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Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André THÈME SOCIÉTAL.

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1 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André THÈME SOCIÉTAL Santé : assistance médicale PROBLÉMATIQUE Pour un débit réglé sur lappareil, vérifier lautonomie de la batterie, respecte-t-elle le cahier des charges ? OBJECTIFS - Mise en œuvre des systèmes dans leurs conditions réelles dexploitation. -Mesure de lécart entre les performances attendues et les performances estimées par la mesure du courant consommé. - Analyse des performances du système et modification de lautonomie. - Modélisation des courants consommés - Mesure de lécart performances simulées / performances mesurées. SITUATION DANS LE CYCLE DE FORMATION 1 ème année du cycle terminal (début de première année)

2 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André PROBLÈME TECHNIQUE Vérification de lautonomie de la batterie et modification du choix de la technologie. CENTRES DINTÉRÊT Expérimenter et mesurer la consommation énergétique du pousse seringue. Analyser les constituants du système réel dun point de vue structurel. Mettre en œuvre un protocole de mesure. ORGANISATION DE LA CLASSE Le laboratoire est équipé de deux systèmes réel instrumentés. La séquence sadresse à une partie de la classe selon les effectifs. Il est possible de mettre en parallèle 2 études de cas différents (sécateur, voiture RC, etc).

3 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Aide à lassistance médicale BesoinLibérer le personnel médical Quelques indications du cahier des charges -Plage de débit -Choix automatique de la seringue -Précision sur les débits -Seuil docclusion -Autonomie électrique Grandeurs mesurables -Débit -Vitesse de déplacement linéaire -Vitesse de rotation du moteur -Energie électrique consommée Grandeurs simulées-Programmation de la commande du moteur. -Vérification de la rotation du moteur. - Modélisation de la consommation

4 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Déroulement de la séquence Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André LMMJVS D LMMJVSD Semaine 1Semaine 2 TP(2h) C/TD(2h) Evaluation sommative Rest(2h) Séquence

5 Compétences AnalyserModéliserExpérimenterCommuniquer A1A2A3B1B2B3B4C1C2D2D3 N° Séance 1 TP 2 Cours 3 TD 4 Com. 5 Evaluation Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Résumé des compétences attendues

6 Sciences de lingénieur nouveau programme Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : Capacités à transmettre Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Analyser Compétences attendues ConnaissancesCapacités A1Fonction dusage.Identifier et caractériser les fonctions de services. A2Architecture fonctionnelle-Identifier composants -Décrire les rôles respectifs A2Chaîne dénergie.Identifier et décrire la chaîne dénergie Analyser les apports dénergie (transfert, stockage). A2Impact environnementalEvaluer limpact environnemental (matériaux, énergie, nuisances). A3 Analyse des écarts-Quantifier les écarts entre valeurs attendues et valeurs mesurées. -Quantifier les écarts entre la simulation et les valeurs attendues.

7 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : suite des capacités à transmettre Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Modéliser Compétences attendues ConnaissancesCapacités B1Energie et puissance.Décrire les lois dévolution des grandeurs. Utiliser les lois et relations entre les grandeurs. B2Chaîne dénergieAssocier un modèle aux composants dune chaîne dénergie. B3Paramètre dune simulationAdapter les paramètres de simulation. B4Modèles de connaissancesVérifier la compatibilité des résultats obtenus (amplitudes et variations) avec les lois et principes physiques dévolution des grandeurs.

8 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : suite des capacités à transmettre Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Communiquer Compétences attendues ConnaissancesCapacités C1Prévision quantitative de la réponse du système. Identifier le comportement du système et prévoir lordre de grandeur de la mesure. C2Appareils de mesure et principe dutilisation. Mettre en œuvre Ampèremètre voltmètre. Utilisation dun tableur afin de réaliser les calculs et présenter la courbe de lautonomie du P.S. en fonction du débit. Expérimenter Compétences attendues ConnaissancesCapacités D2InternetEffectuer une synthèse des informations. D3Production de documentsProduction dun diaporama.

9 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : Contenu TPCOURSTD Mesure de lautonomie électrique (durée 2h) Analyse du besoin Analyse fonctionnelle Identifier les composants réalisant lalimentation et le stockage électrique. Mesure du débit de la batterie en cours de fonctionnement. Tracé de la courbe dautonomie de la batterie (tableur) en fonction du débit affiché. Conclure sur la validité entre lautonomie mesurée et calculée et celle du CDFC. Mesure du courant de recharge de la batterie et détermination du temps de recharge. Les accumulateurs (durée 1h) Caractéristiques: Tension dune cellule élémentaire, énergie stockée, débit maxi. Principe de charge Décharge (loi de Peuklert) Synthèse des accumulateurs (tableau masse, volume, densité énergétique) Les condensateurs (durée 1h) Constitution Energie emmagasinée Charge et décharge Comparaison énergétique. Modélisation (durée 1h) Modifier les paramètres du moteur pour sapprocher au plus près de la consommation du PS Mesure en simulation du courant consommé par la batterie pour différentes valeurs de débit (modification de la durée des pas.) Mesure des écarts entre réel et simulé. Conversion AC/DC (durée 1h) -Transformateur -Redresseur -Filtrage Calcul et choix dun condensateur de filtrage dune tension redressée en fonction du courant consommé. Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

