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3.1.4 Traitement de l'information (22h)

Codage (binaire, hexadécimal, ASCII) et transcodage de l'information, compression, correction. (1ère/Term. – N3)

Ce qu’on attend de l’élève :

  • Convertir : base 10 vers base 2 et inversement, manuellement et à la calculatrice. On se limite au binaire naturel, sous la forme d'octet ou mot. On se limite à la conversion binaire vers hexadécimal et inversement, à calculer manuellement et à la calculatrice.

  • Extraire les codes d'une table ASCII pour écrire un message.

  • Réaliser un transcodage simple entre binaire naturel, BCD, ASCII.

  • Faire la différence entre un algorithme de compression sans perte et un algorithme de compression avec pertes.

  • Connaître l'existence de différentes méthodes de correction d'erreur (raid 5, CD audio) sans les mettre en œuvre.

Exemples d’activités :

  • Le codage binaire/décimal peut-être mis en œuvre lorsque les notions de masques et adresses IP sont abordées dans le domaine des réseaux.

  • Pour la compression sans perte, on peut montrer l'effet de la compression d'un fichier texte sur la taille d'un fichier (compression zip).



  • Pour la compression avec perte: on enregistre un son non compressé (wav) puis compressé (mp3) avec « Audacity » et on compare les tailles de fichiers et les qualités audio. On peut ensuite jouer sur le débit du plugin MP3 de « Audacity » pour montrer que cette compression avec perte peut-être détectée à l'oreille. Une activité équivalente est réalisable avec la compression jpeg en utilisant un logiciel de traitement d'image.

Ressources et supports possibles

  • Formation académique : V2 ETC05 - Acquisition et traitement; V1 ETC13 – Mesures




Programmation objet : structures élémentaires de classe, concept d'instanciation. (1ère/Term. – N2)


Ce qu’on attend de l’élève :

  • Comprendre qu'un objet est une « encapsulation » d'attributs (variables, caractéristiques, états) et de méthodes (fonctions, procédures, comportements, services)

  • Instancier une classe (créer un objet à partir du modèle/moule)

  • Modifier les attributs de l'objet créé (attribut : caractéristiques de l'objet)

  • Appeler une méthode de l'objet créé (méthode : ce que peut faire l'objet)

Exemples d’activités :

  • Dans un premier temps, l'élève peut être amené à utiliser la brique « GPS » d' AppInventor (programmation Android) :
    1) Il instancie la classe GPS en glissant/déposant la brique de la palette jusqu'à l'espace de travail ce qui crée l'objet GPS1. La classe (modèle) reste disponible dans la palette pour créer d'autres objets de type « GPS »
    2) Au cours de l'utilisation de l'objet « GPS » il est amené à différencier les « attributs » des « méthodes »

  • Dans un second temps, l'élève peut être amené à instancier la classe « liaison série »  en JAVA ou autre:
    1) Il instancie la classe « LiaisonSerie » : LiaisonSerie maLiaisonSerie = new LiaisonSerie() ;L'objet maLiaisonSerie est ainsi créé.
    2) On modifie les attributs de l'objet : maLiaisonSerie.SetVitesse(9600) ;On envoie une chaîne de caractères au travers de la liaison série en utilisant une méthode et en spécifiant la chaîne de caractères en paramètre : maLiaisonSerie.Envoyer(« Hello World ! ») ;

Ressources et supports possibles :

  • Formation académique : V2 ETT10 – POO






Traitement programmé : structure à base de microcontrôleurs et structures spécialisées (composants analogiques et/ou numériques programmables (1ère/Term. – N2)

Ce qu’on attend de l’élève :

  • Connaître la structure de base (rôle des Processeurs, RAM, ROM, E/S).

  • Ecrire, compléter ou modifier un programme ou une description graphique.

  • Différencier un micro-contrôleur (qui se programme) d'un FPGA (dont le comportement se « décrit ») et d'un processeur à signaux mixtes (qui embarque des technologies numérique et analogique programmable).

Ce que ne doit pas faire l’élève :

  • Comprendre l’exécution d'une instruction à l'intérieur du micro-contrôleur.

Exemples d’activités :

  • A partir d'un algorithme, écrire un programme permettant de déplacer l'aspirateur autonome « roomba » ou l'AR-Drone suivant un parcours prédéfini.

  • En mini-projet, afin de piloter la position d'un projecteur de scène par le mouvement d'un doigt, remplacer le potentiomètre d'une table de mixage DMX par le curseur sensitif « capsens » de la carte PsoC pour piloter l'azimut et le panoramique (pan & tilt).

Ressources et supports possibles :

  • Formation académique : V2 ETC05 - Acquisition et traitement




Systèmes évènementiels : logique combinatoire, logique séquentielle (1ère/Term. – N3)


Ce qu’on attend de l’élève :

  • Identifier le type de logique (combinatoire, séquentielle)

  • Connaître et utiliser les opérateurs logiques de base (ET/OU/NON).

  • Réaliser des opérations logiques de base sur des mots binaires (principe du masque).

  • Utiliser un compteur/timer.

Ce que ne doit pas faire l’élève :

  • Transformer une structure à base de portes ET-NON en une structure à base de portes OU-NON ...

Exemples d’activités :

  • Compter les impulsions en sortie du capteur de débit du clipflow (avec un compteur) pendant une durée précise et en déduire la fréquence puis le débit (à l'aide de la carte PsoC ou FPGA).

