice, les fonctions techniques et les solutions constructives ;

puis, pour deux ou trois fonctions de service observables sur le produit, llve complte leFAST par les fonctions techniques non formules et les solutions constructivescorrespondantes ;

enfin, pour une fonction de service dont le droulement est compltement observ, llveidentifie le parcours du flux dinformation et/ou dnergie travers le FAST.

Thme AF3 : Architecture fonctionnelle des chanes dinformation et dnergie

partir de systmes pluri-technologique :

intgrant un automate programmable industriel;

ou, base de microcontrleur.

A travers les activits pratiques llve doit tre conduit :

dcouvrir les constituants ralisant les fonctions techniques ;

dfinir les frontires respectives de chacune des chanes fonctionnelles ;

identifier les grandeurs dentre et de sortie de la chane dnergie ;

classifier les entres et sorties de la chane dinformation selon leurs origines ou leursdestinations respectives (pupitre oprateur, chane dnergie, autres chanes dinformation) ;

identifier la nature (logique, analogique, numrique) des informations changes entre les blocsfonctionnels.


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6.2- chane dnergie : unit ADC

Thme E1 : Alimentation et commande dun actionneur

A partir dun cahier des charges pralablement dfini et en disposant dune platine de cblage demoteurs, les activits proposes doivent conduire llve :

* Choisir lappareillage de commande et de protection ;

* reprsenter et raliser une installation triphase comportant :

- Sectionneur

- Contacteur

- Relais thermique

- Rcepteur (moteur asynchrone)Thme E2 : Structure et fonctionnement dun moteur courant continu

A partir dun systme (ou une chane fonctionnelle du systme) en tat de fonctionnementcomprenant un moteur courant continu vitesse variable et sa commande avec un moteursupplmentaire identique non connect et dmontable, les activits proposes doivent conduirellve :

- analyser la constitution physique du moteur par observation, dmontage, et la rapprocher duprincipe de fonctionnement ;

- reprer les lments importants de son fonctionnement : inerties, matriaux, guidages, circuitlectrique, isolations, etc. ;

- mettre en uvre le moteur et sa commande dans les conditions de charge relles ;

- relever les caractristiques lectriques et mcaniques ;

- relever les caractristiques dentre et de sortie de lensemble moteur/rducteur pour lesdiffrentes phases de fonctionnement de la loi de commande laide de points de mesure situssur la chane dnergie (tension, intensit, vitesse, couple) ;

- comparer les rsultats avec les donnes constructeurs et les exigences du cahier descharges ;

- dimensionner, installer, rgler et tester les scurits ncessaires.

Thme E3 : Structure et fonctionnement dun actionneur linaire

A partir dun systme (ou une chane fonctionnelle du systme) en tat de fonctionnementcomprenant un vrin et sa commande associe avec un vrin identique dmontable ; les activitsproposes doivent conduire llve :

analyser la constitution physique du vrin par observation, dmontage, etc. ;


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reprer les lments importants: matriaux, guidages, tanchits, etc., conditionnant sonfonctionnement ;

mettre en uvre le vrin et son distributeur dans les conditions de charge relles ;

identifier, mesurer lorsque cela est possible, des paramtres caractristiques dentre et desortie en rgime permanent ;

comparer les rsultats avec les donnes constructeurs et les exigences du cahier descharges ;

identifier les scurits dans le circuit dnergie.

Thme E4 : Architecture de la chane dnergie, puissance et rendement

Plusieurs systmes de transformation dnergie peuvent convenir, par exemple :

un systme de pompage deau partir de lnergie solaire ;

une olienne ;

un systme de transformation de lnergie lectrique en nergie hydraulique puis,ventuellement, en nergie mcanique.

Les problmatiques proposes doivent conduire llve :

identifier les formes dnergie ;

mesurer les paramtres significatifs ;

quantifier les puissances ; valuer un rendement de constituant, un rendement global ;

apprcier la performance globale de la chane dnergie au regard du cahier des charges et lacohrence des divers maillons.

Thme E5 : Chane dnergie, directe et inverse : rversibilit

partir dun systme lectromcanique (quatre quadrants) soumis une charge entranante.

Les problmatiques proposes doivent conduire llve :

inventorier les constituants de la chane dnergie ;

identifier lintrt de la rversibilit ou de lirrversibilit du mouvement en rponse au cahierdes charges ;

relever les caractristiques dentre et de sortie en rgime permanent ;

mettre en uvre le systme en situation tout particulirement pour les phases de freinagedurant lesquelles la dissipation de lnergie lectrique doit tre prise en compte et analyse.


