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– T.P.E. et P.P.E. –

     TPE ? Qu'es aquò ?
     Un TPE, c'est un Travail Personnel Encadré. On fait ça en première.
     PPE ? Qu'es aquò ?
     Un PPE, c'est un Projet Pluritechnique Encadré. On fait ça en terminale SI.
     SI ? Qu'es aquò ?
     Non, non, vous n'êtes pas lourds, non... SI, c'est Sciences de l'Ingénieur, c'est une option de la filière S (Sciences ; je prends les devants).
     En TPE comme en PPE, le principe est que les élèves, par équipes, vont répondre à une problématique qu'ils ont choisie. La réponse va les amener à une étude et à la réalisation d'une production.
     Voici quelques exemples...
     Les archives de l'an passé sont , celle de l'année précédente ici.

 

TPE 2009-2010 - Autotram - Tramway sans pilote

Problématique : Comment automatiser l'entrée en station, la gestion des portes et le départ de la station d'un tramway ?
Production : Maquette d'une station et d'un tramway sans pilote. La grande difficulté, ici, a été de s'approcher d'un système réel, en distribuant l'énergie par le caténaire et les rails, tout en conservant le déplacement sur roues. Si le wagon est suffisamment lesté, l'ensemble du cycle fonctionne : le tramway arrive, s'arrête, la porte s'ouvre, se referme après une temporisation, et le tramway repart. L'ensemble du cycle est géré par un automate programmable industriel (API).
Lien : Un forum a été constitué pour l'occasion... c'est par là !
TPE maquette portes tramway TPE maquette portes tramway TPE maquette portes tramway TPE maquette portes tramway
Vue d'ensemble du système - On appréciera la finition.

Le tramway hors station ; la porte est fermée.
On voit ici une partie des connexions vers le cerveau du système.
En station, la porte s'ouvre. En bas à gauche, un pont en H à relais.
Vue plongeante - On voit les trois minirupteurs pour la détection de position du wagon.
Le bonhomme orange hésite à entrer : il n'y a pas de place pour s'asseoir !
 

TPE 2009-2010 - Scène de théâtre mobile

Problématique : Comment les décors ont-ils évolué au théâtre ?
Production :
La production est la maquette d'une scène de théâtre modifiable. Le choix s'est porté sur un système qui monte ou descend pour obtenir deux décors différents. L'ensemble est utilisable mais il faut "aider" la partie mobile car les frottements, face aux masses mises en jeu, sont trop importants.
TPE maquette scène de théâtre mobile TPE maquette scène de théâtre mobile TPE maquette scène de théâtre mobile
Position 1 - On voit l'ensemble poulies-courroies de la partie machinerie.
Position 2 - En bas, on aperçoit un des minirupteurs de fin de course.
La motorisation a été placée en bas. Le choix du sens du moteur est fait grâce à un interrupteur bipolaire à trois positions.

 

PPE 2009-2010 - Hydraulienne

Problématique : Comment et pourquoi peut-on produire de l'électricité à partir des courants marins ?
Production : La production intègre un dossier informatique et une maquette. Cette dernière consiste en l'accouplement de deux moteurs à courant continu : l'un en générateur (simulation du générateur réel) et l'autre en moteur (simulation de la force du courant marin). L'ensemble est relié à une ampoule pour "voir" la production et d'un voltmètre numérique pour visualiser la tension générée.
TPE maquette hydrolienne
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Vue de face, la modélisation des pales sous-marines est sommaire : là n'est pas l'objet d'étude.
Vue de dos, les différents éléments de la maquette fixés sur un "plongeoir à deux étages".
Détail - Grâce à cet ensemble, les élèves ont pu voir, notamment, que la mesure de tension n'est pas suffisante pour quantifier l'énergie produite.

