La mécatronique, une discipline pluridisciplinaire

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Par Yawaf - Avril, 14 2013

La mécatronique? ça se mange?

Bonjour cher terrien du XXI ième siècle planqué devant vos écrans dernier cri ( pas de souci avec le vieux écran du pentium aussi ça marche, enfin tant que ça démarre.. ).

Je viens pour mon premier post vous parler d’une discipline au cœur de nos vies mais que nous ignorons souvent. Quoi? le développement web? la sécurité informatique? IT manager? non non non, on les a assez entendus ceux là! Ils t’emprisonnent dans leur monde virtuel et te font croire que tu as 1000 amis (merci facebook). Non, je veux te parler de ma passion, du truc qui me fait vibrer, qui nous fait tous vibrer en fait (si si, tu vibres, calmes toi! je m’explique), je veux te parler de la “Mécatronique”! O_o , ça existe dans le dictionnaire? trève de bavardage, suivez moi plûtot..

Définition savante: (Lunettes d’intello de rigueur 8) ) ⇒ wikipédia (euh..chacun sa définition de savant).

La norme NF E 01-010 (2008) définit la mécatronique comme une « démarche visant l’intégration en synergie de la mécanique, l’électronique, l’automatique et l’informatique dans la conception et la fabrication d’un produit en vue d’augmenter et/ou d’optimiser sa fonctionnalité ».

source: wikipédia

Bon sinon en français facile?

Définition entre nous: je pense que tout le monde a une idée au moins vague de la chose en entendant le nom. Gardons juste à l’esprit que le but c’est de créer des interactions les plus “intelligentes” et robustes possible, bref faire faire des choses par des machines comme si c’était soi même. Je peux donc partir d’un exemple pour vous faire “toucher” le concept. Prenons l’ouverture d’une porte:

- Traditionnellement, j’arrive devant la porte, mes yeux voient la poignée, je la saisie, grâce à la force dans mes bras, j’actionne la poignée et je pousse (avec une force adéquate! attention à ne pas claquer la porte), j’entre et je ferme la porte derrière moi.

- Mécatroniquement, Je rentre dans mon hôtel privé, et à 1 m de l’entrée, la porte vitrée s’ouvre devant moi, je rentre et elle se referme tout en silence, tout propre tout nickel avec la force qu’il faut (les vitres m’ont coûté chères quand même)! O_o , mmm Ce n’est pas de la magie, c’est de la mécatronique!

Explication du tour de magie:

un capteur de présence, ou détecteur de mouvement qui dit: “voilà, il y a un joli garçon qui arrive, il est à la distance X du capteur”. Remarquez que le capteur en question se trouve au dessus de la porte, euh..Zoro cherche bien, je te dis qu’il est quelque part là, regarde le plafond, cherche… Ces capteurs remplacent nos sens, ici les yeux! on a la même chose pour le toucher avec les écrans tactiles de nos smartphones. Le développement de ces éléments relève de la “ micro-technique” qui utilise beaucoup de procédé de la microélectronique! mots clés: gravure de silicium, lithographie, cristallographie.. quoi? que dis tu Marc? facebook? euh…non pas vraiment…ça rentre pas trop dans la liste.

Ensuite il y a derrière ça un Processeur/Microcontrôleur/circuit de commande, c’est le cerveau! comprenez ici une carte verte avec des lignes dessus, et des composants électroniques. C’est à lui que le capteur dit : “il y a quelqu’un ! il y a quelqu’un, fait quelque chose”. Il recupère tout ça sous forme de signaux, qu’il amplifie, filtre, purifie, débarrasse du bruit..c’est de l’electronique analogique/numérique en somme.. On me dit dans l’oreillette que les ingénieurs IT s’impatiente? ça tombe bien! Comment pensez vous que tout ça interagit?