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6.3-chane d'information : unit ATC

Thme I1 : Acquisition de linformation - Capteurs TOR

A partir dun systme ou dune chane fonctionnelle du systme en tat defonctionnement comprenant des capteurs TOR ou un banc dessais pour capteurs, lesactivits proposes doivent conduire llve :

- analyser lorganisation fonctionnelle dun systme dacquisition et en tablir unschma-blocs ;

- caractriser linformation dlivre en sortie du systme dacquisition (tension,intensit, frquence) en choisissant le moyen de mesure adapt ;

- configurer et rgler le systme dacquisition pour lintgrer une chanedinformation ou pour la rendre compatible avec le systme de traitement de

linformation.Thme I2 : Acquisition de linformation - Conditionnement (Amplification et miseen forme).

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement comprenant un capteur avec un signal de sortie relativement faiblencessitant une amplification en plus dune mise en forme ; les activis proposesdoivent conduire llve :

Raliser et tester les montages amplificateur oprationnel suivants :

- Inverseur ou non inverseur ;

- Soustracteur ou diffrenciateur ;

- Comparateur un seuil.

Thme I3 : Traitement de linformation - Systmes combinatoires

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement, les activits proposes doivent conduire llve :

- Dterminer les quations logiques de commande du systme ;

- Raliser cette logique de commande avec des circuits combinatoires (porteslogiques, dcodeurs, multiplexeurs, etc.).

Thme I4 : Traitement de linformation - Systmes squentiels


- Dterminer la logique de commande du systme ;


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- Raliser cette logique de commande avec des circuits squentiels (bascules,compteurs, registres, mmoires, etc.).

Thme I5 : Traitement de linformation - Automate programmable industriel (1)

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement intgrant un API, les activits proposes doivent conduire llve :

- Identifier les diffrents lments matriel et logiciel dun API ;

- Caractriser les entres/sorties dun API ;

- crire et raliser un programme simple de commande.

Thme I6 : Traitement de linformation - Automate programmable industriel (2)

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat de

fonctionnement intgrant un API, les activits proposes doivent conduire llve :

- Traduire le GRAFCET de fonctionnement du systme en programme spcifique lAPI ;

- Implanter ce programme et tester son fonctionnement.

Thme I7 : Communication de linformation - Liaison srie RS232

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement intgrant un API, les activits proposes doivent conduire llve :

- Configurer les paramtres de la liaison srie entre API et ordinateur deprogrammation ;

- Utiliser les organes de communication (Interface Homme/Machine), parexemple :

en entre pour dpart cycle ;

en sortie pour signaliser le mode de marche.


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6.4-chane d'nergie : unit T

Thme T1 :Sur un dessin densemble dun systme, les activits proposes conduiront les lves :

apprhender le fonctionnement du mcanisme ;

traduire le fonctionnement par un schma partir de ltude des liaisons ;

mettre en vidence la ncessit dun jeu fonctionnel ou dun ajustement etcalculer une composante dune chane de cote ;

clater le systme et reprsenter une pice et mettre en vidence sesconditions fonctionnelles et morphologiques ;

raliser la cotation fonctionnelle dune pice ; dchiffrer les spcifications gomtriques et celles des tats desurfaces.

Thme T2 :

Sur un dessin densemble et des dessins de dfinition de pices ou dun systme (dmonter ou remonter), les activits proposes conduiront les lves :

reconnatre le matriau constituant une pice ;

citer les proprits physiques et mcaniques des matriaux utiliss ;

reconnatre les procds dobtention des pices ;

identifier une fonction technique lmentaire et la caractriser ;

identifier les caractristique dune liaison lmentaire entre deux piceset la schmatiser ;

analyser et caractriser une liaison dencastrement.

Thme T3 :

Sur un dessin densemble et des dessins de dfinition de pices ou dun systme (dmonter ou remonter), les activits proposes conduiront les lves :

identifier et caractriser une fonction guidage ;

analyser et caractriser un montage de roulements ; identifier et caractriser la fonction lubrification ;

identifier et caractriser la fonction tanchit.


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E--- Programme de la

DEUXIEME ANNEEDEUXIEME ANNEE

DU BACCALAUREATDU BACCALAUREAT


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Introduction au programme de la deuxime anne

Le programme de la deuxime anne STE s'inscrit dans une logique de continuit dont la finalitest depoursuivre le travail pdagogique et didactique entam en premire anne pour construire uncurriculum intgr de la discipline sciences de l'ingnieur au cycle de baccalaurat.

Pour cela la mme mthodologie de conception a t suivie, de manire ce que toute la partieprsentative du programme de la premire anne soit commune. Cependant, si une spcificitparticulire est requise pour l'application des contenus de la deuxime anne, une "nota" estmentionne l'emplacement concern. Si non, l'enseignant doit se conformer aux directivespdagogiques figurant sur la partie prsentative .