 

PPE 2009-2010 - Création d'électricité dans un gouttière

Problématique : Comment peut-on récupérer de l'énergie à partir de l'eau de pluie ?
Production : La maquette est constituée d'une roue mobile dont l'axe entraîne un petit système de chargement d'accumulateur. L'eau est guidée par un tube vers les pales de la roue dans un système plus ou moins étanche. Une partie de la maquette a été faite en plastique transparent afin de visualiser l'entrainement. L'ensemble ne fonctionne pas bien : le système de charge demande plus de couple que la roue n'en fournit. La réalisation est intéressante car le groupe a voulu faire des essais : il y a deux roues disponibles (à pales plates et à augets), ainsi que trois hauteur de tubes.
TPE maquette généraion électricité gouttière
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Vue d'ensemble du système - La contre plongée masque la hauteur importante du tube (de l'ordre de 50 cm).
L'eau est guidée de façon à arriver sur les augets.
Une fois le couvercle ouvert, la roue est accessible pour échange. À droite, un chargeur de récupération.

 

PPE 2009-2010 - Portail géré par bus ASI

Problématique : Comment commander à distance un portail en en permettant sa supervision ?
Production : Après avoir étudié différentes possibilités de gestion à distance (filaire classique, commande HF, par éléments IP, etc.), le groupe s'est tourné vers la solution ASI et a réalisé une maquette pour montrer l'ensemble du fonctionnement. Il s'est appuyé sur les normes en vigueur pour déterminer chaque élément de sécurité nécessaire.
TPE maquette portail géré par bus ASI
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Vue d'ensemble du système, portail fermé...
...puis ouvert. On voit le module d'E/S ASI en blanc, au premier plan.
Un capteur photoélectrique de sécurité, un guidage en translation, une motorisation d'entrainement... Tous les éléments d'un vrai système sont présents.

 

PPE 2009-2010 - Pont levant

Problématique : Comment permettre le passage de hauts navires sous un pont ?
Production : Outre un dossier synthétique, le groupe a réalisé la maquette d'une solution technologique : celle d'un pont levant. Le tout est fonctionnel, mais le guidage en translation ajoute des frottements, au point que le tablier a du être lesté par une masse. L'ensemble du système est géré manuellement.
TPE maquette pont levant
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Vue d'ensemble du système - Le pont est en position "passage des véhicules roulants" ; les bateaux dont la hauteur est conventionnelle peuvent aussi passer.
Une fois le tablier levé, les grands navires peuvent passer. Les véhicules automobiles sont alors détournés vers un autre pont. Les piétons, eux, observent le mouvement depuis les "Quatre Collines du Tiramisu".
Vue de la "berge" ; en bas, les relais du pont en H pour la gestion du moteur d'entrainement. On voit aussi le fin de course haut et le feu rouge clignotant.

 

PPE 2009-2010 - Aménagement pour handicapé

Problématique : Comment peut-on faciliter l'accès à un véhicule monospace aux personnes à mobilité réduite ?
Production :Après une étude de plusieurs possibilités, le groupe s'est penché sur la réalisation d'une maquette opérationnelle. Elle est alimentée par deux types d'énergie : électrique (gestion et rotation de la plate-forme) et pneumatique (montée et descente). La partie mécanique a particulièrement bien été menée à terme, et le côté esthétique n'a pas été négligé - un bon point !
système de levage monospace pour handicapé
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Vue d'ensemble de la maquette, plate-forme sortie. On apprécie "l'enveloppe" du système, qui montre le perfectionnisme du groupe.
Plate-forme rentrée ; le passager est au chaud.
Plate-forme sortie ; le passager est sous la pluie.
Détail - La réalisation de l'ensemble permettant le mouvement est bien aboutie.
 

