,n,

1. NNoottiioonn ddee ggéénniiee éélleeccttrriiqquuee
LLee cciirrccuuiitt éélleeccttrriiqquuee

2. LLeess ggrraannddeeuurrss éélleeccttrriiqquueess
TTeennssiioonn::
EEnnttrree ddeeuuxx ppooiinnttss AA eett BB dd''uunn cciirrccuuiitt ((aauuxx bboorrnneess ddee llaa llaammppee,, dduu
ggéénnéérraatteeuurr oouu ddee ll’’iinntteerrrruupptteeuurr)) oonn ppeeuutt ddééffiinniirr uunnee ddiifffféérreennccee ddee ppootteennttiieell
((VVAA--VVBB)) oouu tteennssiioonn éélleeccttrriiqquuee ((UUAABB))
LL''uunniittéé ddee tteennssiioonn éélleeccttrriiqquuee eesstt llee VVoolltt ((eenn hhoommmmaaggee àà AAlleessssaannddrroo VVoollttaa))
LLee ssyymmbboollee dduu vvoolltt eesstt:: VV
PPoouurr mmeessuurreerr uunnee tteennssiioonn éélleeccttrriiqquuee oonn uuttiilliissee uunn vvoollttmmèèttrree bbrraanncchhéé eenn
ddéérriivvaattiioonn..
Courant
C‘est la quantité d’électricité circulant dans un circuit (intensité). L’unité
du courant électrique est l’ampère (hommage à André-Marie Ampère).
Le symbole de l’ampère est: A
Pour mesurer un courant électrique on utilise un ampèremètre branché
en série.
LLeess tteennssiioonnss eett ccoouurraannttss ppeeuuvveenntt êêttrree ccoonnttiinnuuss ((ppiillee,, aaccccuummuullaatteeuurr,,
cceelllluulleess pphhoottoovvoollttaaïïqquueess)) oouu ppéérriiooddiiqquueess ((rréésseeaauu EEDDFF))..

3. LLeess ggrraannddeeuurrss éélleeccttrriiqquueess
Résistance
Dans le circuit représenté par la lampe (à filament)
La résistance caractérise la "force" avec laquelle le conducteur s'oppose
au passage du courant.
Elle s'exprime en Ohms (symbole : W)
En hommage à Georg Simon Ohm.
Capacité
La capacité représente la quantité de charge électrique stockée.
Elle s'exprime en Farad (symbole : F)
En hommage à Michael Faraday

4. LLeess ssiiggnnaauuxx
Un signal est une grandeur mesurable variant dans le temps et
permettant de transporter une information.
Exemples : Signaux de fumée, signaux lumineux (phare, lampe torche
de sécurité-détresse…), signaux sonores.

5. LLeess ssiiggnnaauuxx
Logiques
Un signal est dit logique ou binaire si la grandeur de l’information ne
peut prendre que deux valeurs.
Exemples :
- un contact électrique peut être ouvert ou fermé,
- une diode électroluminescente peut être allumée ou éteinte,
- un signal électrique peut être présent ou absent

6. LLeess ssiiggnnaauuxx
Analogiques
Un signal est dit analogique si l’information peut prendre une infinité
de valeurs dans un intervalle de temps donné.
Dans sa forme analogique un signal peut être:
· continu, amplitude constante,
· variable, l’amplitude varie en fonction du temps.
La grandeur analogique est représentative d’un courant ou d’une
tension.

7. LLeess ssiiggnnaauuxx
Numériques:
On appelle signal numérique, un signal qui se représente au moyen
d’un nombre codé, notamment en binaire.
Les différents signaux sont principalement issus de capteurs.

