Efficacité énergétique et impact environnemental – Télévision LCD – Consommation et pertes énergétiques

Pour cette étude de cas sur la télévision à écran plat, nous disposions d’une télévision LCD Samsung 32 pouces modèle LE32S81B. C’est sur cet appareil qu’on été effectuées toutes les mesures et toutes les études qui suivent.

I) Consommation énergétique

1) Consommation et variation de consommation

Sur ce modèle, le constructeur a intégré un système de réglage de l’intensité du rétro-éclairage, ainsi que plusieurs modes d’économie d’énergie, afin de faire varier la consommation énergétique en fonction du confort voulu

Pour connaître la puissance électrique consommée, nous avons procédé à plusieurs mesures, à chacun des mode “éco” proposés par l’appareil et pour deux niveau de rétro-éclairage (6 et 10, le réglage pouvant aller de 0 à 10). Nous avons également pris les mesures au niveau de rétro-éclairage 0 pour les deux options extrêmes du mode éco. Voici les résultats obtenus :

Source : LP2I

Source : LP2I

Ainsi, nous pouvons voir que le réglage du rétro-éclairage et du mode Éco peut grandement faire varier la puissance consommée par la télévision : la consommation avec les paramètres maximum (rétro-éclairage : 10 ; éco : arrêt) est environ 2,4 fois supérieure à la consommation avec les paramètres minimum (rétro-éclairage : 0 : éco : élevé)

Il est à noter que l’image affichée à l’écran a un impact négligeable sur la puissance consommée. En affichant une image blanche puis une image noire à l’écran avec des réglages identiques, nous avons pu constater que la différence de consommation s’élevait à 0,3 W, c’est-à-dire une différence négligeable.

2) Mode éco

Au cours de notre étude, nous avons cherché à savoir sur quel paramètre agissait le mode éco proposé par le constructeur afin de réduire la consommation de la télévision.

Nous avons donc émis une hypothèse :
Le mode éco ne serait en fait rien de plus qu’un autre paramètre réglant le rétro-éclairage.

Afin de la vérifier, nous avons comparé (subjectivement, à défaut d’appareil de mesure) la différence de luminosité entre deux réglages différents de rétro-éclairage et de mode éco consommant à peu près la même puissance
Notre choix s’est porté sur les réglages 6 ; élevé et 0 ; arrêt, qui présentent, malgré la différence de rétro-éclairage importante, une différence de consommation de tout juste 2,2 W.

A la comparaison, il s’est avéré que les deux réglages proposent le même niveau de luminosité.

En conclusion, nous pouvons donc dire que le mode éco est simplement un autre paramètre qui influe sur le rétro-éclairage de la télévision.

3) Indice d’Efficacité Énergétique (IEF)

En prenant pour base la puissance consommée par la télévision avec des réglages moyens (rétro-éclairage = 6 et éco : moyen), nous avons aussi calculé l’IEF de l’appareil, soit le rapport entre la puissance mesurée (P) et une puissance de référence (Pref), permettant de déterminer la classe énergétique de l’appareil.

Pref = Pbase + A * 4,3224Watts/dm² = 20 + 28,73*4,3224 = 144,182552 W

Avec Pbase = constante en fonction de l’équipement intégré et A = suface de l’écran en dm²

IEF = P / Pbase = 71,8 / 144,182552 = 0,497979811038

Cet indice classe donc notre appareil dans la classe énergétique C lors d’un fonctionnement dans les conditions de test.

II) Pertes énergétiques

Au cours de cet étude, nous avons aussi cherché à savoir où l’appareil pouvait générer des pertes énergétiques. Pour ce faire, nous avons analysé les composants de la télévision.

Avec cette analyse, nous avons pu dresser la liste suivante :

Cette télévision LCD génère des pertes :
– au niveau du rétro-éclairage. Celui-ci est assuré par des tubes CCFL, qui n’ont qu’un rendement énergétique de 20%. Le reste de l’énergie est perdu en chaleur.
– au niveau de la carte d’alimentation. La présence d’un dissipateur thermique nous indique une importante production d’énergie thermique inutile au système et qui est dissipée et donc perdue.
– On constate également des pertes au niveau de l’écran LCD, bien qu’elles soient minimes par rapport aux deux sources de pertes précédentes.