L'organisation des diffrentes units est inchange, except le volume horaire hebdomadaire desunits ADC et ATC qui a chang respectivement de 3 2h et de 2 3h. Ceci est impos par lanature du savoir associ aux composantes des comptences vises par ces units. En effet, vu laprogression ralise naturellement dans le dveloppement des comptences vises, la dominance"lectronique" sur les solutions constructives existant au niveau des diffrents produits supportsest plus forte, notamment pour les fonctions acqurir, traiter et communiquer.

Il va de soi donc, que l'approche par "les cinq aspects" soit respecte dans le dveloppement detout ce programme. La matire "sciences de l'ingnieur" est de nature pluridisciplinaire et de cefait, l'lve doit toujours tre mis dans des situations dont la complexit favorise, voire impose

celui-ci, la mise en uvre de toutes les ressources cognitives et en comptences couvrant diverschamps de connaissance et d'habilets.


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Unit

AAlimentation DDistribution CConversion(68 h)


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1- Fonction Alimenter (30h)Comptences vises

- Identifier les constituants du rseau dalimentation.- Exprimer les caractristiques des constituants du rseau dalimentation.


A partir des donnes relatives aurseau lectrique national et d'unedocumentation technique fourniepar l'enseignant :

Exprimer les caractristiqueslectriques du rseau triphas.

tablir le schma de tout ou par-tie d'un circuit.

Dmontrer la ncessit du trans-port en THT.

tablir le schma quivalent d'untransformateur et en dterminerles paramtres caractristiques.

Identifier les organes formantun poste d'interconnexion et re-prsenter son schma de principe.

Identifier les fonctions desconstituants d'un poste de trans-formation.

Justifier le choix d'une confi-guration de rgime de neutre.

Faire le choix des organes deprotection.

Identifier les diffrents organesde mesure dans un poste de trans-formation.

1- Le systme triphas

tensions simple et compose ; groupements des rcepteurs;

montages avec neutre (quilibr ou dsquilibr);

montage sans neutre (quilibr);

montage triangle quilibr ou dsquilibr.

puissance en rgime triphas :

thorme de Boucherot (cas de montage qui-libr ou non);

mesure de puissance active : mthode du watt-mtre (cas quilibr), mthode des deux wattm-tres;

relvement du facteur puissance.

2- Rseau national

Transport de lnergie lectrique

Ncessit du transport en THT; quipement (lignes, pylnes, isolateurs).

Poste dinterconnexion

Mouvements d'nergie: fluctuation de la de-mande, ajustement de la production et dispat-ching;

Fonction et structure d'un poste.

Postes de transformation

Fonction et structure;


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2- Fonction Distribuer (20h)

Comptences vises- Expliquer le principe de fonctionnement dune commande.- Choisir et mettre en uvre lappareillage de commande.


A partir d'un produit support, soncahier des charges et de la docu-mentation technique et/ou d'un lo-giciel de simulation spcifique :

Analyser le fonctionnement d'unredresseur, d'un onduleur et d'ungradateur.

Faire le choix des composants decommande pour un convertisseurdonn.

Identifier les grandeurs d'en-tre/sortie d'un variateur et leurscaractristiques.

Justifier le choix du variateurassoci un convertisseur dnergiedonn.

Configurer et effectuer les rgla-ges externes d'un variateur.

Vrifier exprimentalement lesperformances du variateur.

noncer le rle d'un distributeurproportionnel dans un contexte don-

n. Donner des exemples dutilisationdes convertisseurs statiques.

1- Convertisseurs statiquesRedresseurs

Redresseurs non commands (simples et doublesalternances):

- tablissement des chronogrammes;

- Dtermination des grandeurs lectriquespour dbit sur:

charge rsistive; charge rsistive + fcm (conduction conti-nue).

Redressement triphas non command (PD3)- Dbit sur charge rsistive et RL (lissage par-fait).

Redressement command monophas (pontmixte).

Onduleur monophas: principe de fonctionnement; formes dondes aux bornes dune charge rsistive; types de commande.

Gradateur principe de fonctionnement; formes dondes aux bornes dune charge rsistive;

2- Commande par modulation dnergie

Variateurs industriels pour moteur asynchrone : Schma bloc et principe de fonctionnement; Caractristiques ; Paramtrages.

Distributeur proportionnel Principe de fonctionnement; Grandeurs physiques associes.

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3- Fonction Convertir (16h)

Comptences vises- noncer le principe de fonctionnement dun convertisseur.- Mettre en uvre un convertisseur.

Composantes des comptences Savoir associA partir d'un produit support, son ca-hier des charges ou de la documentationtechnique et/ou d'un logiciel de simula-tion spcifique :

noncer le principe de fonctionne-

ment de la machine synchrone. Expliquer le principe de l'autopilo-tage d'une machine synchrone partird'un schma.