PPE 2008-2009 - Balancing robot (principe du gyropode du type Segway®)

Problématique : Comment maintenir en équilibre un robot sur deux roues (gyropode) ?
Production : Un projet délicat car la régulation n'est pas au programme des Sciences de l'Ingénieur... Mais le groupe s'en est bien sorti. Si le robot ne tient pas seul, on voit qu'il tente efficacement de le faire, notamment si on le penche manuellement. Le principe de l'équilibre a dû être étudié, les capteurs gyroscopiques aussi et enfin la programmation (l'ensemble de la gestion a été confiée à un
microcontrôleur PIC programmé en C). Un projet dont toutes les pistes à explorer étaient nouvelles pour le groupe.
PPE maquette robot équilibriste balancing robot
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Vue d'ensemble du robot. Tout en haut, le capteur gyroscopique.
Détail - Les paliers de roulement on été usinés spécifiquement pour cette application. Le petit moteur, infatigable, vibre et demande un courant hors norme... Nous sommes bien sur une maquette ; les éléments n'ont pas à tenir des décennies... Pour donner au robot une autonomie de mouvement suffisante, le groupe a prévu un bras haut (la perspective ne donne pas une vision correcte) maintenant les fils qui distribuent l'énergie au système.

 

PPE 2009-2010 - Roue de Falkirk (Ecosse)

Problématique : En quoi l'ascenseur à bateaux tournant permet-il de gagner du temps ?
Production : Pour vérifier et surtout montrer le fonctionnement de cet ouvrage d'art exceptionnel, le groupe a décidé d'en faire une maquette simplifiée. Celle-ci fonctionne relativement bien, à un problème de guidage en rotation près. Elle est gérée manuellement car la préoccupation du groupe n'était pas la partie gestion.
maquatte roue de falkirk
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Vue d'ensemble de la maquette. On aperçoit un détecteur de position en haut.
Durant la phase de rotation, chaque côté de la roue peut recevoir un bateau (un bac monte ; l'autre descend).
Détail - Les roues dentées qui garantissent l'horizontalité des deux bacs ont été usinées spécifiquement pour cette application.
Détail - Le logo du lycée est là... pas de doute, le groupe est passé par chez nous !
 

TPE 2009-2010 - Chaise de bureau à réglage d'assise électrique

Problématique : Comment améliorer le système de levage d'une chaise de bureau ?
Production : Afin de rendre l'utilisateur moins actif (!), le classique vérin mécanique qui permet de régler la hauteur de l'assise a été remplacé par un système motorisé. Si la maquette fonctionne, deux points problématiques importants ont été soulevés : comment gérer l'apport de l'énergie de façon autonome (tel quel, le siège possèderait un câble électrique) et le système choisi, à crémaillère, serait-il adapté (réversibilité, force appliquées aux dents) ? Ce TPE a donc ouvert les yeux sur des choses auxquelles on ne pense en général pas spontanément en classe de première.
TPE maquette fauteuil électrique
TPE maquette fauteuil électrique TPE maquette fauteuil électrique
Vue d'ensemble de la maquette finalisée - La structure utilisée est de la récupération (guidage d'une imprimante), il faut donc une bonne dose d'imagination pour "voir" le siège. Il est ici en position basse.
Le siège est cette fois en position haute. Vous le voyez, maintenant ? Bon, je vous laisse réfléchir. Remarquez l'amortissement issu des usines du Château LaPompe ; un siège indéniablement confortable.
Détail - La motorisation, la crémaillère, le pont en H et les boutons de la commande manuelle. Des fins de course permettent de limiter un fonctionnement à une plage définie.

 

TPE 2009-2010 - Portes coulissantes

Problématique : Pourquoi les grandes surfaces utilisent-elles des portes coulissantes ?
Production : Le groupe s'est penché sur les différentes possibilités offertes concernant les portes de grandes surfaces et s'est focalisé sur les avantages et inconvénients de chacune d'elles. A l'issu de l'étude, la solution de portes coulissantes est effectivement la plus adaptée et ils ont pu le mettre en évidence grâce à la construction d'une maquette fonctionnelle et propre. Si au moins deux capteurs avaient été ajoutés, on aurait même pu réutiliser cette maquette pour des démonstrations.
TPE maquette portes coulissantes automatisées
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Vue d'ensemble de la maquette, les portes sont fermées... ...puis ouvertes. Il faut arrêter les portes au bon moment car le groupe n'a pas mis de détecteurs de fin de course. Dommage.
L'entrainement par une courroie assure la symétrie du mouvement des portes. L'ensemble de la réalisation est propre.

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