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Les échanges d’informations et d’énergie dans le drone

Axe / Thème :
Structure, fonctionnement, comportement : des OST à comprendre

Compétences travaillées :
Le choix d’un OST dans un contexte de développement durable | Repérer pour un OST les matériaux, les sources et les formes d’énergie, le traitement de l’information,
Fonctions, solutions, constituants de la chaîne d’énergie | Associer des solutions techniques à une ou des fonctions techniques
,
Fonctions, solutions, constituants de la chaîne d’énergie | Identifier des constituants de la chaîne d’énergie d’un objet technique (l’organisation de la chaîne d’énergie étant fournie)
,
Fonctions, solutions, constituants de la chaîne d’information | Identifier des constituants de la chaîne d’information d’un OST (l’organisation de la chaîne d’information étant fournie).

Travail à faire : Observer le mini drone Tello EDU disponible en classe ainsi que la Nomenclature (ci-dessous à droite) du drone afin d’identifier les différents composants de l’objet technique.
Compléter le diagramme des Bloc Interne (méthode d’analyse SysML) ci-dessous à gauche.

Diagramme des Blocs Internes (Méthode d'analyse SysML)
Nomenclature du drone Tello

Ce que je retiens :

La chaîne d’énergie et la chaîne d’information
Quand un objet ou système technique (OST) fonctionne, comme un vélo électrique ou un robot, il y a deux choses importantes qui se passent :

La chaîne d’énergie
C’est tout ce qui concerne l’énergie nécessaire pour réaliser l’action souhaitée.
Il y a 4 étapes principales :
Alimenter : fournir de l’énergie (ex : une batterie ou une prise électrique).
Distribuer : moduler et envoyer l’énergie vers les éléments (ex : câbles électriques).
Convertir : transformer l’énergie (ex : moteur électrique, l’électricité est transformée en mouvements).
Transmettre : faire passer le mouvement jusqu’à l’endroit voulu (ex : chaîne d’un vélo).
Exemple : Sur une trottinette électrique, la batterie (alimentation) envoie l’énergie au moteur (conversion), qui fait tourner la roue (transmission).

La chaîne d’information
C’est tout ce qui concerne la prise de décision et le contrôle du système.
Il y a 3 étapes principales :
Acquérir : capter des informations (ex : un capteur détecte si quelqu’un appuie sur l’accélérateur).
Traiter : analyser ces informations et prendre une décision (ex : le calculateur ou le variateur décide d’envoyer plus d’énergie au moteur).
Communiquer : envoyer l’ordre d’action (ex : le moteur reçoit l’ordre d’accélérer) et informe l’utilisateur (affiche la vitesse).
Exemple : Sur une voiture télécommandée, quand on appuie sur la télécommande, elle envoie un signal (acquisition), qui est analysé par un circuit électronique (traitement), puis l’ordre est envoyé au moteur pour avancer (communication).

En résumé :
La chaîne d’énergie fait fonctionner l’OST avec de l’énergie, ce sont les actions.
La chaîne d’information dit à l’OST quoi faire et quand le faire, ce sont les tests et les ordres.

Concepteur de produits innovants

BAC PRO Prototypage et modlisation 3D

Séquence 22 : Evolution des Objets techniques

Objectifs de la séquence ?

SEQUENCE 22 : Activité 1

Objectifs de l’activité 1

Dossier Ressource Activité 1

Questions de l'activité 1

SEQUENCE 22 : Travail personnel à faire à la maison

ATTENTION : mes élèves 2024-25 doivent se connecter avec le lien spécifique donné en classe

Ci-dessous, le lien pour mes élèves de 3° année scolaire 2024-25

Rover Curiosity

Le Rover Curiosity

Fonctions et objectifs scientifiques :

déterminer si des conditions propices à la vie ont pu exister sur Mars (recherches des éléments chimiques fondamentaux de la vie : carbone, oxygène, hydrogène, azote, phosphore et soufre) ;

caractériser le climat de Mars ;

préciser la géologie de Mars, étudier le sol et sa composition ;

préparer l’exploration humaine de la planète rouge.

Sur Terre , là où il y a de l’eau, il y a des êtres vivants. Nous savons que Mars avait de l’eau il y a longtemps. Mais y a-t-il d’autres traçes de vie sur Mars ?

Pour le savoir, la NASA a envoyé le rover Curiosity sur Mars. Curiosity est le plus grand robot à avoir jamais atterri sur une autre planète. Il a à peu près la taille d’un petit SUV.

Parce que Curiosity est si grand, il a des roues plus grandes que les rovers précédents . Cela l’aide à rouler sur les rochers et le sable sans se coincer.

 

Modélisation 3D du rover Curiosity

Les 10 instruments scientifiques de Curiosity

Une image rapprochée du cratère Gale, vu d’en haut.

Un trou sur la roche martienne foré par Curiosity

Un autoportrait de curiosity sur uyne dune de sable martienne

Curiosity a atterri dans le cratère Gale qui a une haute montagne au milieu.
La montagne a de nombreuses couches de roches. Chaque couche est composée de différents minéraux de différentes périodes. Ces minéraux pourraient raconter aux scientifiques l’histoire de l’eau sur Mars.