Automates Industriels Programmables (API) et Grafcet

I) Travail demandé

Au cours de ce travail, nous avons été amenés à travailler autour de la problématique suivante : “Comment mettre en œuvre un automate programmable industriel ?”

Pour y répondre, il nous a été demandé de considérer le système suivant :
– Un objet se déplace grâce à des actionneurs (ici simulés manuellement pour simplifier) commandés par un automate programmable (en Tout Ou Rien)
– Des capteurs de position détectent la présence (ou la proximité) de l’objet à différents endroits.
– Un bouton commande le lancement d’un cycle de fonctionnement. On pourra utiliser un bouton présent sur l’interface de l’automate.

Et pour ce système, il nous était demandé d’obtenir le fonctionnement suivant :
“L’objet doit se déplacer automatiquement entre deux positions en effectuant des aller-retours de manière cyclique tant que le bouton dcy (départ cycle) est activé. Si le bouton dcy est désactivé, alors le cycle en cours peut se terminer normalement, mais un nouveau cycle ne commencera que lorsque dcy sera à nouveau activé.”

Pour ce faire, le travail se décomposait en trois étapes : la création d’un Grafcet simple pour obtenir le fonctionnement souhaité à l’aide d’Automgen, la simulation du fonctionnement de ce Grafcet en mode PC avec Automgen, et enfin la mise en oeuvre avec l’API et les capteurs.

II) Travail réalisé

Nous avons commencé par nommer les deux positions auxquelles doit être amené l’objet A et B, avant de rédiger le cahier des charges à partir de la consigne :
– L’objet doit se déplacer en faisant des aller-retours entre un point A et un point B
– Ce déplacement doit être cyclique et automatique
– Le déplacement ne doit pouvoir se faire que lorsqu’un bouton dcy est activé
– Si le bouton dcy se voit désactivé en cours de cycle, celui-ci doit pouvoir se terminer normalement, mais un nouveau cycle ne doit pouvoir se déclencher que si dcy se voit à nouveau activé.

Afin répondre à la demande, nous avons donc créé sur Automgen le Grafcet suivant :

Grafcet API

r1 : bouton dcy
fdcb : capteur fin de course au point B
fdca : capteur fin de course au point A
Source : LP2I

Nous avons ajouté une temporisation de 4 secondes entre les actions afin de pouvoir observer plus aisément le déroulement du grafcet au cours des différents test.

Conformément à la consigne, nous avons ensuite réalisé un test en mode PC afin de vérifier le fonctionnement de notre grafcet. Celui-ci s’étant avéré fructueux, nous somme donc passé à la mise en œuvre de l’API et des capteurs

Nous avons réalisé le câblage suivant :

cablage api

Source : LP2I

Les actionneurs ont ici été remplacés par un voyant lumineux afin de voir les signaux de sortie de l’API, et dcy est un bouton présent sur l’interface de l’automate.

En actionnant les capteurs et en utilisant le bouton dcy, nous avons donc pu confirmer que notre Grafcet pouvait réaliser le fonctionnement souhaité avec le système proposé.

Capteurs V2.0

Au cours de ce TP ayant pour thème divers types de capteurs, nous avons été amenés à étudier le fonctionnement de deux d’entre eux. Voici le compte-rendu de notre travail.

I) Capteur de champs magnétiques

Ce capteur se présente sous la forme d’une plaque proposant une entrée, une sortie, une borne terre et sur laquelle se trouvent une résistance et le capteur en lui-même.

