Analyse d'un système automatique
Confort et domotique - 4ème
Analyse d'un système automatique
Objectifs
- Identifier les éléments constitutifs d'un système automatique
- Comprendre le principe de la chaîne d'information et d'énergie
- Analyser le fonctionnement d'un système domotique concret
Introduction
Imaginez une maison qui s'occupe d'elle-même : les volets se ferment tout seuls au coucher du soleil, le chauffage s'adapte à votre présence et l'arrosage du jardin se déclenche uniquement quand c'est nécessaire. Ce n'est pas de la magie, c'est de la domotique ! Aujourd'hui, nous allons décortiquer comment ces systèmes automatiques fonctionnent.
Comment un système automatique, comme un éclairage extérieur, parvient-il à prendre des décisions et à agir sans intervention humaine ?
Les éléments de base d'un système automatique
Un système automatique est un ensemble d'éléments qui réalise une tâche de manière autonome, sans intervention humaine directe. Pour fonctionner, il a besoin de trois grandes parties qui travaillent ensemble. Premièrement, la partie commande, qui est le 'cerveau' du système. C'est souvent un microcontrôleur ou un automate programmable qui reçoit des informations, les analyse selon un programme prédéfini, et prend des décisions. Par exemple, dans un système d'arrosage automatique, le cerveau décide d'arroser ou non. Deuxièmement, la partie opérative, qui est le 'corps' du système. Elle exécute les actions physiques commandées par le cerveau. Elle est composée d'actionneurs : des moteurs (pour ouvrir une vanne d'eau), des vérins (pour fermer un volet), des lampes (pour s'allumer) ou des résistances chauffantes. Enfin, le système a besoin de capteurs, qui sont ses 'sens'. Ce sont des dispositifs qui mesurent une grandeur physique de l'environnement (comme la luminosité, la température, la présence ou l'humidité du sol) et la transforment en signal électrique compréhensible par la partie commande. Un système automatique fonctionne donc en boucle : il capte, il décide, il agit, puis il recapte pour vérifier ou ajuster son action.
Points clés
- Un système automatique fonctionne sans intervention humaine constante.
- Il est composé de trois parties principales : la commande (le cerveau), les actionneurs (le corps) et les capteurs (les sens).
- Il fonctionne selon un cycle de mesure, décision et action.
La chaîne d'information et la chaîne d'énergie
Pour analyser plus finement un système, les ingénieurs utilisent le modèle des deux chaînes : la chaîne d'information et la chaîne d'énergie. Ces deux chaînes sont distinctes mais étroitement liées. La chaîne d'information suit le parcours des données et des ordres. Elle commence par l'acquisition de la donnée via un capteur (ex: un capteur de luminosité mesure 50 lux). Cette information est ensuite traitée par la partie commande (le programme compare : 50 lux < seuil de 100 lux ?). Puis, la commande prend une décision et transmet un ordre (ex: 'Allumer'). La chaîne d'énergie, quant à elle, suit le parcours de la puissance nécessaire pour réaliser l'action physique. Elle part d'une source d'énergie (le secteur 230V ou une batterie). Cette énergie est distribuée et éventuellement convertie (par un transformateur ou un variateur) pour être adaptée. Enfin, elle est transmise à l'actionneur (la lampe) qui la transforme en l'effet utile désiré (de la lumière). Dans notre exemple d'éclairage automatique, la chaîne d'information dit 'IL FAUT' allumer, et la chaîne d'énergie fournit la puissance pour le 'FAIRE'. Une interface homme-machine (un interrupteur, une télécommande, une application) permet d'interagir avec la chaîne d'information pour paramétrer le système (régler l'heure, l'intensité).
Points clés
- La chaîne d'information gère les données (capteur → traitement → ordre).
- La chaîne d'énergie gère la puissance (source → conversion → actionneur).
- Les deux chaînes sont interconnectées au niveau de la partie commande.
Applications pratiques
Analysons deux systèmes domotiques concrets avec le vocabulaire appris. Premier exemple : un store automatique. 1. Chaîne d'information : Un capteur de luminosité sur la fenêtre mesure un fort ensoleillement. Il envoie un signal électrique au boîtier de commande (le cerveau). Celui-ci, programmé pour éviter la surchauffe, compare la valeur à un seuil et décide de baisser le store. Il envoie un ordre électrique au moteur. 2. Chaîne d'énergie : L'énergie électrique du secteur (230V) arrive dans le boîtier. Un relais (interrupteur commandé électriquement) se ferme sur ordre de la commande. L'énergie est distribuée au moteur du store, qui se met en marche et déroule la toile. Deuxième exemple : un détecteur de présence pour éclairage d'entrée. La chaîne d'information : un capteur infrarouge (PIR) détecte un mouvement. La commande vérifie si c'est la nuit (grâce à une horloge ou un capteur de lumière) et envoie l'ordre d'allumer. La chaîne d'énergie : la batterie ou le secteur alimente la lampe LED via un interrupteur électronique activé par la commande. Ces systèmes illustrent comment automatiser des tâches simples pour améliorer le confort et réaliser des économies d'énergie.
Points clés
- L'analyse par chaînes permet de décrire précisément n'importe quel système automatique.
- La domotique applique ces principes pour le confort (stores) et les économies (éclairage intelligent).
- La programmation de la partie commande définit le comportement 'intelligent' du système.
À retenir
Un système automatique réalise une tâche de manière autonome en intégrant une chaîne d'information (pour capter et décider) et une chaîne d'énergie (pour agir). Sa structure repose sur trois éléments clés : les capteurs, la partie commande et les actionneurs. En domotique, cette automatisation vise à améliorer le confort, la sécurité et l'efficacité énergétique d'un logement.
- Un système automatique = Capteurs + Partie Commande + Actionneurs.
- Il fonctionne avec deux chaînes : l'information (les données) et l'énergie (la puissance).
- La domotique applique ces principes pour automatiser des fonctions de la maison.
