PROJET PLURI TECHNOLOGIQUE PREMIERE STI2D

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INNOVATION TECHNOLOGIQUE (I.T) :

PROJET PLURI TECHNOLOGIQUE PREMIERE STI2D

Matière

Mouvement

Énergie

Transfert

RENFORCÉ

Information

Transmission

RENFORCÉ

(2)

2

• Participer

à une démarche de projet pluri technologique collaboratif.

• Imaginer et matérialiser

tout ou partie d’une solution originale pour répondre à un besoin.

• Expérimenter et qualifier

tout ou partie de la solution retenue.

• Communiquer, justifier

ses choix collectivement et individuellement.

I.T

Scientifique et Technique

Socio- culturelle

Ingénierie

Innovation Technologique

Répondre à un besoin à travers une approche active de projet

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ORGANISATION du PROJET :

• Support: ROBOT « SUIDETCOL »

• Domaines: Matière, Energie et Information

• Durée : 36 heures

• Évaluation : Grille d’évaluation des compétences + concours

• Positionnement dans le temps : Mai et juin 2021 et ……….(COVID)

• Espaces de formation : Zone FabLab et zone expérimentation

• Team : 4 ou 5 élèves

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4

Projet :« Robot SUIDETCOL »

Le robot SUIDETCOL est un robot de la famille des AGV (Automatic Guided Vehicle).

Ces AGV ou chariots de manutention sans conducteur ou filoguidés permettent d’automatiser la manutention d’un site grâce à leurs capacités à se déplacer et à évoluer automatiquement dans une usine, un entrepôt, un atelier… Ces chariots à guidage automatique utilisent différents systèmes de guidage pour se déplacer en toute autonomie (guidage laser, guidage filoguidé, guidage par caméra embarqué…).

Ces chariots AGV peuvent transporter des charges de natures très diverses (palettes, bobines, rouleaux, conteneurs…) d’un poids de quelques dizaines à kilos à plusieurs tonnes.

Ils permettent d’améliorer les conditions de travail des ouvriers sur les sites industriels.

(5)

PROBLEMATIQUE TECHNOLOGIQUE :

Le projet d’étude de fin d’année est un robot suiveur de ligne et détecteur de collision piloté par deux moteurs (type à définir). Il sera équipé d’un système d’éclairage, d’un capteur de luminosité et d’un Buzzer. Il sera réalisé à partir de 2 pièces mécaniques standards: un châssis et 2 roues

Afin de limiter l’impact sur l’environnement, le robot à réaliser sera autonome en énergie.

Pour mener à bien la réalisation de ce projet, 4 ou 5 élèves formeront un team. Chaque élève du team travaillera sur une partie du projet et l’intégration de son travail dans le projet global se fera au fur et à mesure de l’avancement du projet.

Projet : « Robot SUIDETCOL »

A réaliser par le professeur :

Composition des TEAMS ;

Pièces standards mécaniques : Chassis et roues

Pièces standards énergétiques : Batteries et support Pièces standards électroniques :

Feux, photorésistance et buzzer

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6

Concours : « Robot SUIDETCOL »

L’évaluation finale du projet sera réalisé lors d’un concours entre les différents teams. Ce concours consistera à réaliser 4 défis individuels (par team) et 3 défis collectifs (contre autres teams).

Défi collectif 2:Rapidité et suivi de ligne Défi collectif 1:Rapidité et

détection d’obstacles Défi individuel 2:

LUMIERE

Défi individuel 3:

COLLISION

DEMARRAGE

DETECTION LIGNE NOIRE

Défi collectif 3:

Innovation et design

Défis individuels :

- Défi 1: DEMARRAGE - Défi 2: LUMIERE - Défi 3: COLLISION

- Défi 4: DETECTION LIGNE NOIRE

Défis collectifs :

- Défi 1: RAPIDITE et DETECTION d’OBSTACLES - Défi 2: RAPIDITE et SUIVI de LIGNE

- Défi 3: INNOVATION et DESIGN

Ressources :

