Documents ressources de la séquence
Ces documents vous seront utiles pour répondre à certaines questions des trois activités de cette séquence.
1) 📝 Des plots connectés lumineux pour pratiquer une activité physique de façon ludique
De nouvelles solutions existent pour rendre la pratique du sport plus ludique. Par exemple, de petits plots connectés aux jeux de lumières interactives permettent de pratiquer une activité physique en s'amusant.
Activité 1, p. 33 et 34
2) 📝 Cahier des charges du plot connecté que les professeurs du collège souhaitent acheter
| Contraintes économiques | Avoir un prix maximal de 400 euros |
|---|---|
| Contraintes esthétiques | Plaira à l'utilisateur |
| Contraintes ergonomiques | Avoir une forme adaptée à la main |
| Contraintes environnementales | Limiter son impact sur l'environnement |
| Contraintes fonctionnelles | Être utilisable à l'extérieur<br>Avoir une portée de 40 m minimum |
| Contraintes de sécurité | Ne pas être dangereux |
Activité 1, p. 33 et 34
3) 📝 Fonctionnement des différents éléments du plot connecté A
- Couvercle avec joint d'étanchéité intégré
- Capteur de choc
- Émetteur et récepteur Bluetooth
- Boîtier
- Afficheur à LED (lumière)
- Pieds antidérapants
- Batterie 3.7V 2000mAh
Les plots connectés lumineux sont un dispositif d'entraînement destiné aux sportifs afin de leur permettre de pratiquer une activité physique de façon ludique.
Un afficheur à LED permet de stimuler les réflexes de l'utilisateur, en lui faisant toucher le plus rapidement possible le boîtier qui s'est allumé. Le plot détecte le fait que le boîtier a été touché grâce à un capteur de choc. Une carte programmable traite les données et permet d'analyser le temps de réaction du sportif afin qu'il puisse suivre ses progrès. Les plots communiquent entre eux en Bluetooth low energy (BLE) mais également avec une application mobile dédiée qui permet de les programmer. Grâce à sa batterie et l'utilisation de la dernière technologie BLE permettant de diviser par 10 la consommation d'énergie sans réduire la vitesse de transmission des informations, un plot peut bénéficier d'une autonomie allant jusqu'à 12 h.
Il est possible d'ajouter des plots supplémentaires. Il faudra pour cela mettre à jour le paramétrage de l'application et programmer le nouveau plot.
Activité 1, p. 33 et 34 et Activité 2, p. 35 et 36
4) 📝 Schéma simplifié de la chaîne d'énergie et d'information du plot connecté
INFORMATION D'ENTRÉE
└─ Vibrations du plot
CHAÎNE D'INFORMATION (Plot connecté)
├─ Capteur de choc (Acquérir)
├─ Carte programmable (Traiter)
└─ Afficheur à LED, Émetteur Bluetooth (Communiquer)
└─ Information produite : l'utilisateur a touché le plot
CHAÎNE D'ÉNERGIE
├─ Batterie (Alimenter)
├─ Relais (Distribuer)
├─ Afficheur à LED (Convertir)
└─ Couvercle translucide (Transmettre)
Action : produire de la lumière
Activité 2, p. 35 et 36
5) 📝 Les différentes formes et sources d'énergie
| Non renouvelables | Renouvelables |
|---|---|
| gaz naturel | eau |
| charbon | animaux |
| uranium | végétaux |
| pétrole | géothermie |
| vent | |
| Soleil |
Les formes d'énergies
- l'énergie thermique
- l'énergie cinétique
- l'énergie électrique
- l'énergie lumineuse
Activité 2, p. 35 et 36
6) 📝 Sous-programme gérant la communication avec les plots connectés
- quand ce sprite est cliqué
- prononcer "bonjour, l'entraînement va commencer, appuyez sur le plot qui s'allume le plus vite possible !"
