Basée sur l'apprentissage par problèmes, cette UP a pour objectif d'initier les élèves à la définition de l’architecture et la mise en œuvre d’un système cyber-physique[1] connecté. Cette UP est divisée en deux parties.
La première partie étudie la gestion de la connexion entre un objet connecté à base de microcontrôleur et le monde physique. Après une initiation au système électronique support des études, les élèves apprennent à acquérir, gérer et traiter les données capteurs. Ils dimensionnennent et mettent en œuvre une chaîne de mesure correspondant à différents types de capteurs analogiques ou numériques. Ils implémentent des traitements numériques et une boucle de régulation de température.
Les élèves ont ainsi à résoudre en quelques heures différents problèmes concrets, aidés de cadragesfixant les aspects théoriques. Ces études sont réalisées à l'aide de modules de type PSoC 5LP de Cypress et de l'environnement de programmation "Creator", permettant de travailler avec une grande facilité (peu de câblages) aussi bien sur la programmation en C que sur des composants analogiques ou numériques.
La seconde partie de cette UP est dédiée au déploiement d’un un réseau de nœuds connectés. Tout au long de cette partie, les élèves mettent en œuvre les connaissances et les compétences acquises dans le reste de la Majeure. Ils doivent déployer un réseau de nœuds connectés à des passerelles de communication vers le réseau ethernet et le cloud. Chaque nœud a en charge des actionneurs (moteurs) et des capteurs (température, humidité, mouvement, qualité de l’air). Ces nœuds cyber-physiques devront être parfaitement opérationnels au sens de ce qui aura été vu dans les autres UPs : communications fialires et sans fils, fiabilité des données, effectivité des actionneurs, efficacité énergétique, traitements numériques. La passerelle devra s’interfacer correctement avec un réseau informatique pour permettre de traiter les données collectées, de piloter les actionneurs et de déclencher des alarmes.
[1]Un système cyber-physique (sigle : CPS, de l'anglais Cyber-Physical System) est un système où des éléments informatiques collaborent pour le contrôle et la commande d'entités physiques (Wikipedia.org)
| A la fin de l’unité pédagogique, l’élève sera capable de : | Niveau de taxonomie | Priorité |
|---|---|---|
| Étude et conception d’une chaîne de mesure d’un signal analogique ou numérique | 1. Connaître | Essentiel |
| Implémenter un logiciel embarqué en C sur microcontrôleur | 3. Appliquer | Important |
| Concevoir et déployer un système embarqué de mesures physiques | 3. Appliquer | Essentiel |
| Garantir la fiabilité des données acquises | 2. Comprendre | Essentiel |
| Connecter par liaison radio un système cyber-physique à une passerelle de communication vers le cloud | 3. Appliquer | Essentiel |
| Piloter à travers le réseau des objets connectés suite au traitement des données reçues | 4. Analyser | Important |
| Évaluer et au besoin ajuster la qualité des transmissions | 6. Évaluer | Important |
| Part de l'évaluation individuelle | Part de l'évaluation collective | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Examen sur table : | 50 | % | Livrable(s) de projet : | 0 | % |
| Examen oral individuel : | 0 | % | Exposé collectif : | 0 | % |
| Exposé individuel : | 0 | % | Exercice pratique collectif : | 50 | % |
| Exercice pratique individuel : | 0 | % | Rapport collectif : | 0 | % |
| Rapport individuel : | 0 | % | |||
| Autre(s) : 0 % | |||||
| Type d’activité pédagogique : | Contenu, séquencement et organisation |
|---|---|
| AP Problème | - Découverte du matériel et de l'environnement de programmation associé - Réalisation d'un système mettant en œuvre des fonctions logiques et permettant de découvrir les modes "polling" et "interruption". - Conversion analogique-numérique et numérique-analogique: évaluation métrologique des différents modes disponibles (SAR, Delta sigma), - Filtrage analogique et numérique (FIR, IIR). - Acquisition des données de capteurs analogiques (mesure tension, résistance et capacité) et numériques (liaison I2C ou SPI) avec microcontrôleur - Régulation de la température d’une plaquette d’alumine munie d’un thermocouple
|
| Projet |
- Etude préliminaire du projet - Interfacer et piloter un système cyber-physique de mesure et de régulation connecté à un réseau informatique à travers une passerelle de communication radio |