8. LLeess ccaapptteeuurrss
Un capteur:
Permet de transformer une grandeur physique (luminosité,
température, position, pression, vitesse..) en une grandeur électrique
(tension, courant, résistance,….)
Le capteur est le composant qui permet d’informer la partie
commande d’un état de la partie opérative ou du milieu extérieur.
On peut classer les capteurs en deux catégories :
- Les capteurs à contact qui nécessitent un contact direct avec l'objet à
détecter.
- Les capteurs de proximité (sans contact).
Exemples de capteurs:

9. LLeess ccaapptteeuurrss àà ccoonnttaacctt
Capteur de position – Capteur de fin de course
Les capteurs de position sont des capteurs de contact
(capteur de fin de course). Ils peuvent être équipés d'un galet,
d'une tige souple, d'une bille.
L'information donnée par ce type de capteur est de type tout
ou rien (TOR).

10. LLeess ccaapptteeuurrss ddee pprrooxxiimmiittéé
Capteur ILS ( Interrupteur à Lame Souple )
C‘est un capteur composé d'une lame souple renfermé dans
une capsule sensible à la présence d'un champ magnétique
mobile « aimant ».
Ce capteur permet de détecter des positions (détection de
porte fermée dans un système d’alarme, dans un
anémomètre).

11. Les ccaapptteeuurrss ddee tteemmppéérraattuurree
Les sondes ou capteurs de température permettent de transformer l'effet
du réchauffement ou du refroidissement en signal électrique.
L'invention du thermomètre est attribuée à Galilée, encore que le
thermomètre scellé n'ait pas vu le jour avant 1650. Les thermomètres
modernes à mercure (1714) et à alcool furent inventés par le physicien
allemand Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) ; celui-ci proposa la
première échelle de température.
L'unité SI de température est le Kelvin (K).
On peut classer ces capteurs en quatre catégories:
- Les capteurs de température analogiques:
- Les thermistances
- Les thermocouples
- Les capteurs de température numériques

12. Les ccaapptteeuurrss ddee tteemmppéérraattuurree
-Les capteurs de température analogiques.
Ils délivrent en sortie une tension proportionnelle à la température
mesurée:
Le capteur LM35 est calibré en degrés celcius.
Avec une résolution de 10 mV/°C et en mesurant la tension de sortie on
peut obtenir un thermomètre (0 °C --> 0 mV/50 °C --> 500 mV)
Les thermistances:
Ce sont des résistances qui varient en fonction de la température:
- RCTN: La résistance diminue lorsque la température
augmente.
- RCTP: La résistance augmente lorsque la température
augmente..

13. Les ccaapptteeuurrss ddee tteemmppéérraattuurree
-Les capteurs de température analogiques.
-Les thermocouples:
Les sondes thermocouples permettent des mesures de températures
très élevées (jusqu'à 1000°C pour une sonde de type "K", par
exemple).
Elles sont constituées de deux matériaux qui, lorsqu'ils sont en
contacts et portés à une température donnée, délivrent une tension.
Cette tension est faible et doit être amplifiée pour être exploitable.

14. Les ccaapptteeuurrss ddee tteemmppéérraattuurree
-Les capteurs de température numériques:
Grâce à leur sortie numérique, ces capteurs peuvent être directement
connectés sur une entrée d’un système numérique pour la gestion de
la température.
Ils permettent une lecture directe du signal, sans passer par un
convertisseur analogique/numérique et sont calibrés par le
constructeur.

15. LLeess ccaapptteeuurrss ssoollaaiirreess
On peut distinguer le solaire passif, le solaire photovoltaïque et le solaire
thermique :
Solaire passif : Consiste à bénéficier de l'apport direct du rayonnement
solaire, c'est-à-dire l'énergie solaire passive.
Pour qu'un bâtiment bénéficie au mieux des rayons du soleil, on doit tenir
compte de l'énergie solaire lors de la conception architecturale (façades
doubles, orientation, surfaces vitrées, …).
L'isolation thermique joue un rôle important pour optimiser la proportion de
l'apport solaire passif dans le chauffage.
Dans les bâtiments dont la conception est dite bioclimatique, l'énergie
solaire passive permet aussi de chauffer tout ou partie d'un bâtiment pour un
coût quasi nul.

