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– T.P.E. et P.P.E. –

archives 2007-2008

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TPE 2007-2008 - Dispositif de protection pour automobile

Problématique : Comment améliorer la sécurité à bord d'une automobile ?
Production : Le système réalisé ici est un automatisme qui améliore la sécurité des automobilistes en mesurant la distance entre deux voitures. Un module à ultra-sons est placé à l'avant d'une voiture et permet de connaître la distance qui la sépare de la voiture précédente. Si cette distance vient à diminuer, la motorisation est coupée. Un deuxième seuil, plus court, entraîne le freinage de la voiture. L'ensemble est ici géré par un automate. L'équipe était bien consciente de l'absence d'automate dans une automobile, mais n'avait pas les connaissances nécessaires pour utiliser un PIC.

TPE dispositif de protection pour automobile US ultra sons maquette
TPE dispositif de protection pour automobile US ultra sons maquette TPE dispositif de protection pour automobile US ultra sons maquette
Pour respecter les dimensions maximales que nous imposons, la maquette se replie sur elle-même.
Une fois l'ensemble déplié, le capteur à US (entre les deux phares) fait face à un tapis roulant pour simuler l'approche d'une voiture. La partie cachée sous le carénage de la voiture est soignée et bien organisée. On y aperçoit le module US, le moteur d'entraînement de la roue, l'électro-aimant qui simule le freinage, la partie électronique et la connectique.

 

PPE 2007-2008 - Zone sécurisée via bus ASI

Problématique : Comment limiter l'accès à une zone aux seules personnes autorisées ?
Production : Dans le cadre d'un site de production dont les machines sont gérées via un bus de terrain (ici, un bus ASI), le groupe a mis en place une zone sécurisée. L'accès se fait après validation d'un code d'entrée, et une alarme est déclenchée en cas d'intrusion. Une colonne lumineuse et un buzzer permettent de connaître le statut du site. A des fins de simplification, la détection s'est cantonnée à un détecteur optique (photoélectrique reflex) à l'entrée.

PPE mise en place d'une zone sécurisée sur un site de production à bus ASI alarme
PPE mise en place d'une zone sécurisée sur un site de production à bus ASI alarme PPE mise en place d'une zone sécurisée sur un site de production à bus ASI alarme
L'ensemble des éléments utilisés. Tous sont connectés à un automate de gestion grâce à un bus ASI (le câble jaune).
Une des diapositives du document de présentation montre la position des éléments. Le grafcet de gestion est complet et fait intervenir de nombreuses formules booléennes.

 

TPE 2007-2008 - Propulsion d'un objet en lévitation

Problématique : Comment mettre en mouvement un objet en lévitation ?
Production : Le choix de la propulsion s'est porté vers une hélice de 120
mm et d'un petit moteur. L'ensemble fonctionne mais l'emplacement des aimants et la morphologie de la partie mobile ne permettent malheuseument pas une bonne stabilité ; cette constatation a permis au groupe d'être confronté à une réalité bien différente des hypothèses initialement imaginées.
PPE maquette d'un système de propulsion en lévitation
PPE maquette d'un système de propulsion en lévitation PPE maquette d'un système de propulsion en lévitation
La maquette de démonstration. L'hélice permet de mettre en mouvement le bloc de bois renfermant une pile 6F22 (9 V).
Détail - Les aimants surpuissants (mais fragiles) permettent une lévitation de l'ordre de 30 mm. Détails - L'hélice de 120 mm, le petit moteur associé et un des aimants. 

 

PPE 2007-2008 - Marchepied pour véhicule à garde au sol haute

Problématique : Comment peut-on faciliter la montée et la descente d'un véhicule haut de type 4x4 (plus de 35 cm de garde au sol) ?
Production : La maquette réalisée montre une solution technologique qui permet à une marche de se déployer lors de l'ouverture de la portière du véhicule. Lors de sa fermeture, la marche se rétracte sous la voiture (ou le camion).
PPE maquette d'un marchepied pour camion et 4x4 à haute garde au sol
PPE maquette d'un marchepied pour camion et 4x4 à haute garde au sol PPE maquette d'un marchepied pour camion et 4x4 à haute garde au sol
Maquette du marchepied en position basse. Lors de la fermeture de la portière, la marche se rétracte en arrière, sous le véhicule.
Détail - Vue de l'entraînement mécanique (le marchepied est à l'envers). Derrière la courroie, on aperçoit les deux capteurs de fin de course. Détail - Le marchepied retourné, on peut voir la partie électronique. En haut à gauche, un électroaimant permet de bloquer la marche.

