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TP - La barrière de parking

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Présentation

Panneau

Mise en situation :

Le collège d'une grande commune est implanté au coeur de sa cité historique. Ce centre ville étant très touristique, la municipalité a décidé de rendre le stationnement payant et limité à 2h dans les rues.

L'établissement scolaire a donc créé, pour son personnel, un parking gratuit dans une cour intérieure.

Parking

En raison du manque de place entre les bâtiments, les voies d'accès sont placées à deux endroits distincts :

  • D'un côté, l'entrée est contrôlée par un concierge.
  • De l'autre côté, la sortie est libre.

La sortie étant libre, des automobilistes en profitent pour venir stationner gratuitement leur véhicule à l'intérieur de l'établissement.

Question

Problème :

Comment empêcher les automobilistes d'entrer dans le parking par la sortie ?

Démarche proposée :

Pour résoudre ce problème, on vous propose le séquencement suivante :

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Séquence 1 - Situation et besoin

Objectif :

Dans cette séquence, vous découvrirez que la création d'un objet technique correspond toujours à un besoin.

Problématique :

Qu'avez-vous compris et retenu de la situation proposée ?

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

Questions :

Q.1.1. Dans quel but la municipalité a réglementé le stationnement dans les rues ?

Q.1.2. Où stationnait le personnel de l'établissement scolaire avant la création du parking ?

Q.1.3. Pourquoi les voies du parking sont placées à deux endroits distincts ?

Q.1.4. Recopiez puis complétez le graphe des prestations du parking du collège.

Graphe des prestations

Q.1.5. Grâce au schéma de la question précédente, recopiez la phrase suivante en écrivant les parties manquantes en vert.

L'objet technique nommé  . . .  rend service  . . .  en agissant sur  . . .  pour satisfaire le besoin de  . . .  .

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Séquence 2 - Solutions envisageables

Objectif :

Dans cette séquence, vous proposerez et comparerez plusieurs types de solutions afin de corriger au mieux le problème.

Problématique :

Quels sont les différents types de solutions envisageables ?

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

Questions :

Q.2.1. Afin d'avertir les automobilistes qui tentent d'accéder au parking par sa sortie, proposez une signalisation conforme au code de la route et précisez son emplacement.

Q.2.2. Pensez-vous avoir résolu le problème grâce à cette signalisation ? Justifiez votre réponse.

Q.2.3. Afin d'empêcher physiquement l'accès du parking par sa sortie, proposez une solution manuelle puis une solution mécanique en précisant l'inconvénient de chacune.

Q.2.4. Quel est le principal inconvénient commun des solutions précédentes ?

Q.2.5. Afin d'empêcher physiquement l'accès du parking par sa sortie, proposez maintenant trois solutions automatisées différentes.

Q.2.6. Quels sont les deux principaux avantages des solutions automatiques par rapport aux solutions manuelles ou mécaniques ?

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Séquence 3 - Composition d'une barrière levante

Barrière levante

Objectif :

L'établissement scolaire a finalement décidé d'installer une barrière levante automatique (de type Miami BCA). Dans cette séquence, vous identifierez donc les principaux éléments qui composent une barrière afin de vous familiariser avec le système retenu.

Problématique :

Quels sont les différents composants d'une barrière de parking ?

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

Questions :

Q.3.1. Décrivez et expliquez le rôle de la lisse puis de la lyre.

Q.3.2. Donnez l'utilité d'une ventouse électromagnétique ou d'un verrou électromécanique.

Q.3.3. La logique de commande est-elle placée dans la conciergerie ? Précisez où elle est située physiquement.

Q.3.4. Complétez puis recopiez le tableau suivant en écrivant la localisation de chaque élément en vert.

Q.3.5. En vous aidant du tableau de la question précédente, complétez puis recopiez les phrases suivantes en écrivant les parties manquantes en vert.

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Séquence 4 - Détection et signalisation

Barrière de parking

Objectif :

Dans cette séquence, vous étudierez la détection d'informations ainsi que la mise en sécurité des personnes.

Problématique :

Comment la barrière automatique capte et émet des informations ?

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

Commande et détection

Principe :

Pour fonctionner de manière autonome, un système automatique a besoin de données provenant de l'utilisateur, du système lui-même ou de son environnement :

  • Quelqu'un veut-il sortir du parking ?
  • Dans quelle position est la lisse ?
  • Le véhicule est-il passé ?

On vous demande donc d'étudier les capteurs afin que le système détecte ces différentes informations.

Questions :

Q.4.1. Proposez trois solutions différentes pour commander l'ouverture de la barrière en précisant leurs inconvénients techniques.

Suivant la solution proposée, vous pouvez étudier par exemple :

  • Le coût (prix de la ou des commandes par rapport à la barrière)
  • La sécurité (activation possible depuis l'extérieur)
  • La fiabilité (déclenchement involontaire par un objet ou un animal)
  • La maintenance (facilité et rapidité de modification)

Q.4.2. Afin de déterminer la position de la lisse, la barrière d'Automatic Systems est équipée d'un capteur de fin de course (capteur logique), alors que la barrière de TGO est équipée d'un capteur angulaire (capteur analogique). Expliquez la différence de l'information détectée par ces deux types de capteurs.

