Systèmes d'information et numérique

Architecture numérique, acquisition de signal, réseaux industriels, CAO, simulation.

Chaîne d'information

Structure de la chaîne d'information: Acquérir (capteur : température, pression, position) → Traiter (microcontrôleur, calculateur : logique de décision) → Communiquer (réseau : transmettre l'ordre) → Activer la chaîne d'énergie. Elle fonctionne en parallèle de la chaîne d'énergie. Le traitement peut être analogique (signal continu) ou numérique (signal discret codé en binaire).
Convertisseur Analogique-Numérique (CAN): Transforme un signal analogique continu (ex : tension de capteur) en une suite de valeurs numériques binaires. Deux paramètres clés : la fréquence d'échantillonnage (nombre de mesures par seconde, doit respecter le théorème de Shannon ≥ 2 × fréquence max du signal) et la résolution (nombre de bits → précision de la conversion).

Automate Programmable Industriel (API): Ordinateur robuste dédié à la commande de processus industriels en temps réel. Fonctionne en scrutation cyclique : ACQUISITION des entrées → TRAITEMENT (exécution du programme) → MISE À JOUR des sorties. Résistant aux environnements difficiles (vibrations, températures extrêmes, perturbations électromagnétiques). Applications : chaînes de production, signalisation ferroviaire, gestion de bâtiments.
Réseaux de communication industriels: Protocoles adaptés aux contraintes industrielles (temps réel, robustesse, déterminisme) : MODBUS (communication série simple), PROFIBUS (bus de terrain), Ethernet industriel (haut débit, compatible TCP/IP), CAN (automobiles). La supervision SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) permet la visualisation et le contrôle à distance via interface graphique.

Modélisation numérique en ingénierie: Représentation numérique d'un système (mécanique, thermique, fluidique, électrique) permettant de simuler son comportement avant fabrication. Outils courants : SolidWorks (CAO mécanique), MATLAB/Simulink (automatique et contrôle), ANSYS (éléments finis). La simulation réduit le nombre de prototypes physiques coûteux et permet d'explorer des variantes rapidement.
Types de simulation: Statique : calcul des contraintes et déformations sous charge fixe. Dynamique : analyse des mouvements et vibrations. Thermique : flux de chaleur et températures en régime permanent ou transitoire. Fluidique (CFD, Computational Fluid Dynamics) : écoulements de fluides autour ou dans un système. Chaque simulation nécessite un maillage (découpage du modèle en éléments finis).

: Pour analyser un système STI2D : identifier d'abord la chaîne d'énergie (quels flux d'énergie ?) puis la chaîne d'information (quels capteurs ? quelle logique de traitement ? quels actionneurs ?). Les deux chaînes sont toujours liées.
: La fréquence d'échantillonnage minimale (théorème de Shannon-Nyquist) est le double de la fréquence maximale du signal à numériser. En dessous, on introduit des artefacts (aliasing) qui faussent le signal numérisé.

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