Activité 1 - Découverte des chaînes

Qu'est-ce qu'un système technique ?

Tout autour de nous, des objets techniques réalisent des actions utiles : une machine à laver nettoie le linge, un ventilateur rafraîchit l'air, un téléphone transmet des messages. Ces systèmes ont un point commun : ils reçoivent quelque chose (de l'énergie, de la matière ou de l'information), le transforment, et produisent un résultat. C'est ce qu'on appelle la matière d'œuvre : ce sur quoi le système agit.

La chaîne d'énergie : faire agir

La chaîne d'énergie décrit comment l'énergie circule dans un système pour produire un effet mécanique, thermique, lumineux, etc. Elle est composée de quatre blocs successifs :

• Alimenter : fournir l'énergie au système (pile, secteur électrique, batterie, panneau solaire…).
• Distribuer : répartir ou interrompre l'énergie selon les ordres reçus (interrupteur, relais, variateur…).
• Convertir : changer la nature de l'énergie (moteur électrique → énergie mécanique ; résistance → chaleur ; LED → lumière).
• Transmettre : acheminer le mouvement ou l'énergie vers l'effecteur (engrenage, courroie, arbre de transmission…).

L'effecteur est le dernier élément de la chaîne : c'est lui qui agit directement sur la matière d'œuvre (roue, hélice, bras robotisé, résistance chauffante…).

La chaîne d'information : décider et commander

La chaîne d'information est le « cerveau » du système. Elle collecte des données sur l'environnement, les analyse et envoie des ordres à la chaîne d'énergie. Elle comporte trois blocs :

• Acquérir : mesurer ou détecter une grandeur physique grâce à des capteurs (thermomètre, microphone, capteur de lumière, bouton poussoir…).
• Traiter : analyser les informations reçues et prendre une décision (microcontrôleur, automate, ordinateur…).
• Communiquer : transmettre les ordres à la chaîne d'énergie et informer l'utilisateur (afficheur, voyant lumineux, haut-parleur…).

Exemple : le lave-linge

Prenons l'exemple d'un lave-linge pour bien comprendre les deux chaînes :

• Chaîne d'information : le capteur de température mesure l'eau (Acquérir) → le microcontrôleur compare avec la consigne choisie (Traiter) → il envoie l'ordre de chauffer ou de faire tourner le tambour (Communiquer).
• Chaîne d'énergie : le câble secteur alimente (Alimenter) → le tableau de bord distribue l'énergie (Distribuer) → le moteur convertit l'électricité en rotation (Convertir) → la courroie transmet le mouvement au tambour (Transmettre).

On voit clairement que la chaîne d'information commande la chaîne d'énergie : sans les ordres du microcontrôleur, le moteur ne démarrerait jamais.

Pourquoi étudier ces chaînes ?

Identifier les chaînes d'énergie et d'information permet de comprendre n'importe quel système technique, de diagnostiquer une panne, ou de concevoir un nouvel objet. C'est une méthode d'analyse universelle utilisée par les ingénieurs et les techniciens. En 3ème, elle est au cœur du programme de technologie et du brevet.