Attentes (Mathématiques - Sciences 7e et 8e année):
Sciences 7e et 8e année
A2, Codage et technologies émergentes
A3. Applications, liens et contributions
Mathématiques 7e et 8e année
C2. Équations et Inégalités
C3. Codage
Un microcontrôleur correspond au cerveau du robot. C'est lui qui va traiter les informations provenant des capteurs et qui va donner la réponse voulue aux servo-moteurs.
Ces circuits sont utilisés dans les véhicules, les robots, les machines industrielles, les appareils médicaux, les émetteurs-récepteurs radio mobiles, les distributeurs automatiques ou encore les appareils ménagers.
Voici quelques exemples de microcontrôleur pour le milieu éducatif:
Un capteur est un dispositif qui détecte des informations provenant de l'environnement physique et y réagit. Les informations captées peuvent être de la lumière, de la chaleur, du mouvement, de l'humidité, de la pression ou de nombreux autres phénomènes environnementaux.
Voici quelques exemples de capteurs:
Les capteurs sont importants pour détecter l'environnement autour du véhicule et pour les fonctions de conduite et de stationnement automatisées. Ils sont les yeux et les oreilles de la voiture.
Le moteur d'une voiture comporte à lui seul entre 15 et 30 capteurs qui contrôlent toutes les fonctions du moteur. Au total, une voiture peut avoir plus de 70 capteurs qui surveillent différents aspects du véhicule.
Voici un exemple de tableau de bord d’une voiture. Que voyez-vous ? Comment la voiture fait-elle pour recueillir cette information ?
Mise en contexte:
Dans une voiture, le tableau de bord s'allume quand il commence à être obscur. Ce dernier change de tension selon la lumière qu'il reçoit. Une fois, un certain seuil atteint, le tableau de bord s'allume pour être plus lisible.
Le capteur est positionné sur le pare-brise des automobiles, au niveau du rétroviseur intérieur, et il est capable de reconnaître, grâce au verre filtrant installé devant lui et permettant de laisser passer uniquement certaines ondes, si la lumière qu'il reçoit est naturelle ou artificielle.
L’activité:
Pour recréer cette situation avec un micro:bit, vous allumerez une DEL blanche quand l’intensité lumineuse baisse et vous éteidrez une DEL quand l’intensité lumineuse augmente.
Le matériel:
Les connections:
Prenez 3 fils. Ils doivent être insérés dans le bouclier sur les broches «0» S - Signal, V - Voltage et Gnd - Ground (Mise à terre)
Connectez les 3 fils à la lumière. Assurez-vous de mettre le bon fils sur le S, le V et le G de la lumière.
Commencer au makecode.microbit.org/#editor
Pour commencer, une lumière s’allumera si une condition est vraie, sinon la lumière sera éteinte.
Pour faire ceci, nous avons besoin de mettre une condition dans un bloc logique.
Prenez le bloc «si alors sinon» pour être capable de contrôler la lumière.
Vous obtiendrez une vraie condition en comparant deux valeurs. Si cette condition est vraie, la lumière s’allumera sinon, elle restera éteinte.
Il faut comparer deux valeurs : la première valeur est le niveau d'intensité lumineuse reçu par le micro:bit, la seconde est un nombre représentant un niveau en dessous duquel vous voulez que la DEL s'allume. Si l'intensité lumineuse est plus petite qu'une valeur, la lumière s’allumera, sinon elle restera éteinte.
Prenez une valeur de 20 pour la comparer au niveau d'intensité lumineuse.
Si l'intensité est plus petite que 20, la lumière s’allumera.
Afin de pouvoir transmettre un signal à la lumière, vous devez envoyer un signal à la broche.
Placez votre signal sur le port «0»; vous choisissez «P0» pour allumer ou éteindre la lumière.
Pour accéder à la broche, vous devez vous rendre dans la section «Avancé», puis sélectionner «Broches».
Ajoutez les deux blocs de code dans la condition.
Lorsque vous envoyez la valeur «1» à la broche «P0», la lumière s’allumera; si vous envoyez la valeur «0» à la broche «P0», la lumière s’éteindra.
Ainsi, quand l'écran du micro:bit est dans l'obscurité, la DEL s'allumera.
C'est le temps de faire le test!