- Règlement du concours ^{sous PWP ;}

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

Spécification Conception

Préliminaire Conception

Détaillée Prototypage Intégration Validation

La démarche de projet : les différentes phases et leur durée (estimée)

Durée : 5H

SPECIFICATION

CONCEPTION PRELIMINAIRE

CONCEPTION

DETAILLEE PROTOTYPAGE

INTEGRATION VALIDATION

13H 5H 4H

5H 4H

36H

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8

CO2.1. Décoder le cahier des charges d’un produit, participer si besoin, à sa modification

1. Etudier un existant pour répondre à notre problématique : durée 1H Travail réalisé en groupe

2. Etudier le diagramme UC de notre projet : durée 45 mn

A réaliser :

Etude M.E.Isous traitement de texte ;

A réaliser :

Diagramme UC sous traitement de texte ;

Diagramme UC sous MAGICDRAW ;

CO5.2. Identifier et justifier un problème technique à partir de l’analyse globale d’un produit (M.E.I)

Ressources :

- Etude M.E.I sous traitement de texte d’un existant (Robot SUMOBOT PARALLAX fourni par le professeur) ;

Ressources :

- Diagramme UC sous traitement de texte ;

Robot SUMOBOT Parallax

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

Sauvegardes réseau : Etudes sur le « Robot SUIDETCOL »

Les différentes sauvegardes des études de votre projet seront réalisées sur l’espace réseau « Restitution de devoirs » en respectant l’organisation de l’espace de sauvegarde et les dates de fin des différentes études.

Organisation « Espace de sauvegarde »:

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10

CO2.1. Décoder le cahier des charges d’un produit, participer, si besoin, à sa modification

Travail réalisé en groupe

3. Compléter le diagramme partiel des exigences (REQ) : durée 1H15mn

A réaliser :

Diagramme REQ sous traitement de texte ;

Diagramme REQ sous MAGICDRAW ;

Spécification Conception Préliminaire

Conception

Ressource :

- Diagramme REQsous traitement de texte ;

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

CO5.4. Planifier un projet (diagramme Gantt, chemin critique) en utilisant les outils adaptés et en prenant en compte les données technico-économiques.

4. Etudier le diagramme de Gantt « théorique » du projet : durée 2H Travail réalisé en groupe

Conception

5H

A réaliser :

Données diagramme GANTT sous traitement de texte ;

Diagramme GANTT sous MINDVIEW ;

Ressources :

Données diagramme GANTT sous traitement de texte ;

Diagramme GANTT sous MINDVIEW ;

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12

CO4.1. Décrire une idée, un principe, une solution, un projet en utilisant des outils de représentation adaptés

CO5.5. Proposer des solutions à un problème technique identifié en participant à des démarches de créativité, choisir et justifier la solution retenue

Conception

Travail réalisé en groupe

A réaliser :

Carte mentale S.T sous traitement de texte ;

Carte mentale S.T sous MINDVIEW ;

1. Etudier les solutions techniques (S.T) du projet sur carte mentale : durée 1H30mn

Ressource :

- Diagramme BDD du projet ; - Correction diagramme REQ ;

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CO5.1. S’impliquer dans une démarche de projet menée en groupe

Elève Fonction(s) du projet à étudier A Déplacement du robot B

C D E

Conception

PROJET : Robot « SUIDETCOL »

4H

Travail réalisé en groupe

2. Répartir les différentes tâches aux élèves : durée 30mn A réaliser :

Synoptique des tâches sous tableur ;

TAILLANDIER Noa Elève B

Elève C

Elève D

Elève E Exemple

Ressource :

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14

CO1.2. Justifier le choix d’une solution selon des contraintes d’ergonomie et de design

CO5.5. Proposer des solutions à un problème technique identifié en participant à des démarches de créativité, choisir et justifier la solution retenue

Conception

Travail réalisé individuellement

3. Définir des solutions technologiques pour répondre au(x) fonction(s) : durée 2H

A réaliser :

