Chaine d'énergie et chaine d'information

Un système technique peut être classé en plusieurs types.

• Le système manuel : le ou les utilisateurs contrôlent en permanence la succession des opérations et fournissent l’énergie.
  Exemple : tondeuse manuelle

  
• Le système mécanisé : il est alimenté par une source d’énergie extérieure mais le ou les utilisateurs sont obligatoires pour son bon fonctionnement.
  Exemple : tondeuse autoportée

  
• Le système intelligent (ou automatisé) : il est alimenté par une source d’énergie extérieure, et un « cerveau numérique » contrôle la totalité des opérations. Le système peut éventuellement dialoguer avec un utilisateur (en option).
  Exemple : robot tondeuse

  

Il existe une multitude de systèmes intelligents qui vont du plus simple (comme l’agrafeuse électrique) au plus complexe (comme un avion de ligne moderne ou une chaine de fabrication entièrement robotisée).

Tous ces systèmes sont conçus pour agir sur une matière d’œuvre, ils ont besoin d’énergie et possèdent la même structure.

Ils peuvent être décomposés en une chaine d’énergie et une chaine d’information.

Les informations qui transitent dans un système moderne sont généralement des signaux électriques basse tension, qui peuvent se retrouver sous différentes formes.

On peut décomposer les échanges d’informations en 2 types :

• Les informations internes au système : comptes-rendus et ordres ;
• Les informations externes au système : consignes opérateurs et messages.

On parle de transformer des grandeurs physiques en signaux électriques.

Que ce soit pour un opérateur, pour des organes mécaniques internes à la chaine d’énergie ou pour la matière d'œuvre, il s’agit en effet de pouvoir acquérir une multitude d’informations différentes :

• appuis, touchés, gestes, paroles, « pensées », etc.
• dimensions, positions, mouvements, déformations, etc.
• températures, pressions, débits, tensions, intensités, champs magnétiques, etc.

C’est le microcontrôleur qui se charge de traiter les signaux numériques correspondants aux consignes ou aux comptes-rendus, afin de piloter la chaine d’énergie en lui envoyant des ordres d'exécution ou en communiquant des messages à destination des utilisateurs ou d’autres systèmes.

Pour ce faire, les systèmes « intelligents » sont programmés par des instructions plus ou moins complexes qui nécessitent d’être définies par des algorithmes puis traduites en langage « machine » interprétable par le microcontrôleur.

On retrouve ici aussi 2 types de composants :

• les cartes de communication numériques câblées ou sans fil, qui seront les mêmes que pour la fonction ACQUÉRIR et qui sont parfois même « intégrés » aux microcontrôleurs ;
• les composants des interfaces homme/machine qui permettent de communiquer avec un utilisateur sous forme visuelle, sonore ou physique comme les leds, les afficheurs, les écrans, les buzzers, les hauts parleurs, les vibreurs, etc.

La grande majorité des systèmes « intelligents » utilise aujourd'hui l’énergie électrique :

• soit directement fournie par l’opérateur d’électricité : 230 V monophasé ou 400 V triphasé (courants alternatifs à 50 Hz) ;
• soit embarquée dans des batteries, des accus ou des cellules solaires qui transforment une énergie disponible sous forme chimique en énergie électrique.

Dans la grande majorité des systèmes il s’agit de « laisser passer » l’énergie uniquement lorsque le microcontrôleur en donne l’ordre.
On utilise des relais ou des transistors comme interface de puissance, le microcontrôleur étant incapable de fournir des tensions et des courants élevés.

La fonction CONVERTIR est nécessaire pour modifier la forme d’énergie distribuée en une forme d’énergie capable d’agir sur la matière d’œuvre le plus souvent mécanique, aéraulique et/ou thermique.
Pour cette fonction, on utilise des actionneurs : moteurs, vérins, résistances de chauffe, etc.

Cette fonction facultative, permet de modifier les caractéristiques de l’énergie afin de l’optimiser pour les tâches à accomplir sur la matière d’œuvre.
On utilise pour ce faire des accouplements, des engrenages ou des systèmes de transformation de mouvement.

Les composants qui agissent directement sur la matière d’œuvre se nomment les effecteurs ; ils servent à saisir, déplacer, fixer, assembler, modifier, trier, chauffer, etc.
Il existe une multitude de formes, de matières et de technologies d’effecteurs qui doivent s’adapter à chaque matière d’œuvre, comme des ventouses, des poussoirs, des doigts, des tapis roulants, des enrouleurs, des plateaux, des roues, des brosses, des résistances, etc.