- répéter [Répétitions] fois
- (radio) envoyer le nombre [nombre aléatoire entre 1 et 4]
- attendre [nombre aléatoire entre 1 et 3] secondes
- prononcer "L'entraînement est terminé ! N'oubliez pas de vous hydrater !"
Activité 3, p. 37 et 38
Activité 1 - Comment rendre ludique la pratique sportive ?
Les enseignants d'EPS doivent choisir le modèle de plots connectés qui équipera leur collège. Aidez-les à choisir le plot qui correspond à leur besoin.
Objectifs
- Faire le lien entre les fonctions techniques et les solutions techniques.
- Comparer des solutions techniques et faire un choix.
1) Comment s'assurer que le plot connecté répond au besoin des professeurs ?
a. Comment s'appelle l'objet d'étude présenté dans le doc. 1, p. 31 et le diagramme ci-contre ?
L'objet d'étude présenté dans le doc. 1 p. 31 est un plot connecté.
b. À l'aide du doc. 1, p. 31, compléter le diagramme des cas d'utilisation ci-contre en indiquant la fonction principale des plots connectés.
Diagramme des cas d'utilisation des plots connectés
- Élèves → Pratiquer une activité physique de façon ludique
2) D'après le comparatif du tableau ci-dessous et le doc. 2, p. 31, indiquer, en justifiant votre réponse, quel modèle correspond le mieux au cahier des charges des enseignants.
| Plot connecté A | Plot connecté B | |
|---|---|---|
| Prix (pour 4 plots) | 359 euros | 329 euros |
| Autonomie | 12 h | 15 h |
| Technologies de détection | capteur de choc (accéléromètre) | capteur de choc (accéléromètre), capteur de distance (ultrasons) |
| Portée entre les plots | 40 m | 35 m |
| Poids | 330 g | 105 g |
| Norme de protection | IP 64 (étanche à la poussière et résistant aux projections d'eau) | IP 54 (protection contre les poussières et résistant aux éclaboussures) |
| Ajout de plots supplémentaires en option | oui (avec paramétrage du contrôleur) | oui (avec paramétrage du contrôleur) |
Le plot A correspond le mieux au cahier des charges des enseignants car il a une portée de 40 m minimum et il peut être utilisé à l'extérieur.
3) D'après le tableau de la question précédente, quels sont les deux critères définis par la norme IP ?
Les deux critères de situation définis par la norme IP sont de une protection à la poussière et à l'eau.
4) On souhaite mieux comprendre le rôle de chaque élément du plot choisi à la question 2 en faisant une analogie avec le corps humain. À l'aide du doc. 4, p. 32 et de la maquette fournie par votre professeur, relier les solutions techniques à la fonction technique correspondante dans le schéma ci-dessous.
| Fonction technique | Solutions techniques |
|---|---|
| Traiter les informations | Carte programmable |
| Réaliser des actions | Actionneurs (LED) |
| Acquérir des informations | Capteurs (capteur de chocs intégré à la carte de contrôle) |
| Fournir de l'énergie | Batterie |
| Communiquer les informations | Émetteur récepteur Bluetooth |
5) À l'aide du travail de la question 4 de cette activité, expliquer en quoi le fonctionnement du plot connecté choisi a un fonctionnement analogue à celui d'un être humain.
Ils ont besoin d'énergie pour fonctionner. Ils sont capable d'acquérir de l'information, de la traiter et ensuite de communiquer les ordres aux actionneurs.
Activité 2 - Comment présenter le fonctionnement des plots connectés ?
Sur la base du modèle de plot connecté choisi dans l'activité 1, un lycée technique a fabriqué quatre plots. Afin de faciliter leur utilisation pendant le cours d'EPS, une affiche expliquant le fonctionnement de ces plots va être réalisée.
Objectifs
- Identifier le rôle d'une norme.
- Repérer les composants de la chaîne d'énergie et de la chaîne d'information.
