Information & communication
L’information est un savoir, un fait, une nouvelle, une donnée, ou un ensemble de données, La communication permet de partager l’information soit en présence des personnes ou à distance via un média (téléphone, télévision, internet, réseau). La transmission de l’information comprend un émetteur et un récepteur et s’effectue avec signaux de différentes natures : signal audio, signal lumineux, signal vidéo, ondes radio. Le signal transporte l’information.
Capteurs
Les capteurs sont des senseurs technologiques qui permettent d’acquérir l’information en détectant et mesurant une grandeur physique et en la transformant en une autre grandeur physique souvent électrique image de la mesurande (grandeur d’entrée). Un capteur (sensor) est composé d’un corps d’épreuve en contact avec la mesurande et d’un transducteur (transducer) qui traduit la grandeur physique en grandeur électrique.
Classification des capteurs
Les capteurs sont classables selon la grandeur physique à mesurer. On discerne les capteurs de force, capteur de pression, capteur de couple, capteur de vibrations, capteur de chocs, capteur de déplacement linéaire, capteur de déplacement angulaire, capteur de vitesse linéaire, capteur de vitesse angulaire capteur d’accélération, capteur de position, capteur gyroscopique, capteur de débit, capteur d’humidité, capteur de lumière, capteur de température, capteur de fumées…
Technologies des capteurs
On distingue les capteurs passifs et les capteurs actifs, Le capteur passif fonctionne par variation d’impédance. La variation d’impédance résultant d’un changement de résistivité, de capacitance ou d’inductance. Sous l’action du transducteur, un capteur actif fonctionne en générateur électrique : thermoélectricité, pyroélectricité, photovoltaïque, photoémission, photoélectromagnétisme, effet hall, piézoélectricité, induction électromagnétique…
Conditionnement du signal
Le conditionnement du signal a pour but de mettre en forme le signal brut sortant du capteur en un signal normalisé exploitable par des appareils de traitement de l’information. Le signal sortant du capteur est amplifié du millivolt au volt pour augmenter la résolution, la sensibilité, le rapport signal/bruit de la mesure. Le filtrage élimine les signaux parasites et garde les fréquences utiles. Le conditionnement peut inclure les fonctions : alimentation, linéarisation, multiplexage et excitation.
Convertisseur Analogique Numérique (CAN)
Le signal des capteurs est analogique mais les appareils de traitement de l’information sont souvent numériques. Le convertisseur analogique numérique (CAN) est un composant électronique comportant deux étages. Un étage échantillonneur-bloqueur. Un étage de quantification & codage qui transforme une grandeur analogique d’entrée en une valeur numérique exprimé en N bits de sortie. La fréquence d’échantillonnage doit appliquer le critère de Shannon pour un signal correct.
Convertisseur Numérique Analogique (CNA)
L’énergie électrique offre beaucoup de flexibilité d’applications, par rapport aux autres énergies. Le pilotage par ordinateur ou microprocesseur nécessite un convertisseur numérique analogique (CNA) transformant un signal numérique en signal analogique. Un signal analogique autorisant le pilotage des effecteurs (partie puissance) tels que : moteurs électriques, électrovannes, vérins, appareils de signalisation, les équipements électriques et autres systèmes mécatroniques.
Calculateur numérique
Un calculateur numérique est un système avec microprocesseur. Le processeur (Central Processing Unit CPU) est un circuit électronique qui exécute des instructions machine et des programmes informatiques avec une mémoire. Un calculateur peut être un Automate Programmable Industriel (API), un ordinateur industriel PC (IPC) ou un équipement électronique embarqué à processeur (ECU). Il effectue en automatique des opérations arithmétiques ou logiques sur des données.
Logiciel
Un logiciel est un composant technologique immatériel, il n’a aucune masse et aucune énergie. Le logiciel est composé d’algorithmes d’instructions, d’opérations et de lignes de code. En informatique, le logiciel désigne des programmes ou des applications. On discerne les logiciels internes (BIOS), les systèmes d’exploitations (OS), les logiciels applicatifs : PAO, CAO, FAO, GPAO, ERP, PDM, PLM, simulation numérique, multimédia, comptabilité…
Port COM
Un port COM (communication port) est une interface de transmission d’information en série. L’information est transportée bit par bit sur une unique ligne de transmission via les broches de transmission (Tx), réception (Rx), mise à la terre (GD) et des broches de contrôle. Les ports COM sont disponibles en connecteur DB9 à 9 broches ou DB25 à 25 broches.
Port LAN
Un port LAN (Local Area Networ) est une interface physique de transmission par Wi-Fi ou par connexion filaire à un réseau local, Un port LAN sous protocole Ethernet supporte des vitesses de transmission jusqu’à 10 Gbps, nettement supérieures aux ondes Wifi. Le câble Ethernet garantit une connexion sans pertes, rapide, fiable et sécurisée. Le connecteur RJ45 est utilisé pour les signaux multimédia. Un câble à fibre optique peut dépasser 100 Go de débit par seconde.
Port RS-232
Transmission unipolaire (point à point). Connexions électrique minimales : 3 fils, Tx,Rx et masse. Ligne avec 1 transmetteur et 1 récepteur. Longueur maximum de câble : 16,5 M. Débit maximum : 64Kbits/s.
Port RS-422
Transmission différentiel (multipoint). Connexions électrique minimales : 5 fils, Paire Tx, Paire Rx et masse. Ligne avec 1 transmetteur et 31 récepteurs. Longueur maximum de câble : 1320 M. Débit maximum : 10 Mbits/s.
Port RS-485
Transmission différentiel (multipoint). Connexions électrique minimales : 3 fils, Paire Tx, Paire Rx et masse. Ligne avec 32 transmetteurs et 32 récepteurs. Longueur maximum de câble : 1320 M. Débit maximum : 10 Mbits/s.
Machine
Les automates fascinent depuis l’antiquité (Héron d’Alexandrie). Une machine est un artefact ou objet technique fabriqué par l’homme pour transformer une forme d’énergie en travail mécanique. Elle est constituée de mécanismes en mouvement. Une machine comprend un circuit de commande (marche/arrêt) et un circuit de puissance. La partie puissance comprend le moteur, source d’énergie mécanique, et un effecteur pour effectuer le travail.
Robot
Un robot est un mécanisme programmable actionné avec un degré d’autonomie pour effectuer des opérations de locomotion, de manipulation ou de positionnement. Le robot est capable d’exécuter des tâches prévues, à partir de l’état courant et des détections, sans intervention humaine. C’est une machine automatique programmable composé de capteurs, calculateur numérique, programmes informatiques, de loi de mouvement, de loi de fonctionnement et un tableau de bord (IHM).
Robotique
Science et pratique de la conception, de la fabrication et de la mise en œuvre des robots (ISO 8373). La mécanique est la science de la construction et du fonctionnement des machines qui a pour objet l’étude du mouvement (cinématique, dynamique) et équilibre des corps (statique). En philosophie d’ingénierie système une approche holistique : mécanique, électronique, informatique, énergétique, navigation, cognition, biologie humaine, médecine, sociologie, navigation et économie robotique.
Typologie des robots
On distingue trois catégories de robots : le robot industriel, le robot médical et le robot de service. Les opérations de locomotion, manipulation ou de positionnement permettent d’identifier différents type de robots : rectangulaire/cartésien, cylindrique, polaire/sphérique, pendulaire, articulé, SCARA, parallèle/maillons parallèles, mobile, à roues, humanoïde. Cas d’emploi, le robot Perseverance d’exploration de la planète Mars.
