Note de cadrage des Projets Interdisciplinaires 2014

Réglage d’un système de récupération d’énergie

La protection des personnes

Problématique humaine :
Comment permettre un mélange homogène d’ingrédients ?
Situation-problème :
Dans le contexte de la sécurisation de l’utilisateur, comment faire cohabiter deux modèles complémentaires - mécanique et électrique - de description du fonctionnement ?

Le batteur mélangeur est un appareil professionnel de boulangerie-pâtisserie conçu pour pétrir, mélanger et fouetter tous produits alimentaires. Trois outils sont disponibles pour assurer le pétrissage (crochet), les mélanges (la palette) et les émulsions (fouet). La sécurité de l’utilisateur doit être assurée conformément à la directive machine 89/392 CEE par un système à manque de tension, des minirupteurs de sécurité à action positive de l’écran de protection et du monté et baissé du bol, un dispositif de freinage à l’arrêt du moteur. Ce dernier dispositif est l’objet de l’étude de ce projet. Il s’agit d’évaluer les performances de cette solution technique.

1 - Observer et analyser le système existant de récupération d’énergie :
L'objectif de cette partie est de mesurer certaines performances externes du système réel et de compléter l'analyse interne de la chaîne d'énergie. Ces investigations doivent permettre de déterminer d’une part la durée d’arrêt du système tournant et d’autre part l’identification des blocs fonctionnels entre l'alimentation et les accessoires de mélange (fouet, palette ou crochet)
2 – Modéliser la chaîne d’énergie :
La chaîne d’énergie sera modélisée par un modèle volumique pour la partie mécanique et par un modèle Matlab/Simulink pour la partie électrique.
3 – Évaluer les écarts :
L’évaluation des écarts entre les résultats simulés et expérimentaux permettront de confirmer ou d’ajuster les hypothèses ou/et les paramètres de simulation afin de valider, séparément, les deux modèles dont l’association constitue la chaîne énergétique du batteur mélangeur.
4 – Finaliser le modèle :
Les modèles comportementaux Inventor de la partie mécanique, Matlab/Simulink de la partie électrique, permettront l’obtention par convergence du point de fonctionnement du système complet conforme au système réel.
5 – Exploiter les modèles :
Un travail sur les caractéristiques du système de récupération d’énergie déterminera les valeurs qui garantissent la conformité du système de freinage par rapport à la directive machine et déterminera également les contraintes mécaniques et électriques supportées. L’aboutissement de ce travail ne peut se faire que si les deux modèles peuvent trouver un langage commun. Cette contrainte orientera la mise en œuvre des modèles.

Répartition Élève :
Élève n°1 : Modélisation, simulation et expérimentation du comportement de la partie mécanique,
Élève n°2 : Modélisation, simulation et expérimentation de la partie électrique,

Le travail de l’élève n°1 consiste à valider le modèle de la partie mécanique. Le modèle fourni est une représentation volumique des pièces mécaniques sur lesquelles ont été associées des liaisons, des contraintes et l’interaction de la partie électrique permettant une simulation du dispositif. Les paramètres sur lesquelles il est possible d’intervenir sont : les contraintes, les caractéristiques des différents constituants. Les mesures à effectuer doivent permettre une vérification du comportement du modèle.
B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement du système mécanique pendant la phase d’arrêt du mouvement.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation pendant la phase d’arrêt du mouvement et modification des paramètres du modèle pour répondre aux résultats expérimentaux.
C1 - Justifier le choix d'un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts de comportement du système mécanique entre la simulation et les mesures.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les différentes fonctions constituant la chaîne d’énergie partie mécanique.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Le travail de l’élève n°2 consiste à valider le modèle de l’actionneur électrique. Les paramètres sur lesquelles il est possible d’intervenir sont : la résistance de l’induit, le coefficient de self induction de l’induit, le moment d’inertie du rotor, les différents coefficients de vitesse et de couple. Les mesures à effectuer doivent permettre une vérification de la résistance d’induit (mesure voltampère métrique), une vérification du coefficient de self induction par l’analyse du courant d’établissement rotor bloqué, le moment d’inertie du rotor par un essai de ralentissement, etc…
B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement de la chaîne électrique à l’aide du modèle fourni.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation lors d’un essai de ralentissement et modification des paramètres du modèle pour répondre aux résultats expérimentaux.
C1 - Justifier le choix d'un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts de comportement du moteur entre la simulation et les mesures.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les notions d’essai de ralentissement et d’établissement d’un courant dans un circuit composé d’une résistance et d’une bobine.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Évaluer les performances de la batterie du sécateur INFACO

La protection des personnes

Problématique humaine :
Comment réaliser la coupe de sarments sans effort ?
Situation-problème :
Quelle quantité d’énergie doit-on embarquer pour une journée de travail ?