- Connaître les différentes formes d'énergie.
1) Pour préparer l'affiche, il faut commencer par identifier les solutions techniques associées à chaque fonction technique à l'aide du doc. 3, p. 31 et du doc. 4, p. 32 et en manipulant la maquette fournie par votre professeur. Compléter le schéma fonctionnel ci-dessous.
| Fonction d'usage | Fonction technique | Solution technique |
|---|---|---|
| Pratiquer une activité physique de façon ludique | Détecter un appui | Capteur de choc (accéléromètre) |
| Traiter les informations | Carte programmable | |
| Communiquer avec le joueur | Actionneur à LED | |
| Communiquer entre l'application et les plots | Module Bluetooth BLE | |
| Alimenter en énergie | Batterie |
2) D'après le doc. 3, p. 31, quel est l'avantage de la norme Bluetooth BLE ?
La dernière technologie BLE permet de diviser par 10 la consommation d'énergie sans réduire la vitesse de transmission des informations.
3) À partir des réponses de l'activité 1 et de la première question de cette activité, compléter la partie "À quoi ça sert ?" de l'affiche située au verso de cette page (p. 36).
BILAN - Activité 2 - P36
La chaîne d'information englobe plusieurs fonctions telles que l'acquisition, le traitement et la communication des informations. Cette chaîne permet de garantir la circulation fluide et efficace des données.
Les normes jouent un rôle essentiel dans la préservation de l'environnement en établissant des règles à suivre pour limiter les impacts sur la nature des technologies.
Les objets utilisent pour fonctionner diverses formes d'énergie afin de garantir leur fonctionnement. Nous distinguerons l'énergie d'entrée, utilisée par l'objet de l'énergie de sortie qui est produite afin d'assurer le fonctionnement.
Activité 3 - Comment configurer les plots connectés ?
Dans l'activité précédente, nous avons présenté le fonctionnement des plots connectés au moyen d'une affiche. Les enseignants souhaitent maintenant pouvoir ajouter un plot aux quatre plots qu'ils ont déjà achetés. Nous allons pour cela procéder à la reconfiguration de l'application qui permet de programmer ces plots.
Objectifs
- Comprendre le rôle d'une variable.
- Comprendre et modifier un programme simple.
- Interpréter les données fournies par un capteur.
1) Indiquer dans le tableau ci-dessous le rôle des parties identifiées par un numéro sur la partie du programme contrôlant la communication avec les plots (doc. 6, p. 32).
| Numéro | Fonction du programme |
|---|---|
| 1 | Annonce le début de l'entraînement |
| 2 | Répéter l'exercice un certain nombre de fois |
| 3 | Choisir et envoyer un numéro de plot aléatoire (entre 1 et 4) |
| 4 | Attendre un temps aléatoire (entre 1 et 3 secondes) |
2) Comment programmer le plot supplémentaire ?
a. En vous aidant de la partie du programme gérant l'allumage du plot n° 1, compléter le programme du plot n° 5.
b. Ouvrir et modifier le programme fourni afin que le plot n° 5 s'allume.
c. Tester le programme avec la maquette fournie par votre professeur.
BILAN - Activité 3 - P38
Une structure conditionnelle dans un programme informatique permet d'effectuer des actions dans des cas spécifiques, l'exécution du programme sera différente selon que cette condition sera satisfaite ou non. Cela permet d'automatiser des choix et d'adapter le comportement du programme en temps réel.
Une variable informatique permet de mémoriser une information dans un programme. Elles peuvent permettre de compter des événements ou encore de mettre en mémoire une information de façon temporaire.
Un capteur est un dispositif qui mesure ou détecte des informations physiques dans l'environnement. Il peut être utilisé pour recueillir des données (telles que la température ou la luminosité) et les transmettre à un programme informatique. Grâce à ces données, un programme informatique peut réagir aux changements de son environnement en temps réel.
