Challenge Premiere SI 2023

lycée MANGIN de Sarrebourg
Challenge/défi première- SI
Présentation du challenge
Situation du challenge : Première spécialité SI
38 élèves répartis en 3 groupes.
Durée : environ 4 semaines
4 heures / semaine (12 heures)
3 heures 30 minutes
30 minutes
Etude, conception,
simulation, Compte-rendu
expérimentation
Evaluation du projet
Un note /20 dans le bulletin (3ème trimestre)
A l’aide de la présentation de la démarche suivie du compte-

rendu d’activités élèves sous forme de diaporama.
Une dizaine de diapositives minimum.

Contexte / problématique
Le suivi de certains traitements médicaux nécessite la présence permanente du
patient soit à l'hôpital soit à la maison. Pour un enfant encore scolarisé, ce temps
d'absence de l'école est préjudiciable sur sa scolarité.
Comment permettre à l'enfant de suivre son traitement tout en suivant les cours à
distance ?
Thématique : L’humain assisté, réparé, augmenté.

l’aide et la compensation du handicap
Fonctionnalités : Un Smartphone positionné sur un robot doit pouvoir être orienté autour
d'un axe horizontal (élévation).
COMPETENCES ABORDEES
ANALYSER MODÉLISER ET RÉSOUDRE
Analyser des résultats d’expérimentation et de simulation Modéliser les mouvements et modéliser les actions mécaniques
Valider les modèles établis pour décrire le comportement d’un objet Déterminer la grandeur effort (force ou couple) lorsque le
Quantifier les écarts de performances entre les valeurs attendues, les mouvement souhaité est imposé
valeurs mesurées et les valeurs obtenues par simulation Traduire un algorithme en un programme exécutable
Traduire le comportement attendu ou observé d’un objet
Associer un modèle aux composants d’une chaîne de puissance
EXPÉRIMENTER ET SIMULER COMMUNIQUER

Instrumenter tout ou partie d’un produit en vue de mesurer les Présenter un protocole, une démarche, une solution en réponse à un
performances besoin
Modifier les paramètres influents et le programme de commande en vue Présenter et formaliser une idée
d’optimiser les performances du produit sélectionner les informations à transmettre
Valider un modèle numérique de l’objet simulé Comparer, traiter, organiser et synthétiser les informations
Modifier les paramètres influents et le programme de commande en vue pertinentes
d’optimiser les performances du produit
INNOVER
Imaginer une solution originale, appropriée et esthétique
Représenter une solution originale
Contraintes imposées au projet
Caractéristiques : Contrainte technique :
Position angulaire variable Utilisation d'un Smartphone

maxi : 75° Utilisation du moteur EV3 (grand moteur)
Vitesse angulaire maxi : 60°/s présents dans le laboratoire.
Support de Smartphone adapté
Prix : 33,99 euros HT (2020)
Choix moteur EV3
18 moteurs (dont 5 démontés) présents dans le
laboratoire de SI
Nombreuses caractéristiques disponibles sur le net
Réducteur
et encodeur intégrés
Pilotage du moteur à l’aide d’une carte Arduino

possible (1/ élève achetée par l’établissement)
Maquettes numériques du moteur et

des pièces LEGO disponibles
Pistes d’activités élèves
projet par binôme (certaines activités sont réalisées individuellement)
Certaines activités permettent de valider le choix du motoréducteur
Conception du bâti
Mise en œuvre CAN Mise en œuvre PWM Conception du support

de Smartphone
Mise en œuvre de
Etude du moteur +
l’encodeur
réducteur précision
du motoréducteur
activité 1
conception du support du smartphone + mise en position et maintien en position / moteur
Etude de la variation du couple moteur en fonction de la position du smartphone

activité 1
Etude de la variation du couple moteur en fonction de la position du smartphone
Etude de l’influence du bras de levier sur le couple moteur : simulation dynamique à l’aide du
modeleur 3D (Inventor), vérification des performances du moteur EV3.
(Résultats élève)
A l'aide de l'outil Excel, tracé de la courbe représentative de la

variation du couple moteur Cmax en fonction du bras de levier
D (D1 à D8).
activité 2
conception du support du smartphone + mise en position et maintien en position / moteur
Conception du support de smartphone à l’aide du modeleur 3D

activité 2
Conception du support de smartphone à l’aide du modeleur 3D à l’aide d’une fiche de guidance pour les élèves ayant peu de compétence sur modeleur 3D.
Assemblage des pièces pour création de Assemblage de l ’ensemble des

Conception du support
la liaison avec le moteur. pièces sur le moteur.
Impression 3D
activité 3
Etude de la précision de positionnement angulaire de l’ensemble moteur + réducteur
Comptage du nombre de dents de

chaque roue dentée,
Détermination du rapport de
transmission :
Moteur / sortie
Codeur incrémental / sortie,
(Travail élève)
Détermination de la précision du
motoréducteur pour vérification de la
comptabilité du moteur EV3 / utilisation.
sortie
activité 4
Mise en œuvre de la consigne « angle » et
d’une interface HM
Mise en œuvre CAN
Liaison I2C
Réalisation de la
consigne
« angle »
Réalisation du
programme
permettant
Angle l’affichage de la
consigne « Angle »
activité 5
Mise en œuvre de l’encodeur incrémental
- Acquisition des
signaux (quadature)
via un oscilloscope
- Mesure période /
détermination
vitesse angulaire
Mise en œuvre des

interruptions Angle
activité 6
Mise en œuvre d’un pont en H
Commande via
signal PWM
Mise en évidence
du phénomène
d’inertie
Autres pistes d’activités élèves
Mise en œuvre d’une
solution à base de
servomoteur
Mise en œuvre d’un

accéléromètre pour
mesurer l’angle
Modèle multi physique du

moteur EV3
Etude de l’autonomie du
produit en exploitant son
modèle multi physique du
moteur EV3.

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A l’aide de la présentation de la démarche suivie du compte-

Une dizaine de diapositives minimum.

Thématique : L’humain assisté, réparé, augmenté.

EXPÉRIMENTER ET SIMULER COMMUNIQUER

Position angulaire variable Utilisation d'un Smartphone

Pilotage du moteur à l’aide d’une carte Arduino

Maquettes numériques du moteur et

Mise en œuvre CAN Mise en œuvre PWM Conception du support

Etude de la variation du couple moteur en fonction de la position du smartphone

A l'aide de l'outil Excel, tracé de la courbe représentative de la

Conception du support de smartphone à l’aide du modeleur 3D

Assemblage des pièces pour création de Assemblage de l ’ensemble des

Comptage du nombre de dents de

Mise en œuvre des

Mise en œuvre d’un

Modèle multi physique du

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