Le rover utilise de nombreux instruments scientifiques pour étudier les roches du cratère Gale. 
Curiosity a utilisé sa perceuse pour percer un trou dans un rocher.

Les scientifiques ont également envoyé Curiosity sur Mars pour mesurer beaucoup d’autres choses, y compris le rayonnement.

La NASA utilisera les données de rayonnement de Curiosity pour concevoir des missions plus sûres pour les explorateurs humains.

Source d'énergie

Contrairement à ses prédécesseurs, Curiosity ne fonctionne pas au solaire…

Le rover Curiosity dispose d’une source d’énergie indépendante de l’éclairement du soleil. Elle provient d’une petite centrale nucléaire au plutonium située vers l’arrière. L’énergie électrique est stockée dans deux batteries rechargeables au lithium ion.

Descente et atterrissage vers le sol Martien

Rover Sojourner

Le Rover Sojourner

 

 

En 1997, les scientifiques de la NASA ont fait quelque chose d’assez incroyable. Pour la première fois, ils ont utilisé un petit robot à roues pour étudier la surface de Mars .

Cet explorateur robotique, appelé rover , s’appelait Sojourner.

Il avait à peu près la taille d’un four à micro-ondes.
Cependant, il a continué à partager de nombreuses nouvelles informations importantes avec les scientifiques.

 

Les instruments scientifiques de Sojourner

Mars Pathfinder (sonde spatiale avec atterrisseur) emporte trois instruments :
   > la caméra IMP et la station météorologique ASI/MET installées sur l’atterrisseur.
   > le spectromètre à rayons X alpha proton APXS installé sur le rover Sojourner.

 

Source d'énergie

L’énergie est fournie par un panneau solaire d’une superficie de 0,25 m2. La consommation électrique de ses équipements et de ses instruments est de 16 watts. Durant la nuit il utilise une batterie au lithium non rechargeable.

 

Les sites d’atterrissage des quatre rovers martiens sur une carte de Mars. 

 

 

Sojourner a renvoyé plus de 550 photos de la planète rouge.

Le rover a utilisé des instruments pour étudier la composition des roches et de la terre martiennes voisines.

Nous avons appris qu’il y a longtemps, Mars était un endroit plus chaud et plus humide.

Descente et atterrissage vers le sol Martien

Sojourner n’était pas seul dans son voyage vers Mars.
Il a été envoyé dans un vaisseau spatial appelé un atterrisseur.

L’atterrisseur (Mars Pathfinder) avait la forme d’une pyramide et était couvert d’airbags.

Les airbags ont aidé l’atterrisseur à effectuer un atterrissage gonflable en toute sécurité.

La forme pyramidale permettait de faire basculer l’atterrisseur et le rover du côté droit, quelle que soit la façon dont ils ont atterri.

Après que l’atterrisseur a atterri sur Mars, un panneau s’est ouvert et Sojourner s’est déployé pour commencer à explorer Mars.

Les résultats de la mission du Rover Sojourner :

> Nombre de photos : 550
> Mesures scientifiques : 8,5 millions (pression atmosphérique -tempréture-vitesse du vent).
> Distance parcourue : environ 100 mètres.
> Roches et sols analysés : 16 roches et sols différents
> Durée théorique de la mission : 7 jours
> Durée réelle de la mission : 84 jours (12 fois plus).

Rover Spirit et Opportunity

Les Rover Spirit & Opportunity

Après le succès du rover Sojourner , la NASA a voulu envoyer plus de Rovers pour en savoir plus sur Mars . 
Ainsi, en 2003, ils ont envoyé deux Rovers sur la planète rouge. 
Les rovers s’appelaient Spirit et Opportunity. Ensemble, ils faisaient partie de la mission Mars Exploration Rover (MER).

Spirit et Opportunity ont été créé en tant que jumeaux. Ils portaient tous les deux les mêmes instruments scientifiques, chacun avait à peu près la taille d’une voiturette de golf.

Modélisation 3D du rover Spirit & Opportunity

Les instruments scientifiques

Source d'énergie

Des panneaux solaires d’une surface de 1,3 mètres carré… génèrent environ 140 watts pour un maximum de quatre heures par jour martien (sol), tandis que des batteries lithium-ion rechargeables stockent l’énergie pour une utilisation nocturne

Descente et atterrissage vers le sol Martien

Les résultats des missions Rover Spirit & Opportunity :

Rover Spirit (mission MER- A)

> Nombre de photos :  124 000
> Distance prévue à parcourir : 600 mètres.
> Distance réelle parcourue : 7,7 km
> Durée théorique de la mission : 90 jours
> Durée réelle de la mission : 20 fois plus longtemps

Rover Opportunity (mission MER- B)

> Distance prévue à parcourir : 600 mètres.
> Distance réelle parcourue : plus de 45 km
> Durée théorique de la mission : 90 jours
> Durée réelle de la mission : environ 15 ans