Systèmes techniques – entrée, traitement, sortie et rétroaction
TechnologieDessin technique et conception15–16 ans
Utilisez-la avec votre classe : vos élèves l’ouvrent par un lien ou un QR code, sans créer de compte.
À suivre dans Dessin technique et conception
Un schéma fonctionnel en temps réel d'un système technique familier (chauffe-eau, climatiseur, cuiseur à riz ou réservoir d'eau à robinet à flotteur) : un bloc de consigne, un bloc de commande, l'objet commandé et sa sortie, ainsi qu'une boucle de rétroaction qui renvoie la valeur mesurée au régulateur. Les élèves fixent la valeur souhaitée, activent ou désactivent la boucle de rétroaction, appuient sur Perturber pour faire entrer de l'eau froide ou ouvrir la porte de la pièce, puis comparent deux courbes : le système en boucle fermée suit de près la consigne, tandis que le système en boucle ouverte dérive loin et n'est plus maîtrisé.
Leçon : Systèmes techniques : éléments d'entrée, éléments de traitement–commande, éléments de sortie et relations de rétroaction
Ce qu’elle montre
Un système technique se décrit par blocs : un élément d'entrée où l'on fixe la valeur voulue, un élément de traitement et de commande qui décide de l'action, et un élément de sortie qui agit sur l'objet commandé. Avec une rétroaction, un capteur mesure la sortie et la renvoie au régulateur, qui la compare à la consigne : c'est un système en boucle fermée. La simulation utilise une commande tout ou rien, si bien que la sortie oscille dans une bande étroite autour de la consigne. Sans rétroaction, le système en boucle ouverte continue d'être alimenté et s'éloigne fortement de la cible.
Mode d’emploi
Choisissez un Système technique, réglez la Consigne et cliquez sur Lancer avec la rétroaction active ; regardez la courbe monter puis osciller près de la consigne. Cliquez sur Perturber, par exemple en ouvrant le robinet d'eau froide, et observez la correction. Cliquez ensuite sur Couper la rétroaction et recommencez, en demandant d'abord aux élèves de prévoir le résultat. Cliquez sur chaque bloc du schéma pour lire son rôle et comparez les quatre systèmes pour identifier leurs capteurs.
Paramètres modifiables
- Système technique Chauffe-eau de 20 litres – 2 500 W, Climatiseur de pièce – 2 500 W, Cuiseur à riz électrique – 700 W, Réservoir de toit à robinet à flotteur
- Consigne (température ou niveau d'eau) 16–110 °C ou cm
- Boucle de rétroaction active (boucle fermée)
- Niveau de perturbation extérieure 0–100 %
- Vitesse de simulation 0,2–5 min/s
Questions à explorer
- Dans le réservoir à robinet à flotteur, quelle pièce joue le rôle de capteur dans la boucle de rétroaction ?
- Que devient la température du chauffe-eau quand on coupe la rétroaction, et pourquoi ?
- Pourquoi la sortie du système en boucle fermée oscille-t-elle autour de la consigne au lieu d'y rester exactement ?
