ThermoLab

Présentation :

Support didactique ThermoLab, permet de régler la température de 40°C à 100°C par pas de 5°C.

Assurer un maintient à la température de consigne pendant environ 20 minutes tant qu'ellen'est pas enlevée de son socle.

Afin d'obtenir une valeur précise de température, le système est régulé (fonctionnement en boucle fermée). Cela permet également une grande rapidité de chauffe avec une puissance élevée (2000W).

Ouvre le champ de la thermique, depuis la conversion d'énergie à la régulation avec acquisition/analyse de mesurages et validation/exploitation de modèles de comportement ou multiphysiques issus du jumeau numérique.

Permet la mise en oeuvre de la bouilloire dans son utilisation native afin d'investiguer son comportement selon des performances

Mesure les grandeurs physiques importantes : température, tension et courant au niveau de la résistance de chauffe, réalisables ave cmultimètre ou oscilloscope, mais aussi par carte à microcontrôleur (arduino) raccordée à un PC. Cette carte permet également de réaliser et valider des algorithmes de contrôle-commande de difficulté progressive, soit directement à l'aide des outils logiciels arduino, soit dans des environnements de plus haut niveau tels que Matlab-simulink ou Labview, voire Python.

Solutions techniques abordées :

Bouilloire didactisée et instrumentée

• Bouilloire inox à température réglable montée sur support d’instrumentation permettant la commande et la mesure sécurisée, avec carte à microcontrôleur intégré Comprend un port d’extension pour ajouter une commande externe pour la réalisation de projet type IOT (Internet des Objets)
• Une carte d’extension destinée à accéder à l'IOT en Wi Fi ou en Bluetooth et à réaliser des projets ou des activités de type FabLab
• Une sonde de température PT 100 classe A pour étalonner le capteur de la bouilloire

Un support numérique comprenant

• Les propositions d'activités pédagogiques au format Word, accompagnées des applicatifs logiciels dédiés ( simulink arduino)
• Le jumeau numérique du produit avec modélisation multiphysique du système,système,(modèles Matlab/Simulink Simscape
• Le dossier technique avec description SysML
• Le dossier de mise en service et d'utilisation

Activités pédagogiques :

STI2D

Approche fonctionnelle et structurelle des produits

• Représentation des flux MEI,
• Approche fonctionnelle et structurelle des chaînes de puissance conversion modulation adaptation de puissance,
• Approche fonctionnelle et structurelle d’une chaîne d’information Typologie des chaînes d’information
• Acquisition et restitution de l’information, Codage et traitement de l’information, Structure d’une application logicielle

Approche comportementale des produits

• Modélisations et simulations Progiciels de simulation, Paramétrage d’un modèle, Paramétrage d’une simulation, Post traitement et analyse des résultats,
• Comportement énergétique des produits,
• Comportement informationnel des produits Nature et représentation de l’information, Comportement des systèmes régulés ou asservis

Conception des produits

• Conception informationnelle des produits

Solutions constructives

• Constituants de puissance Convertisseurs, adaptateurs et modulateurs de puissance
• Constituants de l’information Capteurs, conditionneurs
• Constituants d’IHM, Composants programmables
• Expérimentations et essais

Sciences de l'ingénieur

Analyser les produits existants :

• Analyser le besoin, l’organisation matérielle et fonctionnelle d’un produit par une démarche,
• Caractériser la puissance et l’énergie nécessaire au fonctionnement d’un produit,
• Analyser le comportement d’un système asservi,
• Analyser des résultats d’expérimentation et simulation,
• Quantifier les écarts de performances entre les valeurs attendues, mesurées et obtenues par simulation,
• Rechercher et proposer des causes aux écarts de performances constatés,
• Valider les modèles établis pour décrire le comportement

Modéliser les produits pour prévoir leurs performances

• Proposer et justifier des hypothèses ou simplification en vue d’une modélisation,
• Caractériser les grandeurs physiques en entrées/sorties d’un modèle multi physique traduisant la transmission de puissance,
• Associer un modèle aux composants d’une chaîne de puissance,
• Associer un modèle à un système asservi,
• Utiliser les lois et relations entre les grandeurs effort et flux pour élaborer un modèle de connaissance,
• Déterminer les grandeurs flux et effort dans un circuit électrique

Valider les performances d’un produit

• Prévoir l’ordre de grandeur de la mesure et identifier les erreurs de mesure,
• Conduire des essais en toute sécurité à partir d’un protocole expérimental fourni, proposer et justifier un protocole expérimental,
• Modifier les paramètres influents de la commande en vue d’optimiser les performances du produit,
• Mettre en oeuvre une simulation numérique à partir d’un modèle multi physique pour qualifier et quantifier les performances d’un objet réel,
• Valider un modèle numérique de l’objet simulé

S’informer, choisir, produire de l’information pour communiquer

• Présenter un protocole, une démarche, une solution en réponse à un besoin,
• Rendre compte de résultats

Référence :

STHERMO : ThermoLab, bouilloire électrique asservie en température