En 1988, une étude épidémiologique dans la viticulture a montré une prédominance des troubles musculo-squelettiques du poignet du côté dominant pendant la période de la taille de la vigne.
Cette pathologie d’hyper-sollicitation du membre supérieur affecte les muscles, les tendons et les nefs.
Un programme de conception d’outils ergonomiques à destination du vigneron a permis le développement d’instruments de coupe à la fois manuels et avec assistance.
Le sécateur avec assistance électrique a connu un essor important et a permis de diminuer de 50 % les troubles musculo-squelettiques liés à la taille de la vigne. Des évolutions dans l’électronique de commande et dans les technologies des batteries ont assurées à ce produit un développement dans d’autres domaines tels que l’arboriculture et l’élagage.
Malgré des conditions de portage des batteries sans cesse améliorées, il convient de dimensionner précisément l’énergie électrique embarquée. Les caractéristiques de la batterie et la nature des sarments coupés sont des éléments déterminants.

Répartition Elèves :

Elève n°1 :
Le travail de l’élève n°1 consiste à valider le modèle de la batterie du sécateur. Pour cela, il est nécessaire de définir les paramètres du modèle à partir d’expérimentations. La durée d’utilisation de la batterie est définie comme étant la limite à partir de laquelle la coupe d’un sarment type est devenue impossible. En effet, l’expérimentation a montré qu’un courant minimum I est nécessaire pour assurer la coupe. L’exploitation du modèle doit permettre de déterminer la durée de service de l’accumulateur entre chaque recharge.
Elève n°2 :
Le travail de l’élève n°2 consiste à évaluer à travers les efforts supplémentaires générés par le cisaillement d’un sarment de plus fort diamètre, le seuil de courant maximum à régler sur le dispositif de protection. L’expérimentation doit déterminer l’évolution du courant maximum lors de la coupe en fonction de la section du sarment. Ce comportement sera modélisé par une courbe de tendance ce qui permettra l’extrapolation du courant maximum à régler pour une section supérieure. On vérifiera que le moteur est susceptible de fournir ces performances. Ce réglage garantira non seulement la pérennité des composants du sécateur mais déterminera également la quantité maximale d’énergie devant être embarquée.

Le travail de l’élève n°1 consiste à valider le modèle de la batterie du sécateur. Pour cela, il est nécessaire de définir les paramètres du modèle à partir d’expérimentations. La durée d’utilisation est limitée par l’impossibilité de couper un sarment type. L’expérimentation a montré qu’un courant minimum I est nécessaire pour assurer la coupe. L’exploitation du modèle doit permettre de déterminer la durée de service de l’accumulateur entre chaque recharge.

B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement de la batterie lorsqu’elle est soumise à des sollicitations dynamiques telles que des coupes successives de sarments.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation pour plusieurs profils de décharge et modification des paramètres du modèle pour répondre aux résultats expérimentaux.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts de comportement du système entre la simulation et les mesures.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les différentes paramétrages du modèle.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Le travail de l’élève n°2 consiste à évaluer à travers les efforts supplémentaires générés par le cisaillement d’un sarment de plus fort diamètre, le seuil de courant maximum à régler sur le dispositif de protection. L’expérimentation doit déterminer l’évolution du courant maximum lors de la coupe en fonction de la section du sarment. Ce comportement sera modélisé par une courbe de tendance ce qui permettra l’extrapolation du courant maximum à régler pour une section supérieure. On vérifiera que le moteur est susceptible de fournir ces performances. Ce réglage garantira non seulement la pérennité des composants du sécateur mais déterminera également la quantité maximale d’énergie devant être embarquée.