10 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Développement de la séquence et de ses séances

11 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 TP Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André TP: Mesure de lautonomie électrique du PS Prérequis : Mesure de I et U. Documents fournis: Schéma de lalimentation du P.S. Courbes de décharge batterie. Dossier technique. Objectifs élève: -Mesurer la consommation du P.S. et en déduire lautonomie de la batterie pour différents débits. -Comparer les résultats avec le cahier des charges comment améliorer lautonomie du pousse seringue. >>

12 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TP travail à effectuer Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André 1)Compléter le diagramme pieuvre puis le schéma fonctionnel. 2)Retrouver le nom des composants réalisant lalimentation. 2) Mettre en place les appareils de mesure (V et A). Mesurer la consommation de la batterie du P.S. pour différents débits. 3) le tracer de lautonomie pour différentes mesures. Sous Tableur. 4) Quantifier les écarts entre les résultats précédents avec les courbes de Peuklert. 5) Quantifier les écarts avec le cahier des charges et les mesures obtenues trouver une solution pour améliorer cette autonomie. 6) Proposer un protocole pour mesurer lautonomie réelle. >>

13 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : Cours Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Caractéristiques générales de batteries Durée:1h 1 Tension dun élément 2 Quantité électrique stockée 3 Energie stockée 4 Courant de charge 5 Courant de décharge 6 Tableau récapitulatif des densités massiques énergétiques

14 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TP travail à effectuer Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André 1) Définitions Constitution Capacité électrique Capacité énergétique 2) Charge Décharge Courbe Equation temporelle 3) Supercondensateur Constitution 4) Comparaison des différents stockage électrique Les condensateurs

15 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TD travail à effectuer Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André A partir du schéma sous Proteus : - Retrouver et modifier les valeurs internes du moteur pour sapprocher au plus près du réel. Modéliser la consommation de la partie commande. Durée:10mn - A partir de relation vitesse moteur/débit. Calculer les valeurs de période dun pas pour les valeurs extrêmes de débit. Durée:10mn - Modifier les valeurs dans Flowcode et implanter cette valeur dans Proteus. Durée:20mn - Mesurer le courant total débité par lalimentation pour les valeurs extrêmes. - Conclure sur la validité des modèles. Durée:15mn REMARQUE : Pendant cette heure de TD, les élèves possèdent les simulations correspondant à leur montage de TP et donc à un questionnement différent à adapter suivant le cas. >>

16 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TD suite Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Modéliser la consommation maxi du P.S. par une résistance. Durée:10mn Retrouver la relation de la variation de U aux bornes de C en considérant que celui-ci se décharge sous I constant. (Q=CU Q=It) Durée:20mn Calculer la valeur de ΔUc pour différentes valeurs de C (pour la consommation maximale du P.S.) Vérifier les valeurs obtenues à laide de Proteus. Durée:20mn Retrouver sur le schéma la valeur de C de filtrage calculer ΔUc maximal. Vérifier les valeurs à laide de Proteus. Durée:10mn Remarque: Durant cette heure le questionnement du TD sera commun à tous les élèves.

17 Sciences de lingénieur programme 2011 Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 2 : Restitution Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André Pour chaque groupe: préparation dun diaporama afin dexposer : - Leurs mesures effectuées pour déterminer lautonomie du système ainsi que leurs résultats. - Une analyse sur la validité et les limites des valeurs de simulation. *PS écart de I en fonction du débit non attendu en simulation, *sécateur non prise en compte du couple nécessaire a lextension du ressort. *Non prise en compte des accélérations et décélération en fonctionnement normal dutilisation. -Une analyse du type de batteries (avantages inconvénients) *Plomb pour pousse seringue, NImH voiture RC, CdNi sécateur). -Choix du temps de charge (avantages inconvénients) (rapide voiture RC, lent pour le PS et sécateur) Durée:1heure Présentation à la classe de 20mn pour chaque groupe. Durée:1heure

18 Séquence suivante

19 Sciences de lingénieur nouveau programme Présentation dune séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TD suite Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

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24 ? ? ? ? ? ? ? ? Seringue liquide et cathéter milieu hospitalier supportpersonnel médical patient POUSSE SERINGUE énergie Fp1 injecter de façon régulière un liquide thérapeutique au patient selon un débit programmé. Fp2 libérer le personnel médical pour dautres interventions. Fc3 avertir le personnel dun dysfonctionnement. Fc4 prévenir de la fin de la perfusion. Fc5 accepter différents types de seringues, mise en place aisée et rapide de la seringue. Fc6 le support ne doit pas glisser. Fc7 être facile à nettoyer pour faciliter le fonctionnement en milieu aseptisé. Fc8 être alimenté sous 240 V et sous alimentation continue ou alternative de 12 Volts et avoir une autonomie de plusieurs heures en cas de défaillance de la tension secteur. <<


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