Rapport de choix technologiques sous traitement de texte ;

- Une présentation argumentée (contraintes, besoins, dessin des esquisses,…..) des solutions possibles, - Un choix de critères (DD, coût, matières,…….),

- Une évaluation comparative des propositions, - Une solution retenue,

Ressources:

Rapport de choix technologiques sous traitement de texte ;

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

Conception

13H

Travail réalisé individuellement

CO5.5. Proposer des solutions à un problème technique identifié en participant à des démarches de créativité, choisir et justifier la solution retenue

A réaliser :

- D.A.O des différentes pièces mécaniques , - Schémas structurels,

- Nomenclatures des composants, - Programmes,

- Expérimentations, - …………..

1. Réaliser l’étude détaillée de(s) fonction(s) : durée 13H

« PAR TOUS LES ELEVES»

Ressources:

Fonction du travail demandé ;

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16 Spécification Conception

Préliminaire

Conception

Etude orientée «INFORMATION »

Travail réalisé individuellement

 Saisie du schéma structurel de votre (vos) fonction (s) sur une feuille de projet avec:

 Cartouche (Titre du projet, titre de la feuille, votre nom et prénom);

 Photos de certains composants;

 Nomenclature des composants (Fournisseur, Code stock et Coût);

Ressources :

- PDF Schéma structurel du robot SUIDETCOL ; - Fichier « Saisie schéma structurel » ;

- Données économiques électroniques ^sous

traitement de texte ;

- Fichier « Images composants » ;

1. Etudier le schéma structurel de(s) fonction(s) : durée 1H

2. Réaliser la nomenclature de(s) fonction(s) : durée 1H

« SAISIE sous PROTEUS »

A réaliser :

- Schéma structurel sous PROTEUS ;

- Nomenclature des composants sous PROTEUS ;

- Données économiques électroniques sous traitement de texte ;

«PAR TOUS LES ELEVES »

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

13H

Etude orientée « INFORMATION »

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- Compte rendu « EXPERIMENTATION ALIM+SURV »

sous traitement de texte ;

- Fichier « ADAP TENS » sous PROTEUS ;

- Matériel pour les expérimentations (accu, ………)

A réaliser :

- Compte rendu sous traitement de texte ;

- Fichier « ADAP TENS » sous PROTEUS ;

- Montages pour expérimentations ^;

« EXPERIMENTATION ALIM+SURV »

1. Etudier les différentes expérimentations pour « ALIM+SURV » : durée 3H

 Sur PROTEUS, simulation de la structure « Adaptation de la tension +8.4V+5V » puis validation sur la carte ROBOT ;

 Sur banc de mesure, relevé de la caractéristique Uaccu (V)=f(I (mA)) d’un accumulateur, puis tracé de la caractéristique de

l’accu Uaccu=f(I) ;

 Sur Breadboard, câblage de la structure « Signalisation visuelle batterie faible » et validation de la « Valeur de R polarisation »

pour la signalisation visuelle ;

« ELEVE A ou B ou C ou D ou E »

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« PROGRAMMATION ALIM+SURV »

Travail réalisé individuellement

A réaliser :

- Fichiers « DECT CHARG BAT » sous FLOWCODE ;

- Fichier « DECT CHARG BAT » sous PROTEUS ;

1. Etudier la programmation de la fonction « ALIM+SURV » : durée 4H

 Etude du C.A.N et du C.N.A ;

 Etude de la caractéristique du bloc acquisition

« Charge batterie N₁₀=f(Charge) » ;

 Mise en œuvre du C.A.N sous Flowcode pour répondre à l’exigence « Détection charge batterie faible »  Simulation sous Proteus ;

 Validation de la programmation sur cible réelle avec protocole de mise en œuvre à préciser ;

Ressources :

- Compte rendu « PROGRAMMATION ALIM+SURV »

- Fichier « DECT CHARG BAT » sous PROTEUS ;