B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement du système de protection.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation pour plusieurs maximum ou/et surcharges de courant et modification des paramètres du modèle pour répondre aux résultats expérimentaux.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts de comportement entre la simulation et les mesures.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les différentes paramétrages du modèle.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Informer l’utilisateur de sa dépense d’énergie

La santé

Problématique humaine :
Comment provoquer un effort physique ?
Situation-problème :
Comment déterminer les informations nécessaires à la détermination de l’énergie dépensée ?

1 - Observer et analyser le système existant de dépense d’énergie :
L'objectif de cette partie est de caractériser le type d’énergie humaine dépensée. Pour cela un enregistrement des mouvements sera fait pour une montée d’escalier et pour une utilisation du STEPPER. Les points communs d’un point de vue du mouvement seront identifiés. On mettra en évidence notamment le déplacement de la résultante des actions de contact semelle/sol.
2 – Modéliser le dispositif de mesure de l’action du pied sur la pédale :
.
3 – Évaluer les écarts :
L’évaluation des écarts entre les résultats simulés et expérimentaux permettront de confirmer ou d’ajuster les hypothèses ou/et les paramètres de simulation afin de valider le modèle du dispositif de mesure de l’action isolée sur un capteur puis du pied sur la pédale.
4 – Finaliser le modèle :
L’attribution d’un modèle comportemental du dispositif de mesure par l’évaluation des écarts entre les résultats simulés et expérimentaux permettra l’obtention d’un modèle du système conforme au système réel.
5 – Modéliser le dispositif de détermination de l’énergie produite lors d’un mouvement :
La chaîne d’énergie sera modélisée à l’aide d’un modèle simple d’amortisseur afin de limiter la complexité de cette opération.
6– Évaluer les écarts :
L’évaluation des écarts entre les résultats simulés et expérimentaux s’effectuera à l’aide d’une représentation simplifiée de l’action du pied sur la pédale. La mesure des déplacements sera faite par une acquisition vidéo.
7 – Finaliser le modèle :
Le réglage des paramètres du modèle (principalement par rapport à l’amortisseur) par l’évaluation des écarts entre les résultats simulés et expérimentaux permettra l’obtention d’un modèle du système conforme au système réel.
8 – Exploiter le modèle :
Montrer que l’énergie consommée dépend de la vitesse du mouvement Un travail sur les caractéristiques des ressorts de torsion (constantes de raideur, réglages des précontraintes) déterminera les ressorts optimaux qui garantissent le minimum de consommation d’énergie pour la solution « Constructeur ».

Répartition Élève :
Élève n°1 : Modélisation, simulation du dispositif de mesure d’effort pieds/pédale.
Élève n°2 : Modélisation, simulation de la dépense énergétique.

Le travail de l’élève n°1 consiste à valider le modèle de mesure de l’information action pieds sur pédale. Les paramètres sur lesquelles il est possible d’intervenir sont la position et le calibrage des capteurs. Les mesures à effectuer doivent permettre une vérification de la masse (balance numérique), le point d’application et l’amplitude de la résultante.

B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement de la semelle instrumentée.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation lors d’une modification du point d’application et de l’amplitude de l’action.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts de comportement de la semelle instrumentée.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les notions de barycentre pondéré et sur les capteurs d’effort.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Le travail de l’élève n°2 consiste à valider le modèle mécanique en analysant le mouvement de la pédale soumise à un effort constant.

B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement mécanique du stepper.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation lors d’un mouvement élémentaire.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts de comportement de la partie mécanique.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Optimisation d'un système de récupération d'énergie

La consommation d'énergie

Problématique humaine :
Comment réserver des places de parking pour un public fragilisé par un handicap ?
Situation-problème :
Comment obtenir dans le contexte d'un système technique isolé, une consommation minimale d'énergie ?

L'occupation abusive des places de parking réservées aux véhicules des personnes handicapées a incité la ville de Bordeaux à mettre en place un dispositif automatique et autonome sur ces emplacements : le VIGIPARK.
Ce système est constitué d'une chaîne d'énergie composée d'un panneau solaire, d'une batterie, d'un actionneur électrique et d'un arceau.
Installé en centre-ville, les conditions d'ensoleillement ne permettent pas au système d'assurer seul son autonomie énergétique sans la présence d'un dispositif de récupération d'énergie de pesanteur lors du mouvement de l'arceau.
La solution constructive choisie par le fabricant est un ensemble de deux ressorts de torsion placés sur l'axe de rotation de l'arceau.