16. LLeess ccaapptteeuurrss ssoollaaiirreess
Solaire photovoltaïque:
L'énergie solaire photovoltaïque désigne l'électricité produite par
transformation d'une partie du rayonnement solaire avec une cellule
photovoltaïque.
Le terme photovoltaïque peut désigner soit le phénomène physique - l'effet
photovoltaïque - ou la technologie associée.
Plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un module solaire
photovoltaïque eux mêmes reliés pour former une installation solaire.
Chez un particulier ces cellules alimentent réseau EDF

17. LLeess ccaapptteeuurrss ooppttiiqquueess
Un capteur photoélectrique est un capteur optique de proximité. Il se
compose d'un émetteur de lumière associé à un récepteur.
La détection d'un objet se fait par coupure ou variation d'un faisceau
lumineux.
Système barrage
Système reflex

18. LLeess ccaapptteeuurrss ooppttiiqquueess
On retrouve ce type de capteur dans la détection de passage ( ouvre
portail, comptage de personnes…)
Ils fonctionnent selon le principe de l’infra rouge :
Le nom signifie « en deçà du rouge » (du latin infra : « plus bas »),
l'infrarouge est associé à la chaleur car, à température ambiante ordinaire,
les objets émettent spontanément des radiations dans le domaine
infrarouge.

19. LLeess ccaapptteeuurrss ooppttiiqquueess
Les codeurs rotatifs:
Ce type de capteurs permet de délivrer un code (nombre) en fonction de
la position mesurée.
L’information de vitesse ou de rotation provient d’un système
généralement optique comportant une source de lumière, un disque
strié et un photo-détecteur.
Le codeur optique est un dispositif dont la sortie électrique représente
sous forme numérique la position angulaire ou la vitesse ddee rroottaattiioonn
dd''uunn aaxxee..
Il existe deux types de codeurs rotatifs :
- le codeur absolu,
- le codeur incrémental

20. LLeess ccaapptteeuurrss ooppttiiqquueess
Le codeur absolu:
On utilise ce type d'encodeur pour pouvoir, à tout instant savoir
exactement dans quelle position se trouve le support sur lequel est fixé
le disque. Chaque position est caractérisée par une valeur particulière
du code.
Avec 3 pistes (donc 3
capteurs):
On obtient 8 positions
différentes possibles..

21. LLeess ccaapptteeuurrss ooppttiiqquueess
Le codeur absolu: Utilisation pour la position d’une girouette
Codeur absolu

22. LLeess ccaapptteeuurrss ooppttiiqquueess
Le codeur incrémental:
Un codeur incrémental est un "générateur d'impulsions". La fréquence
des impulsions dépend de la vitesse de rotation. Le comptage des
impulsions permet de connaître la position du disque par rapport à une
position de départ.
Pour connaître le sens du déplacement (vers la droite ou vers la
gauche), on rajoute un deuxième disque décalée de 90°.

23. LLeess ccaapptteeuurrss ooppttiiqquueess
Le codeur incrémental:
Ce type de codeur se rencontre dans les systèmes nécessitant une
régulation de vitesse comme les moteurs, sur des robots dont le
déplacement doit être précisément contrôlé :

24. Les capteurs ppyyrrooéélleeccttrriiqquueess
Un capteur (ou détecteur) pyroélectrique est doté de deux cellules au
moins, qui sont sensibles à la chaleur (rayonnement infrarouge).
Le capteur est élaboré de telle sorte qu'il permet la détection de
différences de chaleur entre les cellules qu'il comporte. Il est très
utilisé dans les systèmes de détection de personne (carillon porte
d'entrée, détecteurs IR pour alarmes, allumage automatique de
lampes).