Q.4.3. Proposez un capteur pour contrôler le départ du véhicule et expliquez son principe de fonctionnement.

Signalisation et sécurité

Principe :

Lors du fonctionnement du système, des éléments de la barrière entrent en mouvement. Une signalisation doit donc être mise en place pour la sécurité des usagers et des autres personnes.

Questions :

Q.4.4. Proposez deux solutions technologiques afin d'avertir du déplacement de la lisse.

Q.4.5. Proposez une solution technologique pour autoriser ou non le passage d'un véhicule.

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Séquence 5 - Analyse fonctionnelle et technique

Borne de barrière

Objectif :

Dans cette séquence et afin de mieux comprendre le fonctionnement du système, vous identifierez chaque fonction et solution technique puis vous décomposerez le traitement des données ainsi que le cheminement de l'énergie dans la barrière levante.

Problématique :

Comment sont réalisées les différentes fonctions techniques d'une barrière levante ?

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

Questions :

Q.5.2. Recopiez puis complétez le graphe des prestations de la barrière levante.

Graphe des prestations

Q.5.2. Grâce au schéma de la question précédente, recopiez la phrase suivante en écrivant les parties manquantes en vert.

L'objet technique nommé  . . .  rend service  . . .  en agissant sur  . . .  pour satisfaire le besoin de  . . .  .

Q.5.3. Complétez puis recopiez en couleur le diagramme fonctionnel de la barrière levante.

Q.5.4. Complétez puis recopiez la composition de la chaine d'information d'une barrière levante automatique en écrivant les parties manquantes en vert.

Chaine d'information

Q.5.5. Complétez puis recopiez la composition de la chaine d'énergie d'une barrière levante automatique en écrivant les parties manquantes en rouge.

Chaine d'énergie

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Séquence 6 - Fonctionnement sans signalisation

Barrière animée

Objectif :

Dans cette séquence, vous proposerez un programme de pilotage de la barrière levante pour un fonctionnement autonome sans signalisation.

Problématique :

Comment faire fonctionner automatiquement une barrière levante sans signalisation ?

Principe de fonctionnement :

Lorsqu'un usager souhaite sortir du parking, il appuie sur le bouton-poussoir pour déclencher l'ouverture de la barrière. Le départ du véhicule est détecté par une cellule photo-électrique et la barrière se referme quand la voiture est passée.

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

Bilan des entrées/sorties

Question :

Q.6.1. Complétez puis recopiez en couleur le tableau suivant en précisant pour chaque commande s'il s'agit d'un ordre envoyé à un actionneur, ou d'un compte-rendu provenant d'un capteur.

Grafcet brut

Question :

Q.6.2. En vous aidant de l'animation et du bilan des entrées/sorties de la question précédente, complétez puis recopiez en couleur le grafcet suivant en associant correctement les ordres aux étapes et les comptes-rendus aux transitions.

Grafcet optimisé

Principe :

Vous avez remarqué que le grafcet de la question précédente comportait une étape inutile car sans ordre associé. Il est donc possible d'optimiser ce grafcet en supprimant l'étape vide et en regroupant les deux comptes-rendus dans la même transition.

Question :

Q.6.3. En vous aidant de la question précédente, complétez puis recopiez en couleur le grafcet de la barrière levante.

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Séquence 7 - Fonctionnement avec signalisation

Barrière avec feu

Objectif :

Dans cette séquence et en vous aidant de la séquence précédente, vous proposerez un programme de pilotage de la barrière levante pour un fonctionnement autonome avec signalisation.

Problématique :

Comment faire fonctionner automatiquement une barrière levante avec signalisation ?

Principe :

Lorsqu'un usager souhaite sortir du parking, il appuie sur le bouton-poussoir pour déclencher l'ouverture de la barrière. La barrière s'ouvre et ensuite le feu passe au vert. Quand le véhicule est passé, le feu repasse au rouge et la barrière se referme.

Ressources :

Pour vous aidez à répondre aux questions de cette séquence, vous disposez des ressources suivantes :

Bilan des entrées/sorties

Question :

Q.7.1.Complétez puis recopiez en couleur le tableau suivant en précisant pour chaque commande s'il s'agit d'un ordre envoyé à un actionneur, ou d'un compte-rendu provenant d'un capteur.

Grafcet brut

Question :

Q.7.2. En vous aidant de la vidéo et du bilan des entrées/sorties de la question précédente, complétez puis recopiez en couleur le grafcet suivant en associant correctement les ordres aux étapes et les comptes-rendus aux transitions.

Grafcet optimisé

Principe :

Vous avez remarqué que le grafcet de la question précédente comportait une transition inutile car sans compte-rendu associé. Il est donc possible d'optimiser ce grafcet en supprimant la transition vide et en regroupant les deux ordres dans la même étape.

Question :

Q.7.3. En vous aidant de la question précédente, complétez puis recopiez en couleur le grafcet de la barrière levante.

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