Commenter les courbes caractristi-ques mcanique et lectrique d'un MAS.

Faire le choix du mode de dmarragepour des types de charge donns.

Dterminer le point de fonctionne-ment du groupe (moteur/charge) pourune charge donne.

Faire le choix du moteur convenable une application donne partir des do-cuments constructeurs.

noncer les caractristiques d'un mo-teur pas pas aimant permanent.

Dcrire ses diffrentes techniques

de commande. Apprhender le rle du MPP pour as-surer un positionnement ou une vitesseprcise.

Donner des exemples dutilisation desconvertisseurs lectromcaniques.

Expliquer le principe de la conversiond'nergie en commande proportionnelle.

Convertisseurs lectromcaniques1- Machine synchrone

Alternateur Principe de fonctionnement; quations fondamentales; Fonctionnement en moteur.

Moteur synchrone auto pilot notion de l'autopilotage; Analyse du schma de principe(cas du commutateur en courant).

2- Moteur asynchrone (MAS): Caractristiques mcaniques et lec-triques ;

Modes de dmarrage des MAS.

3- Moteur pas pas (MPP) Description et types; Caractristiques dun MPP aimantpermanent ; Techniques de commande dun MPP aimant permanent.

Convertisseurs hydrauliques

Vrins : Caractristiques; Application en commande proportion-nelle.

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Unit

AAcquisition TTraitement CCommunication (102 h)

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1- Fonction Acqurir (12h)Comptences vises

-noncer le principe dacquisition et de conditionnement de donnes.- Mettre en uvre un bloc dacquisition de donnes.


A partir d'un produit support,son cahier des charges ou dela documentation techniqueet/ou d'un logiciel de simula-

tion spcifique : Justifier le choix dun capteuranalogique.

Analyser et dimensionner lescircuits de filtrage par le dia-gramme de Bode.

Analyser et dimensionner lesmontages de mise en forme etde conversion.

Exploiter les donnesconstructeur des circuits in-tgrs de conversion.

1) Les capteurs

Capteurs numriques (rappels)

Capteurs analogiques : Cas des capteurs de tempra-ture, de position, de dplacement de vitesse et de ni-

veau : tude et choix partir de documents construc-teur (caractristiques, paramtres)

2- Conditionnement du signal

Montages base d'amplificateur oprationnel.

fonction de transfert et diagramme de Bodepour les filtres :

- Passe bas;

- Passe haut;

- Passe bande.

Montages de mise en forme (Comparateur deuxseuils : trigger):

base d'amplificateur oprationnel ;

base de circuits logiques : exemple CI 7414,4093.

Montages de conversion :

Convertisseurs numrique/analogique.

- Rseau R/2R: montage, caractristiques;

- Exemple de circuit intgr DAC0800;

Convertisseurs analogique/numrique

- Principe d'un convertisseur analogique/numrique approximations successives;

- Exemple de circuit intgr "ADC0808";

Conversions tension/frquence et frquence/tension base d'amplificateur oprationnel;

Conversion courant/tension base d'amplifica-teur oprationnel.


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2- Fonction Traiter (18h)Comptences vises

- Enoncer la structure d'une unit de traitement.- Mettre en uvre une unit de traitement de linformation.

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A partir d'un produit support,son cahier des charges ou dela documentation techniqueet/ou d'un logiciel de simula-tion spcifique :

Dcrire une fonction logiqueet limplmenter dans un circuitprogrammable.

Analyser et mettre en uvre unGrafcet comportant des macroset des tches.

Dcrire l'architecture d'un en-vironnement micro-informatiqueminimal.Traduire dans un langage ad-

quat le fonctionnement d'unsystme base de microcontr-leur.

Distinguer un systme asservid'un systme rgul.

Apprhender les notions relati-ves un systme asservi ou r-gul.

1- Circuits logiques programmables : Langage de description ma-triel (HDL)

Introduction;

Diffrents types de description :

Description par schma. Description logique (Initiation au langageABEL):

- par table de vrit;- par quation;- par diagramme d'tat.

2- GRAFCET Rappels des lments de base ; Diffrents types d'action ; Notion de macro tape ; Notion de tche (Grafcet de coordination ou de syn-chronisation).

3- Les systmes programmables : Environnement micro-informatique minimal :

architecture gnral ; notion de microprocesseur ;

mmoires ;

priphriques d'entres/sorties (Parallle etsrie).

Les microcontrleurs (aspect matriel) : architecture gnrale ; cas de la famille des PIC (Ex. : 16F84,16F877) :

- Prsentation ;- Schmas de base (oscillateur, ports d'E/S,Reset, ).Page 46


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Analyser un systme asservipar l'approche des quationsdiffrentielles.Mettre en uvre un systmed'asservissement (vitesse,position, temprature etc.)