25. LLeess ccaapptteeuurrss ddee ffuummééee
Le détecteur de fumée optique ou Détecteur Avertisseur Autonome de
Fumée (DAAF) : Le détecteur de fumée à cellule photoélectrique (ou
optique) est le seul type de détecteur autorisé en France (tous les DAAF de
la norme NF sont des détecteurs optiques).
Système de détection de la fumée par le DAAF :
Un faisceau lumineux créé par une LED émettrice éclaire une chambre de
détection obscure. Cette chambre contient aussi un récepteur
photoélectrique (cellule) qui transforme la lumière en un faible courant
électrique.
Lorsque les particules de fumée pénètrent à l’intérieur du détecteur de
fumée, la lumière est réfléchie sur la surface des particules de fumée et
entre en contact avec la cellule, ce qui déclenche aussitôt l’alarme.

26. LLeess aaccttiioonnnneeuurrss
Les actionneurs exécutent les actions (déplacement, émission de
chaleur, de lumière, de son etc.) lorsque l’ordre leur en est donné par la
partie commande.
Moto réducteur Ventilateur Afficheurs à LED et LCD
Voyants Buzzers Vérins électriques

27. TTrraannssmmiissssiioonn ddee ll’’iinnffoorrmmaattiioonn
Les systèmes de transmission numérique véhiculent de l’information
entre une source et un destinataire en utilisant un support physique
comme le câble, la fibre optique ou sans support à l’aide des ondes
radio ou lumineuses.
Les signaux transportés peuvent être soit directement d’origine
numérique (information issue des capteurs absolus ou incrémentaux
par exemple), soit d’origine analogique (parole, image...).
La tâche du système de transmission est d’acheminer le signal de la
source vers le destinataire avec le plus de fiabilité possible (codage
des informations).

28. TTrraannssmmiissssiioonn ddee ll’’iinnffoorrmmaattiioonn
La transmission des informations par un signal « lumineux » s’effectue
principalement par une diode infrarouge, ou une diode laser.
- Une diode infrarouge émet un signal non visible sous forme d’impulsions
permettant de transmettre une information. On les trouve le plus souvent
dans les télécommandes.
- Une diode laser émet de la lumière monochromatique destinée, entre
autres, à transporter un signal contenant des informations. Le faisceau
généré est très lumineux et très étroit, permettant une utilisation dans les
lecteurs de CD et DVD.

29. Autres principes ddee ttrraannssmmiissssiioonn
Bluetooth est une technologie de réseau personnel sans fil (noté WPAN
pour Wireless Personal Area Network), c'est-à-dire une technologie de
réseaux sans fils d'une faible portée permettant de relier des appareils
entre eux sans liaison filaire. Les appareils Bluetooth ne nécessitent
pas d'une ligne de vue directe pour communiquer, ce qui permet une
communication d'une pièce à une autre.
L'objectif de Bluetooth est de permettre de transmettre des données ou
de la voix entre des équipements sur un rayon de l'ordre d'une dizaine
de mètres à un peu moins d'une centaine de mètres et avec une faible
consommation électrique.
Ainsi, la technologie Bluetooth est principalement prévue pour relier
entre-eux des périphériques (imprimantes, téléphones portables,
appareils domestiques, oreillettes sans fils, souris, clavier, etc.).

30. Autres principes ddee ttrraannssmmiissssiioonn
Le Wi-Fi est une technologie qui permet de relier sans fil plusieurs
appareils informatiques (ordinateur, routeur, décodeur Internet, etc.) au
sein d'un réseau informatique.
Grâce au Wi-Fi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fil à haut
débit. Dans la pratique, le Wi-Fi permet de relier des ordinateurs
portables, des machines de bureau, des objets communicants ou même
des périphériques à une liaison haut débit sur un rayon de plusieurs
dizaines de mètres en intérieur (généralement entre une vingtaine et une
cinquantaine de mètres).
Dans un environnement ouvert, la portée peut atteindre plusieurs
centaines de mètres voire dans des conditions optimales plusieurs
dizaines de kilomètres (pour la variante WiMAX ou avec des antennes
directionnelles).