- DATASHEET du PIC18F25K80 du robot ; - Vidéos sur CNA et CAN ;

- Carte électronique de la fonction câblée ;

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

13H

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- Données technologiques mécaniques du projet ; - Modèle feuille « Mise en plan » sous SW ;

A réaliser :

- Fichier(s) pièce(s) SW ;

- Fichier mise en plan « pièce principale » ;

« PAR TOUS LES ELEVES » Etude orientée « MATIERE »

1. D.A.O de(s) différente(s) pièce(s) pour assurer la fonction : durée 3H

2. Mise en plan de la pièce principale pour la fonction étudiée : durée 1H

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20

CO7.1. Réaliser et valider un prototype ou une maquette obtenus en réponse à tout ou partie du cahier des charges initial

Prototypage orientée « INFORMATION »

 Prototypage de votre (vos) fonction (s) sur le PCB avec:

 Soudage des différents composants;

 Tests de conformité de votre travail;

Conception

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- Câblage carte électronique ;

- Schéma structurel de votre travail ; - Top Silk carte électronique ;

- Composants électroniques ; - PCB de la carte ;

- Matériel de soudage ; - Instruments de contrôle ;

1. Souder vos composants sur le PCB : durée 1,5H

A réaliser :

PCB de la carte électronique câblée - Avec les composants de la fonction ;

« PAR TOUS LES ELEVES»

2. Tester votre travail : durée 0,5H

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

CO7.1. Réaliser et valider un prototype ou une maquette obtenus en réponse à tout ou partie du cahier des charges initial

Prototypage orientée « MATIERE »

 Prototypage de votre (vos) pièce (s) sur le moyen de production adapté:

 Fabrication des différentes pièces;

 Contrôle de votre travail;

Conception

5H

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- D.A.O des différentes pièces ; - Fichiers FAO ; Gcodes ; Rd ; ….

- Matières ;

- Moyens de production ; - Instruments de contrôle ;

1. Prototyper vos différentes pièces et contrôler votre travail : durée 3H

A réaliser : Différentes pièces

- Support batterie,

- …………

« PAR TOUS LES ELEVES »

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Préliminaire

Conception

Travail réalisé en groupe

CO7.1. Réaliser et valider un prototype ou une maquette obtenus en réponse à tout ou partie du cahier des charges initial CO5.1. S’impliquer dans une démarche de projet menée en groupe

1. Intégrer les différentes parties réalisées : durée 4H

 Intégration des pièces mécaniques, de la carte électronique câblée et des programmes pour finaliser le montage du robot « SUIDETCOL »:

 Assemblage des différents pièces mécaniques;

 Montage de l’électronique (PCB, connectique, ……);

 Chargement du programme dans le PIC;

2. Valider votre travail d’intégration : durée 1H

A réaliser : Robot « SUIDETCOL »

- Monté et programmé ; - Virtuel sous SW ;

Ressources :

- Pièces mécaniques ;

- Composants électroniques ; - Programmes ;

- DAO différentes pièces sous SW ;

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PROJET :« Robot « SUIDETCOL »

CO5.1. S’impliquer dans une démarche de projet menée en groupe

Cette phase consiste à :

• Faire la synthèse du projet collectif :

- Analyse collective des résultats (GANTT, CdCF, …)

• Faire la synthèse des études individuelles :

- Mise en commun du travail et des principaux résultats

• Préparer et organiser la présentation orale (soutenance) - Organisation, choix des contenus à présenter, … - Préparation des moyens de présentation, …

Conception

4H

CO7.2. Mettre en œuvre un scénario de validation devant intégrer un protocole d’essais, de mesures et/ou d’observations sur le prototype ou la maquette, interpréter les résultats et qualifier le produit.