Après avoir fait l'essai dans le simulateur, transférez le code sur votre micro:bit
Mise en contexte:
Dans une voiture, lorsque vous souhaitez allumer une lumière intérieure, vous devez appuyer sur un bouton pour l’activer. Lorsque vous appuyez de nouveau sur le bouton, vous l’éteignez. Vous pouvez utiliser un bouton pour allumer ou éteindre une lumière, un ventilateur, etc.
L’activité:
Pour recréer cette situation avec un micro:bit, vous appuierez sur un bouton pour allumer une DEL blanche, puis vous appuierez de nouveau pour l’éteindre.
Le matériel:
Vous devez utiliser les mêmes composantes que l'activité 1, avec un bouton poussoir en plus.
Les connections:
Une fois, l'activité 1 a été créée, tu ajoutes un bouton
Prenez les 3 fils, mettez les dans le bouclier sur les broches «1» (Signal, Voltage et Gnd - Mise à terre)
Connectez les 3 fils à la lumière. Assurez-vous de mettre le bon fils sur le S, le V et le G du bouton.
Commencer au makecode.microbit.org/#editor
Pour commencer, quand vous appuyez sur le bouton, la lumière doit s’allumer ou s’éteindre.
Ajoutez un bloc pour indiquer que vous avez appuyé sur le bouton.
Pour savoir si la lumière est allumée ou éteinte, vous devez créer une variable* «on_off» qui gardera l'état (allumé ou éteint) de la lumière.
*une variable est tout simplement un bloc « vide » qui nous servira d'identifiant pour donner une valeur - dans ce cas, à on_off qui nous sert de savoir si la lumière est allumée ou non (c'est une valeur abstraite pour l'instant!).
Identifiez les valeurs possibles de la variable «on_off». Vous donnerez la valeur «0» à une lumière éteinte, et la valeur «1» à une lumière allumée. Ce sont les deux seules valeurs possibles pour la lumière.
Quand vous démarrez le programme, vous donnerez la valeur «0» parce que la lumière sera éteinte au départ. C'est vous qui avez défini ces valeurs et non le micro:bit.
Chaque fois que vous appuyez sur le bouton, vous devez vérifier si la lumière est allumée ou éteinte. Vous utilisez une condition* pour vérifier l'état de la lumière.
*une condition est un bloc qui nous permet de prendre une décision si quelque chose est vraie, dans notre cas nous allons vérifier si la lumière est éteinte. Si la condition est vrai, alors, nous allons allumer la lumière.
Vous devez vérifier si la lumière est éteinte. Pour ce faire, vous utiliserez une comparaison entre deux valeurs. Vous devrez vérifier qu'une valeur est égale à une autre valeur.
Vous devez comparer la valeur de la variable «on_off» à une autre valeur. Vous indiquerez la variable d'un côté du signe d'égalité et de l'autre côté, vous conserverez la valeur «0». Vous avez défini que la valeur «0» indique que la lumière est éteinte et la valeur «1» indique que la lumière est allumée.
Quand vous appuyez sur le bouton, vous vérifierez si la valeur de la variable «on_off» est égale à «0» (la lumière est éteinte) est vraie, alors vous modifierez la variable «on_off» à «1» (la lumière est allumée) et puis vous allumerez la lumière.
Quand vous appuyez sur le bouton, si la valeur de la variable «on_off» est égale à «0» et que la lumière est allumée, ceci est faux. Vous devrez modifier la variable «on_off» à «0» (la lumière est éteinte) et vous éteindrez la lumière.
Vous avez la même ligne de code, dans le «si» et dans le «sinon» de notre condition. Cette ligne est répétée de façon inutile. Vous pouvez mettre cette ligne de code après la condition «si» .. alors .. «sinon» et éliminer les deux lignes.
Quand vous démarrez le programme, vous éteignez la lumière.
Donc, au début, la lumière sera éteinte. Chaque fois que vous appuierez sur le bouton, la lumière ira en alternance (s'allumera ou s'éteindra).
C'est le temps de faire le test!
Après avoir fait l'essai dans le simulateur, transférez le code sur votre micro:bit
Mise en contexte:
Lorsqu’une voiture entre en collision avec un objet, les sacs gonflables s'activent pour protéger les occupants. Dans la plupart des véhicules, le sac gonflable est déclenché électroniquement. La plupart des véhicules sont équipés d’un à trois capteurs de collision à l’avant.
