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Zitiervorschau

DÉCRIRE UNE ACTIVITÉ D’UN SYSTÈME PAR Sciences de l’ingénieur

UNE CHAÎNE FONCTIONNELLE

ANA02 TD Sujet

Contenu 1. Prothèse active transtibiale .................................................................................................................................. 1 2. Sécateur électrique PELLENC. ............................................................................................................................... 3 3. Système ClipFlow .................................................................................................................................................. 5

1. Prothèse active transtibiale (Adapté de Mines-Pont MP 2013) La majorité des prothèses transtibiales (pour une amputation en dessous du genou) utilisée aujourd'hui est purement passive, c'est-à-dire que leurs propriétés mécaniques restent fixes pendant la marche. Ces prothèses sont constituées, en général, de semelles ressorts en fibre de carbone conçues pour emmagasiner et restituer l'énergie mécanique de la marche par déformation.

Prototype de Prothèse transtibiale

On s’intéresse ici à un prototype mis au point par des ingénieurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology ) qui a permis la mise au point d’une nouvelle génération de prothèse, dite active. Cette prothèse active transtibiale est capable de proposer un comportement similaire à celui des membres non amputés. Un moteur à courant continu est alimenté par une batterie rechargeable de 16 Volts à travers un hacheur. La puissance mécanique est transmise à un réducteur de vitesse pouliescourroie suivi d'un vis-écrou (qui transforme le mouvement). Un mécanisme 3 barres permet ensuite de retransformer le mouvement de translation en mouvement de rotation du pied/tibia.

Codeur incrémental Axe articulation pied tibia Potentiomètre linéaire

Capteurs capacitifs arrière

Capteurs capacitifs avant Sciences industrielles de l’ingénieur

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Les informations délivrées par les capteurs sont traitées par un calculateur qui élabore la commande. Le système comprend un potentiomètre linéaire qui mesure l’écrasement des ressorts, un codeur incrémental qui mesure la position angulaire au niveau de l'articulation pied/tibia, ainsi que 6 capteurs capacitifs disposés sous la semelle (2 capteurs au niveau du talon et 4 capteurs à l'avant du pied), qui détectent les différents contacts semelle/sol. Des ressorts permettent d’accumuler de l’énergie et d'ajuster la souplesse du pied artificiel. Voir la vidéo de mise en situation ainsi que la vidéo sur le fonctionnement de ce système sur le site internet. 1.

Lister les constituants de la chaîne d’information et les constituants de la chaîne d’énergie-puissance (le ressort ne sera pas pris en compte comme constituant de la chaîne fonctionnelle).

2.

Déterminer la matière d’œuvre modifiée ainsi que l’effecteur.

3.

Identifier le constituant transmettant une commande à la chaîne d’énergie-puissance et le constituant de la chaîne d’énergie-puissance recevant cette commande. Identifier leur fonction.

4.

Compléter la chaîne d’information et la chaîne d’énergie-puissance liées à l’activité : « positionner angulairement le pied/tibia ».

NB : ce système est un système mono-activité

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2. Sécateur électrique PELLENC. La période de la taille de la vigne dure environ 2 mois. Les viticulteurs coupent 8 à 10 heures par jour. Pour réduire la fatigue de la main et du bras, la société PELLENC commercialise un sécateur électrique. Ce système se compose d’une batterie (portée à l’aide d’un harnais par l’utilisateur) alimentant un sécateur par un cordon. Voir la vidéo de mise en situation ainsi que la vidéo sur le fonctionnement de ce système sur le site internet.

Lorsque l'utilisateur appuie sur la gâchette, le moteur transmet, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse, un mouvement de rotation à la vis. L'écrou se déplace alors en translation par rapport à la vis et, par l'intermédiaire d’un mécanisme 3 barres, met en rotation la lame mobile générant ainsi un mouvement de coupe.

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1.

Compléter la chaîne d’information et la chaîne d’énergie-puissance liées à l’activité « positionner angulairement la lame mobile/châssis ».

NB : ce système est un système mono-activité

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3. Système ClipFlow Afin de réduire les consommations d’énergie et d’eau d’un bâtiment, le système EWTS, développé par la société TechNext, permet de mesurer les consommations électrique, d’eau et de gaz grâce à un réseau de capteurs communicants sans fil et autonomes. Les données de ces capteurs sont collectées et stockées par un microserveur, qui les rend accessibles aux utilisateurs par un réseau local grâce à sa connexion sans fil (Wi-Fi). Leur analyse permet de mettre en évidence les consommations récurrentes, excessives, voire anormales (fuite d’eau, appareil électrique en veille, pic de consommation…), récurrentes. Pour l’eau, le capteur utilisé est le ClipFlow. Il permet de mesurer : − le débit d’eau instantané ; − la consommation d’eau ; − la température de l’eau. Le Clip flow peut détecter les fuites d'eau ou les ruptures de canalisation et couper automatiquement l'arrivée d'eau, le cas échéant. Un débit constant sur une période prédéterminée est considéré comme ayant pour origine une fuite. Plus le débit est élevé plus le temps de réaction sera court. Le Clip flow peut également couper l'eau au bout d'une certaine période d'inutilisation du réseau (départ en vacances, ...).

Le ClipFlow se distingue des autres capteurs par sa fonction de disjoncteur coupant automatiquement l’arrivée d’eau lors d’une détection de fuite ou d’une rupture de canalisation. En position de fonctionnement normal, le levier est « collé » sur la ventouse et la sphère ¼ de tour permet l'arrivée de l'eau. Lorsqu'une fuite est détectée, une commande est envoyée à la ventouse magnétique afin de libérer le levier de réarmement. Sous l’effet du ressort de torsion, le levier effectue un quart de tour en 1/10 de seconde environ. L’arrivée d’eau est alors coupée par la sphère ¼ de tour. La remise en service du circuit d’eau se fera en agissant manuellement sur le levier de réarmement.

Voir la vidéo de mise en situation de ce système sur le site internet.

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1.

Compléter la chaîne d’information et la chaîne d’énergie-puissance liées à l’activité : « couper/libérer débit d’eau ».

NB : ce système est un système mono-activité Sciences industrielles de l’ingénieur

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