1) Câblage réalisé :

Source : LP2I

2) Essais effectués :

Pour trouver la (les) grandeur(s) physique auxquelles ce capteur est sensible, nous avons tenté d’approcher l’aimant qui nous a été fourni afin de voir si cela pouvait provoquer une variation du signal de sortie (la tension) Voici à peu près les résultats que nous avons obtenu :

Source : LP2I

3) Conclusions tirées :

Les conclusions que nous avons pu tirer de ces observations sont que le capteur est sensible aux champs magnétique et à leur proximité (ce qui en fait logiquement un capteur de proximité). Bien qu’il n’y ai pas exactement deux valeurs, le comportement du capteur se rapproche pour beaucoup du tout ou rien, et nous pouvons donc considérer le signal de sortie comme étant un signal logique.
D’après le site http://philippe.berger2.free.fr, il s’agirait d’un capteur ILS (Interrupteur à Lame Souple) comme celui montré ci-dessous, dont la commutation est provoquée par la présence d’un aimant sous la lame, qui ferme ainsi le contact du circuit.

4) Utilisation possible dans un système :

Ce capteur pourrait par exemple être utilisé dans le store Somfy étudié en classe pour informer le système du fait que le store soit rentré ou non. En positionnant un aimant sur le store et le capteur près de l’enrouleur, il est possible de savoir si le store est rentré, et donc d’arrêter à temps l’enroulage du store.

 

II) Capteur de pression

Ce capteur se présente sous la forme d’un boitier proposant trois bornes et duquel sort une tige pivotante.

1) Câblage réalisé :

Source : LP2I

2) Essais effectués :

Pour tester le capteur, nous avons essayer d’exercer une pression d’intensité variable sur la tige afin de la faire pivoter. En l’amenant à différents angles de sa position de départ, Nous avons pu voir que le signal de sortie (une tension encore) diminuait brusquement une fois un certain seuil passé, passant de 24 à 0V. En augmentant encore la pression apportée sur la tige, nous avons même vu la pression devenir négative.

3) Conclusions tirées :

Suite à ces essais, nous pouvons déduire que le capteur est sensible aux forces mécaniques. Comme pour le capteur précédent, le signal de sortie ne prend pas exactement deux valeurs, mais le comportement du capteur se rapproche encore du tout ou rien, et l’on peut donc considérer ce nombre supplémentaire de valeur comme négligeable et considérer le signal de sortie comme logique.
D’après le site http://gcedidactic.free.fr/, il s’agit d’un capteur à contact, dont la tige pivotante serait ce que l’on appelle le “corps d’épreuve” chargé d’actionner l’élément de transduction qui transformera la grandeur à mesurer en une grandeur mesurable.

4) Utilisation possible dans un système :

Ce capteur pourrait être utilisé dans un système pour l’informer de la présence ou du passage d’un objet.

Distributeur de dominos

Transmission du mouvement depuis le moteur jusqu’au poussoir

Au début de la chaîne, on trouve l’axe moteur qui effectue une rotation d’axe y. Une vis motrice est fixée à celui-ci, et celle-ci entraîne une roue dentée qui tourne sur l’axe z. Le mouvement sera ensuite transmis par 5 autres roues dentées d’axe z (mais de caractéristiques différentes) jusqu’à une roue excentrique. Cette roue entraînera une bielle qui entraînera ensuite le poussoir.

Course du poussoir

La course du poussoir s’étend entre deux points, lorsque l’excentrique de la roue excentrique est le plus à droite possible et lorsqu’elle est le plus à gauche possible :

Grâce à des mesures réalisées sur une maquette numérique avec le logiciel Solidworks, Nous avons pu mesurer que la course était de 12,99 mm.

 

 

Bras manipulateur SCHRADER BELLOWS : mesures et graph de liaison

Mesures sur le mouvement de translation horizontal : sortir ou rentrer le bras

Source : LP2I

Conclusion sur le comportement du système : L’action de rentrer ou sortir le bras met 750 ms (soit 0.75 s) à s’effectuer après que l’utilisateur ait alimenter le vérin correspondant.

Mesures sur le mouvement de fermeture de la pince

Source : LP2I

Conclusion sur le comportement du système : La fermeture de la pince met 50 ms (soit 0.05 s) à s’effectuer après que l’utilisateur ait alimenter l’unité correspondante.