 

PPE 2007-2008 - Hayon de camion

Problématique : Comment peut-on faciliter le chargement et le déchargement de marchandises ?
Production : En plus d'un dossier de présentation des différents systèmes rencontrés, le groupe a réalisé la maquette d'un principe original qui fonctionne en deux temps : le hayon s'ouvre puis l'ensemble descend au sol. Deux vérins sont nécessaires et sont pilotés manuellement.
PPE maquette d'un hayon de camion
PPE maquette d'un hayon de camion PPE maquette d'un hayon de camion
Maquette de la partie arrière d'un poids-lourd avec le hayon proposé.
Le hayon ouvert, en position basse. Le hayon complètement clos et relevé.

 

PPE 2007-2008 - Porte de garage

Problématique : Comment peut-on automatiser l'ouverture et la fermeture d'une porte de garage tout en respectant les normes de sécurité ?
Production : Une maquette permet de montrer une solution constructive et de déterminer les problèmes techniques et humains (sécurité) à prendre en compte lors d'une conception de ce type. Le système, géré par un automate programmable industriel, suit les ordres d'un humain en prenant en compte l'état des différents détecteurs. Un capteur de pincement (présence d'une personne ou d'un objet) est simulé par un bonton-poussoir.
PPE maquette d'une porte de garage
PPE maquette d'une porte de garage PPE maquette d'une porte de garage
Maquette de la porte de garage fermée.
Porte de garage en mouvement. Le dessus transparent permet au jury de visualiser l'intérieur du système. Détail - Vue du motoréducteur, de la courroie de transmission et de la glissière de guidage. A droite, le capteur de porte ouverte.

 

PPE 2007-2008 - Optimisation de l'utilisation de l'éclairage domestique

Problématique : Comment optimiser l'utilisation de l'électricité destinée à l'éclairage domestique ?
Production : La solution retenue est une gestion automatisée de l'éclairage. Chaque porte du logement est équipée de capteurs et un microcontrôleur détermine en temps réel l'état de chacune des lampes en fonction du mouvement des personnes (comptage et décomptage). La luminosité liée au soleil est aussi prise en compte et l'allumage des ampoules est progressif pour améliorer leur durée de vie. Une maquette a été réalisée pour démontrer le fonctionnement au sein d'un logement de deux pièces et un site internet présente l'ensemble de la démarche.
La production intègre un site internet visible ici (et ce, même si l'éclairage de la pièce est éteint...)
PPE maquette du système d'optimisation de la gestion de l'électricité destinée à l'éclairage
PPE maquette du système d'optimisation de la gestion de l'électricité destinée à l'éclairage PPE maquette du système d'optimisation de la gestion de l'électricité destinée à l'éclairage
La maquette de simulation à droite et la carte de développement EasyPIC qui pilote l'ensemble.
La carte réalisée, fonctionnelle, montre deux ampoules à gauche (simulation de deux pièces) et deux capteurs à droite (passage d'une pièce à l'autre). Une deuxième porte est simulée par deux boutons-poussoir. Le code source, écrit en C, représente une grande partie du développement du produit.

 

TPE 2007-2008 - Panneau solaire rotatif

Problématique : Quel système permet une augmentation du rendement d'un panneau solaire ?
Production : Pour que le panneau solaire ait un rendement maximum, il faut qu'il suive le mouvement du soleil (le top étant un suivi sur deux axes). La maquette de démonstration réalisée, au lieu d'utiliser deux (voire trois) capteurs de luminosité, effectue un mouvement de rotation défini (le pas) toutes les quinze minutes. En fin de journée, le système revient à sa position initiale, prêt à recevoir les rayons de l'aurore... L'ensemble est géré par un API, mais le système réel serait commandé par une poignée de composants ou par un petit microcontrôleur.
TPE maquette du panneau solaire mobile
TPE maquette du panneau solaire mobile TPE maquette du panneau solaire mobile
Mise en situation de la maquette.
(source : élèves)
Le boîtier de commande et ses bornes de connexion. Un coffret transparent a été choisi afin de montrer les entrailles du système. Détail - La réalisation et l'implantation des éléments sont soignées.

 

TPE 2007-2008 - Gradins escamotables du Rhénus de Strasbourg

Problématique : Comment les gradins du Rhénus sport sont-ils mécanisés et comment s'encastrent-ils ?
Production : Une visite guidée par un des responsables du Rhénus a permis aux membres du groupe d'observer les coulisses des gradins utilisés ; de nombreuses photographies ont été prises pour pouvoir faire une bonne analyse du système retenu par le fabricant. Un parallèle avec les gradins du Stade de France a aussi été fait, la technologie mise en oeuvre étant différente. Pour montrer le principe de fonctionnement retenu, une maquette en bois a été réalisée. Une motorisation était initialement prévue mais les contraintes de temps en ont empêché la réalisation.
TPE maquette des gradins escamotables du rhénus de strasbourg
TPE maquette des gradins escamotables du rhénus de strasbourg TPE maquette des gradins escamotables du rhénus de strasbourg
Vue d'ensemble de la maquette. La position en colimaçon ne se présente jamais en réalité (mais bon, pour la photo, c'est joli !)
Les gradins en position ouverte. Une fois les gradins repliés, l'encombrement est efficacement réduit.