Les microcontrleurs (aspect logiciel) Notions gnrales de programmation ;

Langage Assembleur ;

Langage graphique (Ex. : Organigramme) ;

Langage volu (Ex. : Basic).

4- Les systmes asservis :

Introduction

Dfinitions et avantages ;

Schma bloc : Chane directe, chane de re-tour et comparateur;

Dfinition des caractristiques : Prcision,rapidit et stabilit.

tude d'un systme asservi par l'approche de l'qua-tion diffrentielle : Cas de l'asservissement envitesse d'une machine courant continu (Mcc).

Systme de 1er ordre (on nglige les frottementset l'inductance) :

- Schma bloc;

- Dtermination de la relation = f(Uc) partirdes quations de fonctionnement lectrique etmcanique (Uc tant la consigne de vitesse);

- Reprsentation temporelle de la rponse unchelon;

- Dduction de la prcision, de la rapidit et dela stabilit.

Systme de 2nd ordre (on nglige uniquement les

frottements)- Schma bloc;

- Dtermination de la relation = f(Uc) partirdes quations de fonctionnement lectrique etmcanique (Uc tant la consigne de vitesse);

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- Dduction de la prcision, de la rapidit et dela stabilit.

Montage dapplication : asservissement en vitessed'une Mcc

Comparateur base d'amplificateur oprationnel;

Commande de moteur par :

- Redresseur command;

- Hacheur srie.

Capture de vitesse par :

- Dynamo tachymtrie avec adaptation;

- Codeur optique et logique de traitementavec monostable et filtre passe bas.

Amlioration des performances du systme :correction.

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Fonction Communiquer (13h)Comptences vises

- noncer les principaux paramtres caractrisant les diffrents types de liaisons.- Mettre en uvre les lments ncessaires la ralisation dune liaison.


A partir d'un produit support,son cahier des charges ou de ladocumentation technique et/oud'un logiciel de simulation spci-fique :

Classifier les rseaux informati-ques.

Identifier les diffrents niveauxfonctionnels de la pyramide CIM.

noncer le rle des diffrentsconstituants dinterconnexion dunrseau dentreprise.

Configurer et exploiter un r-

seau local.

Enoncer les diffrentes classes(A, B, C, D et E) pour montrer lagrande diversit des rseaux.

Dfinir lutilisation dun masque ;

Configurer et mettre en uvreun rseau ModBus.

Configurer et mettre en oeuvreun rseau ASI .

Dcrire une liaison USB.

1- Gnralits sur les rseaux informatiques :

Dfinitions et types de rseaux LAN, MAN etWAN

Topologie: Bus, toile, anneau et maille.

Mcanismes daccs au mdium :

CSMA/CD;

Token Ring (anneau jeton).

Notion de protocole ;

Notion de pyramide CIM (Computer IntegratedManufacturing). Structure d'une usine basesur l'emploi des rseaux informatiques :

rseau d'entreprise;

rseau de terrain;

rseau de capteurs/actionneurs.

2- Rseau d'entreprise : Ethernet et TCP/IP

Aspect matriel

Carte rseau Ethernet ;

Cbles rseaux ;

Concentrateur (Hub) et commutateur(switch) ;

Routeur. Aspect logiciel : configuration TCP/IP

Adressage IP: adresse et masque ;

Partage de ressources : partage de fichierset d'imprimantes ;

Notions gnrales sur la scurit informati-que.

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3- Rseaux de terrain : Cas de ModBus

Aspect matriel : Liaison RS485 ;

Aspect logiciel : format de la trame, communicationmatre/esclave.

(Se limiter aux fonctions de lecture et d'criture)

4- Rseaux de capteurs/actionneurs : ASI

Aspect matriel : cbles et modules d'entres/sorties ;

Aspect logiciel : format de la trame, communicationmatre/esclave.

5- Notions de bus USB (Universal Serial Bus) :

Aspect matriel.

Aspect logiciel.

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Unit

TransmissionTransmission(68 h)


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1- Fonction Transmettre (68h)

Comptences vises

- Analyser un mcanisme contenant une transmission de puissance sans ou avectransformation de mouvement.

- Analyser un mcanisme contenant un actionneur rotatif.


A partir d'un systme ou mcanismemcanique rel ou didactis et d'une

documentation technique fournie parl'enseignant:

Traduire le fonctionnement des ac-couplements par un schma.

Reprsenter graphiquement les l-ments d'un accouplement.

Dfinir le type d'accouplement choisi.

Proposer une solution constructive.

Faire une analyse critique d'un mon-tage contenant un accouplement.

Dfinir la fonction d'un embrayage.

Dfinir la fonction d'un frein.

Citer les avantages et les inconv-nients d'un mode de transmission don-n.

Justifier le choix d'un type de cour-roie.