Les sacs gonflables sont destinés à empêcher la tête, le cou ou la poitrine de frapper violemment le tableau de bord, le volant ou le pare-brise lors d'une collision frontale. Ils ne sont pas conçus pour se déployer lors de collisions arrière ou de capotages ni dans la plupart des collisions latérales. Les sacs gonflables sont généralement conçus pour se déployer lorsque la gravité du choc atteint un seuil préétabli. En fonction du modèle de véhicule, ce seuil est habituellement équivalent à celui d'un véhicule frappant un mur plein à une vitesse de 13 à 23 km/h. Les sacs gonflables se déploient le plus souvent lorsqu'un véhicule frappe un autre véhicule ou un objet massif comme un arbre.
L’activité:
Pour recréer cette situation avec un micro:bit, vous utiliserez un capteur de collision. Lorsque le capteur sera activé, le micro:bit générera un son.
Le matériel:
Les connections:
Prenez 3 fils pour les mettre dans le
bouclier sur les broches «0» (Signal, Voltage et Gnd - Mise à terre)
Connectez les 3 fils à la lumière. Assurez-vous de mettre le bon fil sur le S, le V et le G de la lumière.
Commencer au makecode.microbit.org/#editor
Pour commencer, quand le capteur de collision est activé, un son doit être déclenché.
Ajoutez un bloc pour indiquer que le capteur de collision a été activé.
Quand le capteur de collision sera activé, un son sera émis.
Modifiez la note du son. Vous pouvez choisir une note différente.
Vous modifierez aussi la durée du son.
Donc, chaque fois que le contact se fera avec le capteur de collision, le micro:bit générera un son.
C'est le temps de faire le test!
Après avoir fait l'essai dans le simulateur, transférez le code sur votre micro:bit
Mise en contexte:
Un capteur à ultrasons installé dans une voiture reproduit le processus d'écholocalisation utilisé par les chauves-souris. Il émet des ondes sonores à haute fréquence afin de mesurer la distance entre les objets environnants et le véhicule. Les capteurs font partie des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) qui guident les conducteurs lors du stationnement et de la détection des obstacles.
Les capteurs à ultrasons comprennent deux éléments essentiels : les émetteurs et les récepteurs. Ils fonctionnent principalement en émettant des ondes sonores supérieures à la gamme de l'audition humaine.
L’activité:
Pour recréer cette situation avec un micro:bit, vous utiliserez un capteur de distance, quand vous vous approcherez d'un objet, le son sera plus intense.
Le matériel:
Les connections:
Prenez les 4 fils et mettez-les dans le bouclier sur la broche «0» (Gnd - Mise à terre), la broche «1» (Signal), la broche 2 (Signal) et la broche «3» (Voltage).
Connectez les 4 fils au capteur. Assurez-vous de mettre le bon fil sur les deux «S» (broche «2» - Trig et broche «1» - Echo), le Vcc (broche «3» - Voltage) et le Gnd (broche «0» - Mise à terre) de la lumière.
Commencer au makecode.microbit.org/#editor
Pour commencer, vous aurez besoin d'une extension pour utiliser le capteur de distance.
Appuyez sur «Extensions», choisissez le bloc pour votre activité.
Cherchez l'extension nommée «Sonar».
Appuyez sur le dessin et l'extension sera ajoutée au code de micro:bit.
Notez sur la barre de côté, que l'extension «Sonar» est ajoutée au reste du code.
Si vous voulez utiliser le bloc, vous devez créer une variable pour mettre l'information reçue par le capteur de distance.
Créez une variable pour garder l'information de la distance. Vous nommerez cette variable «distance».
Définissez cette variable. Cette variable sera utilisée pour garder l'information du capteur.
Attribuez le «Sonar» à cette variable. La distance entre l'objet et le capteur de distance sera gardée en mémoire.
Vous devez préciser à quelle broche le capteur de distance est connecté. Dans votre cas, vous avez mis l'écho sur la broche «1» et Trig sur la broche «2».
Modifiez les unités pour qu'elles soient en centimètres.
Vous indiquerez la distance sur le micro:bit.
Ajoutez un bloc pour voir le nombre.
Ajoutez la variable distance que vous voulez afficher sur le micro:bit.
Donc, si votre main est l’obstacle, lorsqu’elle s'approche, la distance diminue.
C'est le temps de faire le test!
Après avoir fait l'essai dans le simulateur, transférez le code sur votre micro:bit