  • Mesurer la durée entre deux impulsions en sortie du capteur de débit du clipflow (avec un timer) afin d'arriver au même objectif.

  • Afficher le résultat sur le LCD.

Ressources et supports possibles :

  • Formation académique : V1 ETC13 – Mesures




Traitement analogique de l’information : opérations élémentaires (addition, soustraction, multiplication, saturation) (1ère/Term. – N1)

Ce qu’on attend de l’élève :

  • Identifier les opérateurs dans une bibliothèque de symboles graphiques.

  • Identifier la nature de l'opération sur un signal ou entre deux signaux.

Exemples d’activités :

  • A l'occasion de l'étude ou d'utilisation de systèmes l'élève peut-être amené à identifier une fonction réalisant une opération élémentaire. La multiplication se limite à une amplification (multiplication par une constante).

  • Déterminer la plage de variation possible d'un signal en entrée d'un amplificateur sans atteindre la zone de saturation. Par exemple dans le cas de l'amplification d'un signal issu d'un capteur de température ou de luminosité.

Ressources et supports possibles :

  • Formation académique : V2 ETT13 - Filtrage



3.2 CONSTITUANTS D’UN SYSTEME (94h)




3.2.1 Transformateurs et modulateurs d’énergie associés (32h – 1ère/Term – N2 (N3 pour les modulateurs et actionneurs)

Ce qu’on attend de l’élève :

  • Caractériser les entrées sorties des composants de la chaine d’énergie,

  • Associer un composant à sa fonction dans la chaine d’énergie,

  • Valider le choix d’un adaptateur et/ou convertisseur d’énergie,

  • Choisir dans une liste le modulateur adapté à un convertisseur d’énergie. (niveau taxo3)

  • Déterminer le choix d'un adaptateur d'énergie (réducteur).

Ce que ne doit jamais faire l’élève :

  • Rentrer trop en détail dans la structure interne des composants de la chaine d’énergie.

Approches pédagogiques possibles :

  • Brainstorming.

  • Etude de dossier.

  • Expérimentation sur la complémentarité modulateur/convertisseur.

  • Transférer et généraliser les résultats pour établir les principes étudiés.

Exemple détaillé :

Etude de la chaine d’énergie pour ouvrir un portail automatiquement :

  • Identification des solutions mécaniques (moteur, vérin, ouvrant, coulissant,…).

  • Pour une solution donnée, mettre en service le modulateur associé à l’actionneur (variateur de vitesse pour moteur, contacteur pour motoréducteur, vanne hydraulique pour vérin,…).

  • Mesurer les énergies entrante et sortante du modulateur.

  • Comparer et classer différentes solutions technologiques suivant leurs performances énergétiques.

Ressources et supports possibles :

  • Tous les systèmes de conversion d’énergie présents dans l’établissement.

Prolongements pour la SPE :

  • Assemblage des composants

  • Etude de différents systèmes de transmissions mécaniques.

Nota : Attention, dans le BO, les ventilateurs, pompes, compresseur, ne répondent pas à la définition « convertir l’énergie » (exemple : pour un groupe moto pompe, le moteur (actionneur) convertit l’énergie et la pompe (effecteur) agit sur la matière d’œuvre, circulation du fluide). Dans une chaudière, c’est le brûleur qui convertit l’énergie et non la chaudière dans son ensemble.




3.2.2 Stockage d’énergie (20h – 1ere/Term. – N2)

Ce qu’on attend de l’élève :

  • Identifier les grandeurs d’entrée - sortie des composants de stockage.

  • Classer les composants selon la forme d’énergie stockée (électrique, thermique, chimique, mécanique,….).

  • Caractériser les flux selon les modes de fonctionnement (énergie emmagasinée/restituée).

  • Etablir la relation physique associée au moyen de stockage (en relation avec le programme de physique).

Ce que ne doit pas faire l’élève :

  • Voir prolongement de la spé

Approches pédagogiques possibles :

  • On peut s’aider de logiciels de simulation (Sinusphy, PSIM, Automgen V8,…).

  • Activité de travaux dirigés et/ou pratiques sur différents constituants de stockage.

Exemples d’activités :

  • Analyse de systèmes intégrant des champs de réflexion variés tel que :

    • volant d’inertie : énergie mécanique.

    • Mur à inertie, matériaux à changement de phases : énergie thermique.

    • Batterie, condensateur : énergie électrique.

    • Pile à combustible : énergie chimique.

  • Mettre en évidence le bilan énergétique d’une unité de stockage d’énergie (mesure des temps de charge/décharge d’une batterie ou d’un ballon d’ECS, prise en compte des pertes énergétiques).

  • Associer des composants pour répondre au besoin (exemple : 2 batteries de 12V pour obtenir du 24V ; ballon solaire et ballon d’appoint associés en série pour optimiser le stockage).

Ressources et supports possibles :

  • fiches académie de Bordeaux.

  • Chapitre 13 « stockage d’énergie » livre Technologie tome2 édition Hachette.

  • Chapitre C3.2 « stockage d’énergie » livre technologie édition Nathan.

  • Fo. Académique V1 ETT24 (Stockage d’énergie)

Prolongements pour la SPE :

  • Travailler sur les notions de densité d’énergie et de puissance (rapport poids/puissance ou volume/puissance ; diagramme de RAGONE).

  • Dimensionner et sélectionner les différents composants de stockage d’énergie.
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