Embedded Files
Les systèmes techniques ce sont des « réactions en chaîne » dans lesquels une commande entraîne une succession d’événements dans un but précis.
S’il y a une rupture ou un problème dans les « réactions en chaîne » des systèmes techniques alors c’est la panne !
Pour réparer un objet technique vous allez devoir comprendre de quoi il est fait et comment doit-il fonctionner normalement : c’est ce que vous allez faire maintenant avec la « Lampe Dynamo » !
Comprendre comment fonctionne un objet
Démonter en gardant un historique de démontage
L’objectif dans cette partie n’est pas de tout démonter mais juste de pouvoir accéder aux parties essentielles de l’objet afin de le réparer sans faire plus de dégât qu’il y en a déjà.
Démonter une lampe en 4 parties
Démonter une lampe en 4 parties
Nous vous recommandons de désassembler la lampe n°1 en 4 parties en retirant seulement 4 vis. La lampe n°1 est une lampe fonctionnelle en parfait état de marche.
Ordonner les vignettes
Après avoir démonté la lampe n°1 en 4 parties, vous allez mettre les vignettes suivantes dans l’ordre en respectant le démontage que vous avez réalisé.
Comprendre comment il fonctionne
Vous allez réaliser une série de tests sur la lampe n°1 partiellement démontée et avec l’aide de quelques instruments de mesure. Nous vous rappelons que cette lampe fonctionne parfaitement !
Les instruments de mesure
En faisant quelques recherches sur Internet, vous devez compléter le tableau suivant :
La manivelle
La manivelle est un mécanisme ancien, elle a été inventée par qui et quand ?
Elle permet de transformer une force en un mouvement, pouvez-vous expliquer lequel ?
Quelle est la source d’énergie qui met en mouvement la manivelle de la lampe dynamo ?
Les engrenages
Les engrenages ce sont la mise en cascade de plusieurs roues dentées qui permettent d’obtenir un rapport de vitesse. Quelle est leur histoire ?
Les roues dentées permettent de faire quoi ?
Si la première roue dentée est reliée à la manivelle alors la dernière est connectée à quoi ?
La dynamo
Une dynamo c’est un moteur électrique que l’on force à tourner pour transformer le mouvement en électricité. Elle est le fruit de nombreuses améliorations et c’est Werner Siemens qui en a établi le principe. À quelle date a-t-il exposé pour la première fois le principe de la dynamo ?
La dynamo permet de faire quoi ?
Maintenant vous allez réaliser quelques mesures de tension aux bornes de la dynamo de la lampe n°1 démontée jusqu’à l’étape n°2 du protocole de démontage (boîtier du haut retiré).
Pour faire cela, vous allez régler le multimètre sur la position « 20V continu », un élève doit maintenir les sondes du multimètre aux bornes de la dynamo pendant qu’un autre élève tourne la manivelle de la lampe :
Pour pouvoir être efficace la tension de la dynamo peut être soit négative, soit positive par contre elle doit être au moins égale à 5,4V (tension de charge de la batterie 4,2 + chute de tension aux bornes du redresseur à diodes 2 x 0,6)
Entraînez-vous à tourner la manivelle à une vitesse qui permet d’atteindre cette tension !
La batterie rechargeable Li-ion
La batterie rechargeable de type Li-ion est présente partout notamment dans nos téléphones portables. Trois personnes sont à l’origine de son invention dont un qui a obtenu un prix Nobel de chimie pour cela. Qui sont ces trois scientifiques et quand a-t-elle été commercialisée pour la première fois ?
La batterie de la lampe dynamo permet de faire quoi ?
Pour recharger une batterie, il faut de l’électricité et du temps. Pouvez-vous donner les noms des 2 instruments utiles pour mesurer ces phénomènes :
Vous allez maintenant apprendre à surveiller la charge de la batterie. Pour faire cela, vous devez mettre à zéro le chrono et le relancer à chaque fois qu’un élève tourne la manivelle. Puis vous devez contrôler régulièrement la tension de la batterie comme le montre le schéma ci-dessous :
Le bouton
Le bouton de la lampe dynamo regroupe plusieurs interrupteurs qui permettent d’obtenir plusieurs possibilités de commande.
Donnez brièvement l’histoire de l’interrupteur :
Le bouton de la lampe dynamo permet de faire quoi ?
Le bouton a combien de pattes soudées au circuit ?
Le schéma ci-contre décrit le fonctionnement du bouton, il s’appelle : le « diagramme
d’état » du langage de modélisation « SysML ».
Vous devez compléter ce diagramme en testant la lampe n°1 et en sachant que chaque rectangle correspond à un clic sur le bouton.
Répondez aux questions suivantes en faisant des phrases :
Le diagramme comporte combien de boucles ?
Il comporte combien d’étapes différentes ?
A-t-il un début et/ou une fin ?
Les LED
Une diode électroluminescente (abrégé DEL en français ou LED de l’anglais : light emitting diode) est un dispositif émettant de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique.
L’histoire des LED démarre en 1907 mais celles réellement utilisables pour l’éclairage ont été découvertes plus récemment.
Donnez la date de l’invention des LED blanches de forte intensité :
Les LED de la lampe dynamo permettent de faire quoi ?
Une LED est un composant électronique qui ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens : elle est polarisée ! Si elle est alimentée dans le sens « direct » alors la LED s’allume et si elle est alimentée en « inverse » alors elle ne s’allume pas.
Le schéma ci-contre montre comment identifier les pôles + et – d’une LED déjà soudée sur un circuit. La patte – est reconnaissable car elle se prolonge à l’intérieur du cylindre transparent par un élargissement qui supporte un bol microscopique.
Vous devez vérifier, en utilisant le montage ci-contre, que le voltmètre indique bien une tension positive lorsque les LED sont allumées.
L’optique
Les LED émettent un faisceau de lumière assez large et pour que la lampe dynamo soit plus efficace alors la lumière qu’elle projette doit être suffisamment concentrée. Pour réaliser cela, le concepteur de la lampe a disposé des miroirs en forme de petit bol situés à l’arrière de chaque LED comme pour les phares des voitures.
Donnez la date de l’invention des miroirs d’Archimède, d’après la légende :
Les réflecteurs de la lampe dynamo permettent de faire quoi ?
Vous allez apprendre à utiliser le luxmètre pour mesurer l’intensité de la lumière émise par la lampe dynamo en fonction de la distance entre la vitre et la sonde.
Vous devez faire cette expérience dans un endroit relativement sombre puis faire des mesures à différentes distances :
L’optique de la lampe inclut une LED, un miroir et une vitre. Nous allons maintenant nous intéresser plus précisément à cette dernière.
La vitre transparente placée devant les LED permet de faire quoi ?
Quelles doivent être ses deux qualités principales ?
Vous allez apprendre à utiliser le luxmètre pour mesurer la dispersion de la lumière transmise par la vitre de la lampe.
Vous devez faire cette expérience dans un endroit relativement sombre puis faire des mesures à différentes distances :
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