Les mots-clés de la séquence
- Le cahier des charges est un document qui permet de formaliser les besoins, les contraintes lors de la conception d'un objet ou d'un système technique.
- Le critère est une caractéristique observable ou mesurable qui permet de valider la fonction.
- Une norme est un ensemble de règles, de spécifications ou de critères définissant un standard accepté dans un domaine particulier.
- Le diagramme de séquence est un diagramme qui permet de représenter les interactions entre l'utilisateur et l'objet.
- Un programme est un ensemble d'instructions et d'opérations destinées à être exécutées par une carte programmable.
Le diagramme de séquence
Diagramme de séquence d'une console de jeu
UTILISATEUR
↓ Appuis sur les touches L + R
MANETTE DE JEU
↓ Demande de connexion
CONSOLE DE JEU
↓ Validation de la connexion
↓ Vibration de 2 s
Je regarde la synthèse vidéo de la notion 5
lienbordas.fr/740478_025
Les sources et formes d'énergie
| Source d'énergie | Forme d'énergie |
|---|---|
| Charbon | Centrale thermique |
| Vent | Éolienne |
| Eau | Barrage hydroélectrique |
| Soleil | Panneau photovoltaïque |
| Énergie musculaire | Mouvement |
| Énergie électrique | Courant naturel de l'eau |
| Énergie cinétique | Muscle |
| Énergie hydraulique | Fission de l'uranium |
| Énergie nucléaire | Rayonnement solaire |
La chaîne d'information, le rôle des fonctions et solutions techniques
Un système d'alarme est composé d'un détecteur de mouvement, d'une centrale d'alarme, d'une sirène et de LED.
| Fonction d'usage | Fonction technique | Solution technique |
|---|---|---|
| Doit permettre d'alerter en cas d'intrusion | Détecter un mouvement | Détecteur de mouvement |
| Traiter les informations et envoyer des ordres | Centrale d'alarme | |
| Envoyer un signal sonore | Sirène | |
| Envoyer un signal lumineux | LED |
Que fait l'utilisateur ?
| Action utilisateur | Solution technique associée |
|---|---|
| Appui sur les touches de la télécommande | Détecteur de mouvement |
Questions
- Quel est le nom de l'objet technique étudié ?
C'est une boucle lumineuse LED.
- Quelle solution technique permet de traiter l'information ?
La carte programmable permet de traiter l'information.
- Quelle est la fonction technique du capteur infrarouge ?
C'est d'acquérir l'information provenant de la télécommande.
- Quelle est le type de signal communiqué par les LED ?
Les LED communiquent un signal lumineux.
Comment rendre ludique la pratique sportive ?
-
Lancez l'entraînement !
Un signal bluetooth est envoyé depuis le smartphone pour lancer l'entraînement. -
Ça s'allume ?
Un signal lumineux émis par l'afficheur indique sur quel plot appuyer. -
Soyez réactif !
Le signal lumineux s'éteint quand le capteur est activé.
Tout ça avec un peu d'énergie
Forme d'énergie en entrée → Convertir (Afficheur à LED) → Forme d'énergie en sortie
électrique → lumineux
Les mots-clés de la séquence (suite)
- Le cahier des charges est un document qui permet de formaliser les besoins, les contraintes lors de la conception d'un objet ou d'un système technique.
- Le critère est une caractéristique observable ou mesurable qui permet de valider la fonction.
- Une norme est un ensemble de règles, de spécifications ou de critères définissant un standard accepté dans un domaine particulier.
- Le diagramme de séquence est un diagramme qui permet de représenter les interactions entre l'utilisateur et l'objet.
- Un programme est un ensemble d'instructions et d'opérations destinées à être exécutées par une carte programmable.
Programmation par blocs
Un programme permet à un objet technique d'agir en fonction d'éléments extérieurs.
La programmation par blocs permet de représenter, sous forme graphique, les instructions et opérations destinées à être exécutées par une carte programmable.