31. OOrrggaanniissaattiioonn ddeess rréésseeaauuxx

32. Autres principes ddee ttrraannssmmiissssiioonn
Transmission des informations par voie filaire:
Le transfert d'informations numériques peut s’effectuer en passant
par les lignes électriques.
Dans ce cas on utilise le terme Courants Porteurs en Ligne (CPL). De
ce fait, il s'agit d'une alternative aux traditionnels câbles et à la
technique Wi-Fi (Wireless Fidelity)

33. TTrraaiitteemmeenntt ddee ll’’iinnffoorrmmaattiioonn
Le traitement de l’information est l’ensemble des techniques permettant de
créer, d'analyser, de transformer les signaux en vue de leur exploitation.

34. SSyyssttèèmmeess aauuttoommaattiissééss
L'automatique traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et
de la régulation des systèmes dynamiques. L'automatique permet
l'automatisation de tâches par des machines fonctionnant sans
intervention humaine. On parle alors de système asservi ou régulé:
Exemple: régulateur de vitesse d'une automobile
Il permet de maintenir le véhicule à une vitesse constante, à partir d’une
vitesse-consigne prédéterminée par le conducteur, indépendamment de la
pente de la route.
Les systèmes automatisés ont pour élément central un automate.
Un automate est un dispositif se comportant de manière automatique,
c'est-à-dire sans intervention d'un humain. Ce comportement peut être
figé, le système fera toujours la même chose, ou bien peut s'adapter à son
environnement.

35. SSyyssttèèmmeess aauuttoommaattiissééss
Les automates se caractérisent par leurs entrées (logiques, analogiques
ou numériques), leurs sorties (à relais ou à transistor TOR), le mode de
programmation (GRAFCET, Algorithme..), le langage utilisé (langage à
contact, Langage C..) et leurs alimentations.
Le choix d’un automate s’effectue en fonction du besoin et de la
technologie souhaitée.
Quelques exemples d’automates:
· Module logique ZELIO

36. SSyyssttèèmmeess aauuttoommaattiissééss
Brique LEGO
PICAXE

37. SSyyssttèèmmeess aauuttoommaattiissééss
On trouve dans tous les automates un composant central : un microcontrôleur
Un microcontrôleur se présente sous la forme d’un circuit intégré réunissant
tous les éléments d’une structure à base de microprocesseur.
On trouve notamment:
- Un microprocesseur (C.P.U.),
- De la mémoire (RAM et EEPROM),
- Des interfaces parallèles pour la connexion
- Des interfaces pour la connexion avec d’autres systèmes, par
exemple une liaison USB vers un PC, pour le dialogue vers
d’autres microcontrôleurs ou pour communiquer avec l’extérieur.
- Des timers pour générer ou mesurer des signaux avec une
grande précision temporelle.

38. SSyyssttèèmmeess aauuttoommaattiissééss
Les microcontrôleurs se caractérisent par un haut degré d'intégration, une
faible consommation électrique, une vitesse de fonctionnement faible et un
coût réduit par rapport aux microprocesseurs polyvalents utilisés dans les
ordinateurs personnels.
Les microcontrôleurs sont utilisés dans les systèmes embarqués, comme
les contrôleurs des moteurs automobiles, les systèmes de régulation
(température, vitesse, position…), les télécommandes, les appareils de
bureau, l'électroménager, les jouets, la téléphonie mobile etc.

39. EExxeemmpplleess ddee ssyyssttèèmmeess
Toutes les centrales domotiques sont des systèmes automatiques avec un
automate et donc un ou plusieurs microcontrôleurs.

40. d Exemples dee ssyyssttèèmmeess ddoommoottiiqquueess

41. d Exemples dee ssyyssttèèmmeess ddoommoottiiqquueess

42. d Exemples dee ssyyssttèèmmeess ddoommoottiiqquueess