Transmission de puissance sans transformation demouvement

Gnralits; Les mcanismes de transmission de puissance sansmodification de la vitesse angulaire:

Accouplement des arbres pratiquement colinai-res:

accouplements rigides;

accouplements lastiques.

Accouplement des arbres concourants ou paral-lles:

joint de cardan simple; double joint de cardan;

joint de OLDHAM.

Embrayages:

constitution;

couple transmissible par un embrayage;

forme des surfaces de contact;

mcanisme presseur.

Freins:

fonction;

freins sabots;

freins sangle;

freins tambour;

freins disque;Page 52


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Dfinir les caractristiques desdiffrents engrenages.

Reprsenter schmatiquement ougraphiquement un engrenage.

Reprsenter schmatiquement uneboite de vitesse.

Faire le trac d'une came.

Traduire le fonctionnement d'unsystme vis-crou par un schma.

Citer les avantages et les inconv-nients du actionneur rotatif tudi.

Les mcanismes de transmission de puissance avecmodification de la vitesse angulaire:

roues de friction;

poulies et courroies:

disposition des courroies;

galet enrouleur;

types de courroies:

- courroies plates;

- courroies trapzodales;

- courroies crantes.

- courroies poly-v.

Roues et chanes

constitution d'une chane;

principe de fonctionnement;

formes des roues;

conditions d'utilisation.

rducteurs de vitesse engrenages:

engrenages axes parallles denture droite:

dfinition;

crmaillre de rfrence;

caractristiques dimensionnelles;

reprsentation graphique.

engrenages axes parallles denture hlico-dale (normale):

dfinition;

caractristiques dimensionnelles; reprsentation graphique.

engrenages axes concourants (engrenagesconiques):

dfinition;

caractristiques dimensionnelles d'unengrenage droit axes perpendiculaires;


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Roue et vis sans fin:

dfinition;

crmaillre de rfrence;

caractristiques dimensionnelles de la vis;

caractristiques dimensionnelles de la roue;


Rducteur de vitesse train ordinaire:

rapport de transmission d'un train d'engre-

nage.

Rducteur de vitesse train picyclodal:

Rducteur roue et vis sans fin:

Boites de vitesses:

reprsentation schmatique

Transmission de puissance sans transformation de mouvement

Gnralits:

Mcanisme bielle-manivelle:

loi de variation des espaces en fonction du temps.

Mcanisme came:

profil d'une came;

excentriques;

Mcanisme vis-crou:

condition de rversibilit du mouvement.

Transformation de l'nergie (les actionneurs rotatifs)

Actionneurs rotatifs utilisant l'nergie pneumatique.

Actionneurs rotatifs utilisant l'nergie hydraulique.

Actionneurs rotatifs utilisant l'nergie lectrique.

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Nota:

Unit ''projet encadr'' (68 h)

Phase de dlimitation du sujet :

Travail denqute et de recherche pour dfinir le sujet et la problmatique retenus.

Le choix dfinitif du sujet doit intervenir au plus tard fin Dcembre et les 2 heures de PEseront rserves durant la priode antrieure cette date ltude de lalgorithmique etla programmation en langage volu dont le contenu est le suivant :

Algorithmique et programmation en langage volu :

Les types de donnes et leurs dclarations ;

Les structures :

Conditionnelle ; Rptitive.

Notion de sous-programme (procdures et fonctions) ;

Exemples d'algorithmes de base : tri et recherche ;

Application dans un environnement de dveloppement rapide (RAD) :

Introduction ;

Programmation sous Visual Basic :- Notion d'interface Utilisateur ;

- Notion d'objet ou composant et ses proprits et vnements ;

- Composants de base : Fentre, Boutons de commande, Zone de texte,Label, Timer, Menu, Entre/sortie sur ports, etc.

Phase de ralisation :

Les groupes travaillent davantage en autonomie. Ils tiennent un carnet de bord et

remettent un plan daction dtaill de leur projet lenseignant, avec qui, ils fontrgulirement le point.

Phase de communication :

Loral est loccasion pour llve dexposer son travail et de justifier son choix dunemanire argumente. Ce travail ncessite une prparation rigoureuse et unentranement pralable de la part de llve.

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F i l i r e S T E

Le dossier PE de llve

Ce dossier, labor par chaque lve, comporte les lments suivants :

Un carnet de bord que chaque lve tient tout au long de son travail, o ilconsigne lavancement du projet et de ses recherches, les difficults rencontreset les solutions apportes avec lquipe ou lenseignant. Ce carnet de bord est unoutil qui permettra lenseignant dvaluer limplication, la mthode et laprogression personnelle de chaque lve.

Une courte prsentation crite (une ou deux pages) du travail accompli,rcapitulant les raisons du choix, le parcourt suivi et un bilan personnel du travail.