Exercice type brevet - Programmer un radar pédagogique
Les radars pédagogiques affichent la vitesse des véhicules. Ce dispositif vise à inciter les conducteurs en infraction à modifier leur comportement sans les verbaliser.
Le radar pédagogique affiche la vitesse en vert si le véhicule est inférieure ou égale à 50 km/h.
Il affiche également un message et la vitesse en rouge si la vitesse est supérieure à 50 km/h.
Diagramme de séquence du radar pédagogique
UTILISATEUR
↓ Présence et déplacement du véhicule
VÉHICULE
↓ Mesure de la vitesse en km/h
RADAR PÉDAGOGIQUE
↓ Affichage de la valeur de vitesse en rouge si elle est supérieure à 50 et affichage du message "RALENTIR"
↓ Affichage de la valeur de vitesse en vert si elle est inférieure ou égale à 50
Questions
- Indiquer la fonction d'usage du radar pédagogique ci-dessus, compléter la partie de programme ci-dessous gérant la couleur de l'affichage.
- À l'aide du diagramme de séquence du radar pédagogique ci-dessus, compléter la partie de programme ci-dessous gérant la couleur de l'affichage.
- Indiquer les mots-clés du cahier des charges.
- Compléter la partie "Et assurer la communication" de l'affiche située au verso de cette page (p. 36) à l'aide des propositions suivantes : capteur de choc ; l'afficheur ; signal Bluetooth ; signal lumineux.
Exercices
- Sur une feuille, rédiger un bilan qui explique le rôle d'une instruction conditionnelle dans un programme informatique et d'un capteur.
- Faire les 2 exercices suivants :
- Exercice 1 : S
- Exercice 2 :
Diagramme de séquence
Quels sont les échanges d'informations entre les plots, l'application et l'utilisateur ?
| Choix du nombre de répétitions | Nombre de répétitions choisies affiché |
|---|---|
| Appui sur le bouton vert de l'application | Attente entre 1 et 3 secondes |
| Attente entre 1 et 3 secondes | |
| Atteinte entre 1 et 3 secondes |
Les signaux
| Objet technique | Type de signal produit |
|---|---|
| Manette de jeu sans fil | Radio |
| Détecteur de mouvement | Lumineux |
| Haut-parleur | Sonore |
| Voyant LED | Électrique |
Les fonctions et solutions techniques
| Fonction d'usage | Fonction technique | Solution technique |
|---|---|---|
| Doit permettre d'alerter en cas d'intrusion | Détecter un mouvement | Détecteur de mouvement |
| Traiter les informations et envoyer des ordres | Centrale d'alarme | |
| Envoyer un signal sonore | Sirène | |
| Envoyer un signal lumineux | LED |
Questions
- Quel est le nom de l'objet technique étudié ?
C'est une boucle lumineuse LED.
- Quelle solution technique permet de traiter l'information ?
La carte programmable permet de traiter l'information.
- Quelle est la fonction technique du capteur infrarouge ?
C'est d'acquérir l'information provenant de la télécommande.
- Quelle est le type de signal communiqué par les LED ?
Les LED communiquent un signal lumineux.
Bilan - Activité 3 - P38
Une structure conditionnelle dans un programme informatique permet d'effectuer des actions dans des cas spécifiques, l'exécution du programme sera différente selon que cette condition sera satisfaite ou non. Cela permet d'automatiser des choix et d'adapter le comportement du programme en temps réel.
Une variable informatique permet de mémoriser une information dans un programme. Elles peuvent permettre de compter des événements ou encore de mettre en mémoire une information de façon temporaire.
Un capteur est un dispositif qui mesure ou détecte des informations physiques dans l'environnement. Il peut être utilisé pour recueillir des données (telles que la température ou la luminosité) et les transmettre à un programme informatique. Grâce à ces données, un programme informatique peut réagir aux changements de son environnement en temps réel.