1 - Observer et analyser le système existant de récupération d'énergie :
L'objectif de cette partie est de mesurer certaines performances externes du système réel et de compléter l'analyse interne de la chaîne d'énergie. Ces investigations doivent permettre de déterminer d'une part la durée du mouvement de l'arceau et la consommation d'énergie électrique lors d'un cycle pour trois situations : 0, 1 puis 2 ressorts, et d'autre part l'identification des blocs fonctionnels entre l'alimentation et l'arceau.
2 - Modéliser la chaîne d'énergie :
La chaîne d'énergie sera modélisée sans ressort afin de limiter la complexité de cette opération.
3 - Évaluer les écarts :
L'évaluation des écarts entre les résultats simulés et expérimentaux permettront de confirmer ou d'ajuster les hypothèses ou/et les paramètres de simulation afin de valider le modèle de la chaîne énergétique sans ressort.
4 - Finaliser le modèle :
L'attribution d'un modèle comportemental aux ressorts et le contrôle de leur action par l'évaluation des écarts entre les résultats simulés et expérimentaux permettra l'obtention d'un modèle du système conforme au système réel à deux ressorts.
5 - Exploiter le modèle :
Un travail sur les caractéristiques des ressorts de torsion (constantes de raideur, réglages des précontraintes) déterminera les ressorts optimaux qui garantissent le minimum de consommation d'énergie pour la solution « Constructeur ».
6 - Perspectives d'amélioration :
Sous forme de défi (la consommation minimale trouvée précédemment est le défi), un travail de recherche sur le modèle du système de compensation de l'énergie de pesanteur et son intégration dans la chaîne d'énergie permettra de suggérer des solutions techniques et constructives avec éventuellement une maquette d'une solution pour confirmer sa faisabilité.

Répartition Élève :
Élève n°1 : Modélisation, simulation et expérimentation du comportement de l'arceau,
Élève n°2 : Modélisation, simulation et expérimentation du motoréducteur,
Élève n°3 : Modélisation, simulation et expérimentation des ressorts de torsion,
Élève n°4 : Optimisation des performances de la chaîne d'énergie - Réglage des ressorts.