 

TPE 2007-2008 - Gestion du pont tournant de Strasbourg

Problématique : Comment est géré le pont tournant de la Petite France à Strasbourg (Pont du Faisant) ?
Production : Une fois le contact établi avec la CUS et les VNF, le groupe a pu se rendre sur place et avoir une visite des coulisses du pont. Des documents leur ont été remis et l'étude a pu explorer les recoins de ce système peu commun (le pont tourne sur lui-même lorsqu'un bateau souhaite passer sur le cours d'eau). La maquette réalisée est entièrement fonctionnelle ; deux boutons permettent de faire pivoter le pont (pilotage pneumatique) et un ensemble de capteurs et de lumières (DEL) informe les passants de la possibilité ou non de s'engager sur le pont.
TPE maquette du pont tournant de srasbourg pont du faisant
TPE maquette du pont tournant de srasbourg pont du faisant TPE maquette du pont tournant de srasbourg pont du faisant détail électronique et pneumatique
Vue d'ensemble du système.
Le système lorsque le pont est ouvert. Détail - Une fois ouvert, le boîtier de commande révèle les parties électronique et pneumatique.

 

TPE 2007-2008 - Etude du principe de la lévitation

Problématique : Comment fonctionne le train à sustentation magnétique ?
Production : Pour montrer le phénomène analysé, une maquette a été réalisée. Elle met en évidence la force magnétique et permet de se rendre compte que la position des aimants (électroaimants sur un système réel) doit être déterminée de façon précise.
TPE etude du principe de la lévitation aimants
TPE etude du principe de la lévitation aimants détail
Vue d'ensemble du système finalisé. Détail - Les aimants utilisés permettent une lévitation d'une vingtaine de millimètres.

 

TPE 2007-2008 - Création d'un effaceur automatisé pour tableau blanc

Problématique : Comment effacer automatiquement un tableau blanc ?
Production : Pour vérifier la faisabilité du produit, un maquette gérée par un API (programmé en langage GRAFCET) a été réalisée. Lors d'une demande de l'utilisateur, la brosse magnétique effectue un aller retour. Un ensemble de DEL et un buzzer permet de suivre l'évolution du cycle. Le système fonctionne mais l'effacement n'est pas parfait.
TPE création d'un effaceur automatisé pour tableau blanc
TPE création d'un effaceur automatisé pour tableau blanc détail
Vue d'ensemble du système finalisé. Détail - Un pont en H à relais permet de changer le sens de rotation du moteur
l'ensemble mécanique provient d'un scanner à plat.

 

TPE 2007-2008 - Feux de carrefour écologiques alimentés par le système photovoltaïque

Problématique : Comment fonctionnent des feux de carrefour alimentés grâce au solaire photovoltaïque ?
Production : La maquette réalisée est équipée d'un système solaire (panneau intégrant un chargeur et un accumulateur de 12V) et est piloté grâce à un automate programmé en GRAFCET. La partie solaire fournit de l'énergie aux ampoules alors que l'automate est lui alimenté par le réseau. L'étude a révélé qu'il était en pratique impossible d'alimenter un système réel de façon simple et économique à cause des puissances mises en jeu. La maquette réalisée, elle, fonctionne parfaitement.
maquette virtuelle feux de carrefour solaire écologique alimenté par le système photovoltaïque photovoltaique tpe ppe
maquette feux de carrefour solaire écologique alimenté par le système photovoltaïque photovoltaique tpe ppe
maquette feux de carrefour solaire écologique alimenté par le système photovoltaïque photovoltaique tpe ppe
Maquette virtuelle du carrefour.
(source : élèves)
Vue d'ensemble du carrefour finalisé. Détail - En bas a gauche, on aperçoit le repérage de la connectique.
 

TPE 2007-2008 - Analyse des dispositifs utilisés en ville pour les non-voyants

Problématique : Comment améliorer la vie des non-voyants dans un contexte urbain ?
Production : A des fins de démonstrations, une maquette a été réalisée. Elle met en évidence les différents éléments qui aident les non-voyants à traverser des carrefours difficiles. La gestion électronique permet à une personne de spécifier sa présence ; la priorité lui est alors donnée et un son sera émis lorsque le feu pour piétons sera vert.
analyse des dispositifs dédiés aux aveugles au sein d'un carrefour
analyse des dispositifs dédiés aux aveugles au sein d'un carrefour analyse des dispositifs dédiés aux aveugles au sein d'un carrefour
Vue d'ensemble du carrefour finalisé. Détail - Admirez la canne blanche de notre aveugle... Détail - La partie électronique et son gardien (aveugle, forcément).

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