Une lampe qui s’allume lorsqu’une personne approche et qu’il fait sombre : comment sait-elle quand agir ? Découvrons le rôle de la chaîne d’information !
Pour fonctionner automatiquement, un objet technique doit recevoir des informations, les analyser et transmettre des commandes. C’est le rôle de la chaîne d’information : elle permet au système de réagir à son environnement en suivant un programme.
Prenons l’exemple d’une lampe connectée équipée d’un détecteur de mouvement, d’un capteur de luminosité et d’une carte électronique intégrés à son socle.
Les fonctions de la chaîne d’information
La chaîne d’information comprend trois fonctions principales : acquérir, traiter et communiquer. Elles permettent au système de recueillir des informations, de prendre des décisions et de transmettre les résultats.
Le diagramme ci-dessous, réalisé avec PlayChain, représente ces fonctions par des blocs reliés entre eux.
Dans notre lampe connectée :
- Acquérir : le détecteur PIR détecte les mouvements et le capteur de luminosité mesure la lumière ambiante.
- Traiter : le microcontrôleur analyse ces informations selon son programme. Lorsqu’il détecte un mouvement et une luminosité insuffisante, il commande l’allumage.
- Communiquer : un voyant indique l’état de la lampe et le module Wi-Fi transmet cette information à un smartphone.
Le microcontrôleur envoie également un ordre de commande au relais, qui appartient à la chaîne d’énergie. Dans cet exemple, le relais autorise ou interrompt l’alimentation de l’éclairage. La chaîne d’information permet ainsi de prendre une décision, tandis que la chaîne d’énergie permet de réaliser l’action.
Acquérir
La première fonction « Acquérir » sert à recueillir des informations sur l’environnement ou à recevoir les consignes de l’utilisateur.
Les capteurs détectent ou mesurent des grandeurs physiques comme la température, la luminosité ou la position. Ils produisent des signaux que le système exploite.
Dans notre lampe connectée, le socle contient deux capteurs :
- Le détecteur PIR repère les mouvements d’une personne grâce aux variations du rayonnement infrarouge.
- Le capteur de luminosité mesure la lumière ambiante.
Grâce à ces informations, la lampe réagit lorsqu’une personne approche. Elle évite aussi de s’allumer inutilement lorsque la lumière naturelle suffit.
Traiter
La deuxième fonction « Traiter » sert à analyser les informations pour prendre une décision.
Les composants capables d’assurer le traitement des données peuvent être :
- un microcontrôleur,
- un microprocesseur ou
- un ordinateur, selon l’objet technique.
Les informations traitées peuvent donner des ordres de commande vers la chaîne d’énergie et sont communiquées vers une interface utilisateur (écran, voyant, haut-parleur…) ou vers un autre système (ordinateur, smartphone…).
Dans notre lampe, le microcontrôleur se trouve sur la carte électronique, à l’intérieur du socle. Il exécute un programme qui utilise les informations des capteurs.
Par exemple, le programme applique cette règle : si le détecteur repère un mouvement ET que la luminosité passe sous le seuil prévu, alors le microcontrôleur commande l’allumage de la lampe.
Il peut également commander l’extinction après un certain délai sans mouvement. Les informations des capteurs et les instructions du programme déterminent donc le comportement de la lampe.
Communiquer
La troisième fonction « Communiquer » permet de transmettre des ordres vers la chaîne d’énergie et des informations à l’utilisateur ou à un autre système.
Dans notre lampe connectée :
- Un voyant lumineux indique son état.
- Le module Wi-Fi transmet cet état à une application sur smartphone.
- Le microcontrôleur envoie un signal de commande au relais, qui autorise ou interrompt l’alimentation de l’éclairage.
L’utilisateur peut ainsi savoir si la lampe est allumée ou éteinte, même sans la voir directement.
Le flux d’information
Le flux d’information désigne la circulation des informations dans le système et ses échanges avec l’extérieur. Il relie les capteurs, l’unité de traitement et les éléments de communication.
Dans notre lampe, les capteurs fournissent deux types d’informations :
- Mouvement détecté ou non détecté : une information logique, avec deux états possibles.
- Niveau de luminosité : une information analogique, qui varie de manière continue.
Un signal transporte l’information. Lorsqu’un capteur produit un signal analogique, un convertisseur analogique-numérique le transforme en une valeur numérique que le microcontrôleur peut exploiter. Certains capteurs réalisent eux-mêmes cette conversion et fournissent directement des données numériques.
Les signaux circulent ensuite par les pistes et les connexions électriques de la carte électronique. Le microcontrôleur analyse les données, envoie une commande au relais et transmet l’état de la lampe aux éléments de communication.
Le module Wi-Fi utilise des ondes radio pour transmettre ces données sur le réseau. L’application du smartphone affiche alors l’état de la lampe.
Attention : l’ordre d’allumer la lampe est une information. L’énergie électrique qui permet de produire la lumière circule, elle, dans la chaîne d’énergie.
Je retiens
- Un système automatisé a besoin d’informations pour fonctionner de manière autonome.
- La chaîne d’information comprend trois fonctions principales : acquérir, traiter, et communiquer.
- Le flux d’information représente la circulation de l’information à travers l’objet technique, qu’elle soit logique ou analogique.
- D’abord, les grandeurs physiques sont acquises par des capteurs.
- Ensuite, les signaux générés par ces capteurs (souvent analogiques) sont convertis puis transmis au microcontrôleur qui traite les informations.
- Enfin, les informations traitées donnent des ordres à la chaîne d’énergie et sont communiquées vers une interface utilisateur (écran, voyant, haut-parleur…) ou vers un autre système (ordinateur, smartphone…).