Le travail de l'élève n°1 consiste à valider le modèle de l'arceau. Les paramètres sur lesquelles il est possible d'intervenir sont : la masse, le lieu du centre de gravité, le moment d'inertie, les frottements secs et dynamiques. Les mesures à effectuer doivent permettre une vérification de la masse (balance numérique), du lieu de gravité (pour des raisons de symétrie, cela consiste à mettre en évidence la position d'un axe de symétrie), du moment d'inertie et des frottements lors d'un essai en oscillation libre.
B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement de l'arceau lors d'une oscillation libre à l'aide du modèle fourni.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation lors d'une oscillation libre de l'arceau et modification des paramètres du modèle pour répondre aux résultats expérimentaux.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d'analyser les écarts de comportement de l'arceau en oscillation libre entre la simulation et les mesures.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les notions de moment d'inertie.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Le travail de l'élève n°2 consiste à valider le modèle de l'actionneur électrique (motoréducteur). Les paramètres sur lesquelles il est possible d'intervenir sont : la résistance de l'induit, le coefficient de self induction de l'induit, le moment d'inertie du rotor, le rendement du système de réduction de vitesse. En revanche, on considère le rapport de réduction exacte. Les mesures à effectuer doivent permettre une vérification de la résistance d?induit (mesure voltampère métrique), une vérification du coefficient de self induction par l'analyse du courant d'établissement rotor bloqué, le moment d'inertie du rotor par un essai de ralentissement.
B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du fonctionnement du motoréducteur à l'aide du modèle fourni.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation lors d'un démarrage et d'un essai de ralentissement et modification des paramètres du modèle pour répondre aux résultats expérimentaux.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d'analyser les écarts de comportement du motoréducteur entre la simulation et les mesures.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les notions d'essai de ralentissement et d'établissement d?un courant dans un circuit composé d?une résistance et d?une bobine.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Le travail de l'élève n°3 consiste à valider le modèle du ressort de torsion. Pour cela, il dispose du modèle de la chaîne d'énergie sans ressort dont la conformité avec les relevés expérimentaux devra être vérifiée. Un modèle simplifié d'un ressort de torsion est donné. Il permettra d'apprécier les écarts entre la simulation du comportement de la chaîne d'énergie avec 1 ressort et les mesures. Le résultat de cette analyse confirmera l'existence de frottements non négligeables entre spires. L'ajustement du modèle dépasse le simple réglage de paramètres (la raideur par exemple), une aide apportée par le contenu d'une thèse doit permettre à l'élève de faire des propositions de modèle (le professeur dispose de la solution). L'élève confirmera après avoir ajouté un deuxième ressort sur son modèle, simulé et comparé avec les mesures, l'exactitude du modèle complet de la chaîne d'énergie.
B3 - Résoudre et simuler :
Simulation du comportement de la chaîne d'énergie sans ressort et un ressort à l'aide des modèles fournis. Simulation du comportement de la chaîne d?énergie avec deux ressorts à l'aide des modèles ajustés.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation avec l?utilisation d'un ressort. Ajustement du modèle pour tenir compte des frottements inter-spires. Interprétation des résultats obtenus en simulation avec l'utilisation de deux ressorts.
C1 - Justifier le choix d'un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à mesurer et justifier les essais réalisés afin de valider le modèle du ressort.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d'analyser les écarts de comportement de la chaîne d'énergie avec un ou deux ressorts.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les essais conduisant à valider le modèle du ressort.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Le travail de l'élève n°4 consiste à rechercher une solution technique permettant une consommation d'énergie minimale. La première partie prend appui sur la solution constructive du système d'origine (les ressorts de torsion). Son travail consiste à partir du modèle complet de la chaîne d'énergie à rechercher des réglages des ressorts de torsion (raideurs et précontraintes) qui assurent un point minimal de consommation d'énergie. Le travail en deuxième partie est un défi : existe-il une solution technique et constructive permettant d'améliorer cette consommation minimale ? Le modèle retenu sera celui du ressort simple avec ou sans précontrainte. Une discussion sur l'opportunité de placer plusieurs ressorts de ce type pourra être menée. L'étude ira jusqu'à la proposition de solutions constructives (avec ou sans maquette)
B3 - Résoudre et simuler :
Évaluation des écarts de consommation d?énergie par simulation du comportement de la chaîne d'énergie avec deux ressorts, raideurs et précontraintes à ajuster.
B4 - Valider un modèle :
Interprétation des résultats obtenus en simulation avec l'utilisation de deux ressorts. Ajustement des paramètres des modèles des ressorts pour obtenir le minimum de consommation d'énergie.
C1 - Justifier le choix d'un protocole expérimental :
Identifier les grandeurs physiques à modifier et justifier les essais réalisés afin de valider en partie les résultats de simulation.
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Conduire les essais et traiter les données mesurées en vue d'analyser les écarts de comportement de la chaîne d'énergie lors des différents paramétrages des modèles des ressorts.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Rechercher, analyser et classer des informations sur les essais conduisant à valider les conséquences des modifications des paramètres des modèles des ressorts.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Réaliser une communication adaptée au support.

Saisie de la masse et obtention d’une information

L'environnement

Problématique humaine :
Comment informer un ménage des quantités de déchets évacués par son conteneur d’ordures ménagères
Situation-problème :
Faire connaître à un ménage la masse des déchets évacués par son conteneur d’ordures ménagères

A l’heure actuelle, les citoyens n’ont pas de visibilité sur leur production de déchet. Quelques initiatives basées sur la pesée de la poubelle lors de son ramassage ont vu le jour avec pour objectif d’indexer la taxe d’ordure ménagère sur la masse des déchets évacués. Une autre approche consiste à informer les familles sur leur production quotidienne des déchets afin de mieux les sensibiliser aux problèmes de traitement des déchets.