Travail réalisé en groupe et individuellement

1. Valider votre projet : durée 4H

Défi collectif 2:Rapidité

et suivi de ligne Défi individuel 3:

COLLISION

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24

BON COURAGE et

PENSER à REMPLIR le PLANNING de GANTT (REEL) de votre PROJET

A réaliser :

- Planning de GANTT de votre projet ; - Synthèse des études collectives;

- Synthèse des études individuelles ; - Robot réel « SUIDETCOL » du TEAM ; - Robot virtuel « SUIDETCOL » du TEAM ;

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

13H

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- Compte rendu « EXPERIMENTATION ECLA+LUM »

- Fichier « PILO ECLA LUM » sous PROTEUS ;

- Matériel pour l’expérimentation (LDR, ……) ;

A réaliser :

- Montage pour expérimentation ;

« EXPERIMENTATION ECL+LUM »

1. Etudier les différentes expérimentations pour « ECLA+LUM » : durée 3H

 Sur PROTEUS, simulation de la structure « Capter la luminosité ambiante » puis tracé de la caractéristique

« U_LUMINOSITE (V)=f(E(lux)) ». Linéariser cette caractéristique (forme y=ax+b) ;

 Sur banc de mesure, relevé de R()=f(E(lux)) de la LDR, puis tracé de la caractéristique « R=f(E) » de la LDR ;

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«PROGRAMMATION ECL+LUM »

Travail réalisé individuellement

A réaliser :

- Fichiers « PILO ECLA LUM » sous FLOWCODE ;

- Fichier « PILO ECLA LUM » sous PROTEUS ;

1. Etudier la programmation de la fonction « ECL+LUM » : durée 4H

 Etude du C.A.N et du C.N.A ;

 Etude de la caractéristique du bloc acquisition

« Capteur luminosité N₁₀=f(Eclairage) » ;

 Mise en œuvre du C.A.N sous FLOWCODE pour répondre à l’exigence « Pilotage de l’éclairage en fonction de la luminosité »  Simulation PROTEUS;

 Validation de la programmation sur cible réelle avec protocole de mise en œuvre à préciser;

Ressources :

- Compte rendu « PROGRAMMATION ECL+LUM »

- Fichier « PILO ECLA LUM » sous PROTEUS ;

- Fichier « PILO ECLA LUM » sous FLOWCODE ;

- DATASHEET du PIC18F25K80 du robot ; - Vidéos sur CNA et CAN ;

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

13H

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- Compte rendu « EXPERIMENTATION SUIVI » ^sous

- Fichier « CAP OPT » sous PROTEUS ;

- Matériel pour l’expérimentation (Capteur, ……) ;

A réaliser :

- Compte rendu sous traitement de texte ; - Fichier « CAP OPT » sous PROTEUS ; - Montage pour expérimentation ;

« EXPERIMENTATION SUIVI »

1. Etudier les différentes expérimentations pour « SUIVI » : durée 3H

 Sur PROTEUS, simulation de la structure « capteur optique » puis tracé de la caractéristique « U_CAP1-LI-G(V)

=f(d(mm)) » puis validation sur la carte ROBOT ;

 Sur banc de mesure, relevé de U_CAP1-LI-G(V)=f(d(mm)) d’un des capteurs, puis tracé de la caractéristique du capteur

V_CAP2-LI-D=f(d) ;

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« PROGRAMMATION SUIVI »

Travail réalisé individuellement

A réaliser :

- Fichiers « SUIVI LIGNE » sous FLOWCODE ;

- Fichier « CAP OPT » sous PROTEUS ;

1. Etudier la programmation de la fonction « SUIVI » : durée 4H

 Découverte du C.A.N (théorie et datasheet) ;

 Tracé théorique de la caractéristique de transfert N₁₀=f(D) de l’association « capteur optique + CAN du

microcontrôleur »;

 Mise en œuvre du C.A.N sous Flowcode pour répondre à l’exigence «pilotage du robot en fonction

de la détection de ligne »  Simulation Isis;

Ressources :

- Compte rendu « PROGRAMMATION SUIVI » ^sous

- Fichier « SUIVI LIGNE » sous FLOWCODE ;

- Vidéos sur CNA et CAN ;

