Sciences de l’ingénieur programme 2011

1. THÈME SOCIéTAL Santé : assistance médicale PROBLéMATIQUE • Pour un débit réglé sur l’appareil, • vérifier l’autonomie de la batterie, • respecte-t-elle le cahier des charges ? • OBJECTIFS • Mise en œuvre des systèmes dans leurs conditions réelles d’exploitation. • Mesure de l’écart entre les performances attendues et les performances estimées par la mesure du courant consommé. • Analyse des performances du système et modification de l’autonomie. • - Modélisation des courants consommés • Mesure de l’écart performances simulées / performances mesurées. • SITUATION DANS LE CYCLE DE FORMATION 1ème année du cycle terminal (début de première année) Sciences de l’ingénieur programme 2011 Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

2. PROBLÈME TECHNIQUE Vérification de l’autonomie de la batterie et modification du choix de la technologie. CENTRES D’INTÉRÊT Expérimenter et mesurer la consommation énergétique du pousse seringue. Analyser les constituants du système réel d’un 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 s’adresse 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). Sciences de l’ingénieur programme 2011 Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

3. Sciences de l’ingénieur programme 2011 Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

4. Sciences de l’ingénieur programme 2011 Séquence Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Déroulement de la séquence TP(2h) Semaine 1 Semaine 2 Rest(2h) L M M J V S L M M J V S D D C/TD(2h) C/TD(2h) Evaluation sommative Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

5. Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Résumé des compétences attendues Sciences de l’ingénieur programme 2011

6. Analyser Sciences de l’ingénieur nouveau programme Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : Capacités à transmettre Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

7. Modéliser Sciences de l’ingénieur programme 2011 Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : suite des capacités à transmettre Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

8. Expérimenter Sciences de l’ingénieur programme 2011 Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : suite des capacités à transmettre Communiquer Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

9. Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 • Semaine 1 : Contenu Sciences de l’ingénieur programme 2011 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

10. Sciences de l’ingénieur programme 2011 Développement de la séquence et de ses séances Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

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

12. 1)Compléter le diagramme pieuvre puis le schéma fonctionnel. 2)Retrouver le nom des composants réalisant l’alimentation. 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 l’autonomie 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 l’autonomie réelle. >> >> Sciences de l’ingénieur programme 2011 >> Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TP travail à effectuer Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

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

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

15. A partir du schéma sous Proteus : - Retrouver et modifier les valeurs internes du moteur pour s’approcher 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 d’un 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 l’alimentation pour les valeurs extrêmes. - Conclure sur la validité des modèles. Durée:15mn Sciences de l’ingénieur programme 2011 >> Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TD travail à effectuer 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. Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

16. 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 l’aide de Proteus. Durée:20mn Retrouver sur le schéma la valeur de C de filtrage calculer ΔUc maximal. Vérifier les valeurs à l’aide de Proteus. Durée:10mn Sciences de l’ingénieur programme 2011 Remarque: Durant cette heure le questionnement du TD sera commun à tous les élèves. Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TD suite Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

17. Pour chaque groupe: préparation d’un diaporama afin d’exposer : • - Leurs mesures effectuées pour déterminer l’autonomie 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 l’extension du ressort. • *Non prise en compte des accélérations et décélération en fonctionnement normal d’utilisation. • 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 Sciences de l’ingénieur programme 2011 Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 2 : Restitution Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

18. Séquence suivante

19. Sciences de l’ingénieur nouveau programme Présentation d’une séquence : Pousse seringue Vial A2 Semaine 1 : TD suite Lycée Voltaire Legrand Bruno et Carillet André

20. Sciences de l’ingénieur nouveau programme Présentation d’une 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 ? ? ? ? personnel médical POUSSE SERINGUE ? support ? ? ? énergie patient Fp1 injecter de façon régulière un liquide thérapeutique au patient selon un débit programmé. Fp2 libérer le personnel médical pour d’autres interventions. Fc3 avertir le personnel d’un 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. <<