1 - Mettre en place un processus permettant de saisir une information sur la masse évacuée par le conteneur,
2 - Mettre en place un processus transformant et transmettant l’information mesurée en signal,
3 - Mettre en place un processus affichant une information lisible et compréhensible par le citoyen.
Répartition Élève :
Élève n°1 : Modélisation, simulation du dispositif de mesure de la masse de déchets.
Élève n°2 : Modélisation, simulation de la transformation et de la transmission de l'information de la masse.
Élève n°3 : Modélisation, simulation d'une information compréhensible par l'utilisation et représentative de la masse des déchets.

Le travail de l’élève n°1 consiste à valider la modélisation mécanique du pèse personne. Pour cela, les composants de la balance sont appréhendés à l'aide d'une représentation volumique du système (SOLIDWORKS). L'action représentée par le poids d'une personne permet de découvrir les premiers résultats de la simulation sous COSMOSMOTION. Une étude analytique de cette situation particulière doit permettre la validation du modèle et d'aborder l'exploitation du modèle du capteur de force

B3 - Résoudre et simuler :
Réaliser des simulations sur les différents modèles théoriques issus de systèmes réels permettant de « saisir une masse et de fournir un signal ».
B4 - Valider un modèle :
Discuter et comparer les différents modèles entre eux (systèmes simulés). Classer les modèles par niveaux de performance. Comparer ces modèles au système souhaité.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
Définir une expérimentation permettant de « saisir une information relative à une masse ».
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Réaliser les expérimentations et analyser les résultats obtenus. Comparer les résultats à ceux des systèmes simulés et celui du système souhaité.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Sélectionner et utiliser des informations afin de définir les caractéristiques techniques des 3 systèmes : système souhaité, système réel et système simulé.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Présenter l’avancée du domaine d’étude « Saisir l’information » à chaque revue de projet et en fin de projet.

Il s'agit d'étudier le principe de fonctionnement du capteur de masse présent dans le pèse personne afin de régler le conditionnement associé qui doit permettre de produire une tension proportionnelle au poids de la personne. L'étude du captage de la masse et de son modèle associé doit permettre d'aborder le module de conditionnement du signal.

B3 - Résoudre et simuler :
Réaliser des simulations sur les différents modèles théoriques issus de systèmes réels permettant de « transmettre et de transformer un signal ». Réaliser des simulations.
B4 - Valider un modèle :
Discuter et comparer les différents modèles entre eux (systèmes simulés). Classer les modèles par niveaux de performance. Comparer ces modèles au système souhaité.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
Définir une expérimentation permettant de « transmettre et de transformer un signal ».
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Réaliser les expérimentations et analyser les résultats obtenus. Comparer les résultats à ceux des systèmes simulés et celui du système souhaité.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Sélectionner et utiliser des informations afin de définir les caractéristiques techniques des 3 systèmes : système souhaité, système réel et système simulé.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Présenter l’avancée du domaine d’étude « Transmettre et transformer » à chaque revue de projet et en fin de projet.

Il s'agit de répondre à la situation-problème : comment afficher la masse à partir d'un signal ? Le paramétrage et l'utilisation d'un modèle permettant de simuler le comportement d’un convertisseur analogique numérique doit permettre la détermination de l’influence des principales caractéristiques du CAN sur le comportement de la balance. Ces vérifications valideront l’utilisation d'un CAN intégré au microcontrôleur.

B3 - Résoudre et simuler :
Réaliser des simulations sur les différents modèles théoriques issus de systèmes réels permettant de «Afficher et traiter l’information ». Réaliser des simulations.
B4 - Valider un modèle :
Discuter et comparer les différents modèles entre eux (systèmes simulés). Classer les modèles par niveaux de performance. Comparer ces modèles au système souhaité.
C1 - Justifier le choix d?un protocole expérimental :
Définir une expérimentation permettant «d’afficher et de traiter l’information».
C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental :
Réaliser les expérimentations et analyser les résultats obtenus. Comparer les résultats à ceux des systèmes simulés et celui du système souhaité.
D1 - Rechercher et traiter des informations :
Sélectionner et utiliser des informations afin de définir les caractéristiques techniques des 3 systèmes : système souhaité, système réel et système simulé.
D2 - Mettre en œuvre une communication :
Présenter l’avancée du domaine d’étude « afficher et traiter l’information » à chaque revue de projet et en fin de projet.