Une production concrte prsente sous forme textuelle ou audiovisuelle et/ounumrique. On attirera lattention des lves sur le respect du droit dauteur.

Prsentation finale

La communication orale, dune dure de 20 minutes se droule en deux temps :

Un bref expos individuel au cours duquel chaque lve doit de dfendre son choix etsa dmarche.

Un court entretien destin vrifier la matrise des acquis, et lauthenticit dutravail prsent.

valuation

Lvaluation du travail accompli repose sur trois lments : Travail effectu au cours de lanne : capacit traiter une problmatique, grer et mettre en perspective des informations, implication, initiative, organisation capacitau dialogue, efficacit travail en quipe et tenue du carnet de bord.

Production finale : qualit, clart, adquation entre objectif fix et rsultatsobtenus.

Prestation orale : clart, pertinence, matrise des connaissances voques.

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ACTIVITES PRATIQUES

Chane dnergie : unit ADCThmeE1: Puissances en triphasA partir dun dossier pralablement tabli par l'enseignant, ventuellement au format "

complter", exposant la mthode des deux wattmtres pour la mesure de puissance absorbepar un rcepteur triphas (RL) et en disposant de matriel ncessaire et des noticestechniques des appareillages et de la charge, llve doit tre conduit raliser les activitssuivantes :

Choisir les calibres en fonction des grandeurs mesurer; Raliser le montage et relever les mesures; Calculer les puissances active, ractive et apparente; Calculer le facteur de puissance pour la valeur nominale;

Dterminer la valeur de la batterie de condensateurs permettant d'amliorer le facteurde puissance.Thme E2: Transformateur monophas

A partir dun document pralablement tabli par l'enseignant prcisant les tapes suivre eten disposant de matriel ncessaire et des notices techniques des appareillages et de lacharge, llve doit tre conduit raliser les activits suivantes :

Faire le choix des appareils de mesure et des calibres en fonction des grandeurs mesurer; Raliser les schmas des diffrents montages; Dterminer les paramtres caractristiques du schma quivalent du transformateur ;

Tracer le diagramme de Kapp; Dterminer le rendement par la mthode des pertes spares.

Thme E3: Structure et fonctionnement dun moteur asynchrone

A partir d'un systme (ou d une chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement comprenant un moteur asynchrone et sa commande associe avec un moteursupplmentaire identique non connect et dmontable.

Les activits proposes doivent conduire llve :

analyser la constitution physique du moteur par observation, dmontage, etc. ; reprer les lments importants pour garantir son fonctionnement : inerties,matriaux, guidages, circuit lectrique, isolations, etc. ; mettre en uvre le moteur, sa commande, ses protections dans les conditions de chargerelles; mesurer des caractristiques dentre et de sortie en rgime permanent; comparer les rsultats avec les donnes constructeur et les exigences du cahier descharges; dimensionner, installer, rgler et tester les scurits ncessaires.

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Thme E 4: Liaison entre la chane d'nergie et la chane d'information

A partir de plusieurs systmes ou plusieurs chanes fonctionnelles pneumatiques

mettant en uvre plusieurs solutions (pneumatique, lectromcanique, lectronique,)avec des composants diffrents, ventuellement dmontables.

Les activits de llve doivent le conduire : analyser la constitution physique d'un practionneur; constater la diffrence de la nature de l'nergie entre l'nergie de commande etlnergie d'action; distinguer lcart entre nergie de pilotage et nergie pilote; apprhender les priorits : conservation de lnergie, conservation de linformation; interfacer un practionneur pour rpondre un fonctionnement spcifi.

Thme E 5: La commande module de la chane d'nergie

A partir d'un systme comprenant un moteur, son circuit dalimentation, son variateur et sacharge.Les activits de l'lve doivent lui permettre de mettre en uvre la modification de la loi devitesse pour une charge constante.

Ces activits peuvent tre organises comme suit: faire fonctionner le systme et rgler les paramtres influents pour rpondre des loisde vitesse diffrentes; distinguer les composants relatifs lalimentation, la protection et au mode decommande du moteur (commande avec ou sans variation de vitesse ); identifier les paramtres influents; identifier les interfaces avec la chane dinformation.

Chane dinformation : unit ATCThme I1 : Acquisition de linformation Captage/Filtrage/Mise en forme

A partir dun systme ou dune chane fonctionnelle du systme en tat de fonctionnementcomprenant des capteurs analogiques ou un banc dessais pour capteurs, les activitsproposes doivent conduire llve :

Caractriser linformation dlivre en sortie du systme dacquisition (tension,intensit, frquence) en choisissant le moyen de mesure adapt ;

Configurer et rgler le systme dacquisition pour lintgrer une chanedinformation ou pour la rendre compatible avec le systme de traitement delinformation (Filtrage, mise en forme, etc.).