Le programme! On programme le microcontrôleur pour faire un certain nombre de choses dans certaines conditions. et c’est la partie “informatique”. En revenant à notre exemple de la porte, on écrit un programme qui dit: “quand M.capteur te dit que quelqu’un arrive, ouvre la porte. ensuite attend qu’il n’y ait plus personne 10 secondes après et ferme la porte” (10 secondes, c’est un hotel , dans une maison de retraite j’aurais dit..2 minutes..bref, je m’égare là ). Bon sinon là pas de php, css, le langage C, on tolère Java passe même parfois, sinon rien de mieux que le bon vieux assembleur où tu manipules des octets de bits en hexadecimal! “votre montage ne fonctionne pas? vous avez bien écrit $F0 à l’adresse $8456 de la sortie A1 relié au bus de donnée du moteur M1?” O_o # life is good!

- Tu es bien gentil hein , mais comment la carte de contrôle pousse une main pour ouvrir la porte?

Oui, pour ça, il y a des actionneurs (ou moteurs).C’est tout ce qui fait bouger..(non magik système, ça compte pas comme actionneur). Les vérins qu’on a dans les bus pour ouvrir les portes sont un exemple d’actionneurs pneumatiques (oui oui, le pfiou pfiouuu quand la porte s’ouvre, j’aime aussi ^^). Oui, je vois déjà la grimace, vous inquiétez pas, on va pas rentrer dans l’hydraulique/pneumatique/thermodynamique, je n’aime pas ça non plus, alors parlons plutôt des moteurs électriques! les “génie électrique” est ce que vous êtes là?wéééé. Je pense que c’est ma partie préférée dans tout ce melting pot. Pour faire court: force de lorentz, champ magnétique, champs tournant, Moteur à courant continu, Moteur pas à pas, Moteur synchrone, Moteur asynchrone (MAS pour les intimes), moteur en mode générateur -alternateur, voir même groupe électrogène (coupelec ne te privera plus des conversations sur facebook)

Il y a aussi d’autres disciplines critiques avec lesquels le mécatronicien compose :

La Mecanique

Il y a toute une partie Mécanique: calcul des forces nécessaires pour déplacer la masse de la porte, dans quelles directions? avec quelle accélération sans endommager le matériau? c’est en fonction de ces calculs que le programme vu plus haut va fixer la puissance à envoyer aux moteurs..( comment un développeur peut savoir ça? ! Bonne question, tu commences à comprendre l’utilité de la mécatronique..).

L’alimentation – L’électronique de puissance

En Mécatronique on s’occupe aussi la production d’energie, enfin, plus précisément, de la conversion! “rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme”. Le microcontrôleur envoie des signaux logiques pour commander, sans beaucoup d’energie! donc les moteurs sont alimentés par une source d’energie externe. 8) !!tu parles d’une pile ou une batterie c’est ça?

euh..oui, mais ne me regarde pas comme ça! c’est sérieux une pile! aller demander à l’industrie automobile le point critique de la voiture électrique..et puis il faut “ contrôler” toute cette energie via une électronique de puissance. mots clés: variateur industriel de vitesse, onduleur, hacheur, pont redresseurs à diodes etc..

L’asservissement- automatique

Bien évidemment tout ça est automatisé grâce aux résultats de nos chers amis en automatique et “control theory” pour être sûr que la position de la porte ouverte, correspond bien à l’amplitude qu’on voulait. S’assurer que le système est stable et ne va pas broyer quelqu’un au moment ou il passe la porte (oui, je suis glauque mais imaginer que le concepteur du système de votre porte d’hotel n’y ait pas pensé?..)

Bref…

La mécatronique ne se mange pas, c’est plus qu’une discipline d’ingénierie, c’est une approche, une façon de penser global, optimiser, qui s’affirme de plus en plus. Si historiquement, elle a pour ancêtre la robotique, aujourd’hui, elle dépasse largement les frontière de cette dernière. Surtout, c’est une approche qui n’a rien de sorcier et qui souffre d’un nom trop lourd “méca-tro-nique”, un peu répulsant!

Bref, j’espère que tu as une meilleure idée de la chose. En tout cas, la prochaine fois que tu seras au sea plaza, tu ne t’etonneras pas que les escalators se mettent en marche seulement quand tu montes. Tu remarqueras même le système de capteurs (optique je crois) à l’entrée des marches. ^^

D’ici là, si vous êtes sages, je vais revenir partager des infos intéressantes dans ce domaine et bien d’autres! Sayonara!!