- DATASHEET du PIC18F25K80 du robot ; - Fichier « CAP OPT » sous PROTEUS ;

(29)

PROJET : Robot « SUIDETCOL »

13H

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- Compte rendu « EXPERIMENTATION COLLI» sous traitement de texte ;

- Fichier « DECT COLLI » sous PROTEUS ;

- Fichiers « REBONDS » et « SANS REBONDS» sous PROTEUS; - Fichier « GRAPHE CONDENSATEURS » sous PROTEUS ;

A réaliser :

- Fichiers « DECT COLLI », « REBONDS » ; - Montage pour expérimentation ;

« EXPERIMENTATION COLLI »

1. Etudier les différentes expérimentations pour « COLLI » : durée 3H

 Sur PROTEUS, simulation de la structure « Détection collision » puis la structure « Rebonds du capteur de

collision » et enfin la structure « sans rebonds du capteur de collision par ajout de matériel » ;

 Sur banc de mesure, relevé de la caractéristique U_COL-

D(V)=f(collision) du bloc « détecteur de collision », puis tracé de la caractéristique U_COL-D=f(collision) ;

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« PROGRAMMATION COLLI »

Travail réalisé individuellement

A réaliser :

- Fichiers « SCRUTATION », « INTERRUPTION » ;

1. Etudier la programmation de la fonction « COLLI » : durée 4H

 Découverte du principe d’« Interruption logicielle» ;

 Mise en œuvre de la «Scrutation permanente de l’état des capteurs » sous FLOWCODE pour répondre

à l’exigence « Détection de collision »

 Simulation PROTEUS;

 Mise en œuvre de la «Détection par collision par interruption logicielle externe » sous FLOWCODE

Ressources :

- Compte rendu « PROGRAMMATION COLLI »

- Fichier « SCRUTATION», « INTERRUPTION»

sous FLOWCODE ;

- Fichier « DECT COLLI » sous PROTEUS ;

- Vidéo sur « LES INTERRUPTIONS » ^; - DATASHEET du PIC18F25K80 du robot ;

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PROJET : Robot « SUIDETCOL »

13H

Travail réalisé individuellement

Ressources :

- Compte rendu « EXPERIMENTATION MOTOR» sous traitement de texte ;

- Fichier « PONT en H » sous PROTEUS ;

A réaliser :

- Fichier « PONT en H » sous PROTEUS ;

- Montages d’expérimentation « MOTOR » ;

« EXPERIMENTATION MOTOR »

1. Etudier les différentes expérimentations pour « MOTOR » : durée 3H

 Sur PROTEUS, simulation de la structure « Pont en H » permettant de piloter les motoréducteurs et élaboration

de la table de fonctionnement de cette structure ;

 Sur banc de mesure, relevé de la caractéristique

(Tr/s)=f(Umotoréducteur (V)) d’un motoréducteur, puis tracé de la caractéristique du motoréducteur  =f(U) ;

 Sur banc de mesure, relevé de la caractéristique

(Tr/s)=f(r) avec r, rapport cyclique de la tension du motoréducteur ;

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« PROGRAMMATION MOTOR»

Travail réalisé individuellement

A réaliser :

- Programmes ;

- Fichiers « AVANCEE ROBOT », « CYCLE 1 ROBOT », «CYCLE 2 ROBOT » sous FLOWCODE ;

- Fichier « PILOTAGE 2 MOTOREDUCTEURS » ^sous

PROTEUS ;

1. Etudier la programmation de la fonction « MOTOR » : durée 4H

 Découverte du mode PWM ou MLI permettant la variation de vitesse ;

 « Pilotage en mode tout ou rien » des motoréducteurs permettant d’effectuer les manœuvres de base (avancer, reculer, cycles, …….);

Ressources :

cycle

- Compte rendu « PROGRAMMATION MOTOR»

- Fichier « AVANCEE ROBOT » sous FLOWCODE ;

- DATASHEET du PIC18F25K80 du robot ;