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Thme I2 : Acquisition de linformation -Conversion

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement comprenant un systme de conversion intgr ou composants discrets,les activits proposes doivent conduire llve raliser et tester les montagescorrespondants ; par exemple :

Convertisseur A/N de type ADC 0800 ;Rseau R/2R.

Thme I3 : Traitement de linformation Circuits logiques programmables (PLD)

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat de

fonctionnement, les activits proposes doivent conduire llve :

Dterminer les quations logiques de commande du systme ;Raliser cette logique de commande avec un PLD en utilisant les diffrents types de

description.

Thme I4 : Traitement de linformation - GRAFCET

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat de fonctionnementintgrant un API, les activits proposes doivent conduire llve :

Traduire le GRAFCET de fonctionnement du systme, contenant au moins 2 typesdaction et au moins une tche, en programme spcifique lAPI ;

Implanter ce programme et tester son fonctionnement.

Thme I5 : Traitement de linformation - Les systmes programmables(Les microcontrleurs 1)


Traduire lalgorithme de fonctionnement du systme en langage Assembleur ;Implanter ce programme et tester son fonctionnement.

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Traduire lalgorithme de fonctionnement du systme en langage graphique ;Implanter ce programme et tester son fonctionnement ;Analyser le programme Assembleur gnr par le compilateur.



Traduire lalgorithme de fonctionnement du systme en langage Basic ;Implanter ce programme et tester son fonctionnement ;Analyser le programme Assembleur gnr par le compilateur.

Thme I8 : Traitement de linformation - Les asservissements linaires

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement comprenant un asservissement (vitesse ou position dune MCC,temprature, dbit, etc.) ou un banc d'essais, les activits proposes doivent conduirellve tester les montages sous-jacents, savoir :

Comparateur base d'amplificateur oprationnel ;Commande de moteur par :

Redresseur command ;

Hacheur srie ;

Capture de vitesse par : Dynamo tachymtrique avec adaptation ;

Codeur optique et logique de traitement (avec monostable et filtre passe bas,etc.).

Thme I9 : Communication de linformation - Les rseaux TCP/IP

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement intgrant un rseau TCP/IP , les activits proposes doivent conduirellve :

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Identifier les diffrents lments matriel et logiciel du rseau ;Caractriser les quipements utiliss ;Configurer le rseau :

Adressage IP: adresse et masque ;

Partage de ressources : partage de fichiers et d'imprimantes.

Vrifier le fonctionnement du rseau.

Thme I10 : Communication de linformation - - Les rseaux MODBUS et ASI

A partir dun systme (ou dune chane fonctionnelle du systme) en tat defonctionnement intgrant des rseaux industriel , les activits proposes doivent conduire

llve :

Identifier les diffrents lments matriel et logiciel du rseau ;Caractriser les quipements utiliss ;Configurer le rseau : Adressage et vitesse ;Vrifier le fonctionnement du rseau.

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ANNEXEGuide dquipement

Sciences de lingnieur

Tronc commun technologique

&

1re et 2me annes du baccalaurat

Filires:

Sciences et Technologies lectriques

Sciences et Technologies McaniquesPage 62


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OBJ ECTIFS DU GUIDE D'EQUIPEMENT

Ce guide dquipement constitue une rfrence pour les instances concernes aux niveauxcentral, rgional et local en vue de doter les tablissements de lenseignementtechnologique de matriels et des locaux ncessaires lapplication des programmes dessciences de lingnieur tous les niveaux de lenseignement secondaire qualifiant : cycle

du tronc commun et cycle de baccalaurat. Cest une plate forme gnrique qui donne lescaractristiques gnrales des infrastructures et des quipements sans trop dtailler, pourlaisser la marge de manuvre ncessaire pour les parties concernes dagir en toutelibert afin d'quiper les tablissements scolaires.

Il permettra galement aux acteurs pdagogiques (inspecteurs et enseignants) davoir uncadre de rfrence par rapport auquel ils peuvent dfinir les besoins en locaux et enmatriels en concordance avec les programmes des sciences de lingnieur.

Organisation des activits

Les Activits Pratiques sont lun des piliers fondamentaux des sciences de lingnieur. Le

programme actuel insiste sur deux aspects considrs comme essentiels :- Lexprimentation base sur lobservation, la rflexion et la mise en vidence de loisscientifiques ;- Lintroduction des AP dans le domaine de la conception.Lacquisition des connaissances se fera en deux tapes incontournables :- Des Activits Pratiques organises dans des laboratoires en binme ;- Des activits dappropriation des savoirs construits et de travaux dirigs sont dispensesen regroupant les lves de chaque groupe classe dont le nombre nexcde pas 16.Chaque squence pdagogique se base sur lobservation et la m