 

Schéma simplifié du bras manipulateur présentant les différents sous-ensembles cinématiques :

Source : LP2I

Graph de liaisons :

Source : LP2I

Proposition d’amélioration pour le bras manipulateur

Présentation de l’amélioration :

A l’occasion de quelques manipulations effectuée sur le bras mécanique, nous avons remarqué qu’il était incapable de saisir différentes tailles d’objet. C’est à ce problème que nous souhaitons remédier ici.

Faire varier l’écart entre les pinces permettrait de rendre le bras plus polyvalent, pouvant ainsi saisir différentes tailles d’objet. Le bras en l’état actuel est en effet incapable de saisir un objet d’une dimension légèrement inférieure ou supérieure à la taille de sa pince. Pour ce faire, il est possible de remplacer le système de pincement du bras par un système pneumatique d’écartement et de rapprochement  similaire à ceux qui constituent le reste du bras. Pour être efficace, ce système devra être couplé avec un capteur de pression, situé sur les pinces, afin de ne pas écraser l’objet à saisir

Schéma du système proposé :

Source : LP2I

Schéma-bloc du bras après modification :

Source : LP2I

Source : LP2I

 

Étude du bras manipulateur SCHRADER BELLOWS

Nous avons étudier au cours de notre travail les chaînes et les flux qui définissent le fonctionnement du bras manipulateur SCHRADER BELLOWS. Nous allons ici vous présenter le résultat sous forme de schéma-bloc et de tableaux de flux.

Source : LP2I

Source : LP2I

Comme on peu le voir sur ce schéma-bloc, l’architecture fonctionnelle de ce système est constitué de deux chaines : une chaîne d’information et une chaîne d’énergie. Voici les différents flux de ces deux chaînes :

La chaine d’information :

Source : LP2I

La chaine d’énergie :

Source : LP2I

Enfin, voici une petite vidéo montrant le bras en action :

Articles du même groupe :

– Analyse fonctionnelle de la souris sans fil
– Souris sans fil : Propositions d’amélioration

Le lecteur DVD : Analyse fonctionnelle

Analyse fonctionnelle

Le lecteur de DVD est un système dont la fonction globale est “permettre la lecture et la restitution de données vidéo et/ou sonores stockées sur un disque optique”. C’est un objet très courant présent dans presque tous les foyers.

Pour remplir ses différentes fonctions, il est composé de plusieurs éléments :

– Le chariot : Motorisé, il s’ouvre et se referme par la pression d’un bouton. Il permet d’insérer le disque optique dans le système et de le placer correctement.

– La diode laser : Elle émet une lumière monochrome qui se réfléchira sur le disque optique. Cette réflexion sera ensuite détectée par une photodiode ou un phototransistor, permettant ainsi la récupération des données du disque optique.

– La connectique : Afin de restituer les données collectées par la diode laser, le lecteur DVD doit être relié à un téléviseur. Selon le modèle, il peut y être relié par une prise péritel, S-Vidéo, RCA ou HDMI. Il est aussi parfois relié à un système d’amplification audio par des sorties audio analogiques ou par un câble optique de type S/PDIF.

On pourra noter sur certains modèles récents le remplacement du chariot par un lecteur de type “mange-disque”, l’apparition de fonctions de lecture de fichiers multimédias de différents formats (MP3, JPEG, DVIX …) et de ports USB.

Source : – http://fr.wikipedia.org/wiki/Lecteur_de_DVD
http://fr.wikipedia.org/wiki/Lecteur_de_disque_optique

Diagramme pieuvre

Source : LP2I

FS1 : Récupérer et restituer les données vidéo et/ou sonores sur un disque optique
FS2 : Etre peu encombrant dans le milieu
FS3 : S’adapter à la distribution électrique locale
FS4 : Etre esthétique
FS5 : Etre connectable au téléviseur
FS6 : Pouvoir lire différents types de support