En cours d’Enseignement technologique transversal, nous avons vu les différences entre le processeur d’un PC et celui d’un Microcontrôleur. Nous avons put ensuite dresser un tableau de comparaison.
Tableau de comparaison que l'on a fait en cours d'Enseignement technologique Transversal
Lors de ce TP, nous avons modélisé le rétroéclairage à LEDs et de sa commande à microcontrôleur en utilisant un module afficher LCD alphanumérique, 2 x 16 caractères.
Source : myavr.fr (LCD alphanumérique 2 lignes/16 caractères)
Pour ce faire, nous avons donc branché le module de rétroéclairage à un GBF (générateur de tension), un oscilloscope dont il a fallu régler le offset (=courbure =forme de la courbe) et de l’amplitude mais aussi un ampèremètre. Nous avons dû faire quelques réglages d’après la data sheet (=doc constructeur) tels qu’une tension de 4,2 V (crête à crête) mais aussi un courant de 120 mA.
Nous avons vu que les Leds de l’afficheur LCD alphanumérique sont montées à la fois série et parallèle (2 en séries et 11 en parallèles).
Après avoir fait les réglages, nous avons mis en œuvre le module afficheur avec une carte à microcontrôleur avec le module afficheur avec le rétroéclairage à Leds. Nous avons identifié sur la carte à microcontrôleur quelques composants. Nous avons mis en place la carte à microcontrôleur avec un programme de commande On/Off (=allumé/éteint). Le transistor permet de commuter le courant d’alimentation (il commande le courant). Il se comporte comme s’il était commandé par le signal du rétroéclairage généré par le µc (=microcontrôleur).
carte microcontrôleur
Nous avons pu voir que lorsque nous branchons les Leds à l’oscilloscope, il y a une baisse de tension, cela est dû à la résistance interne de l’oscilloscope.
Lors du TP, nous avons branché les LEDs. Celles-ci clignotaient.
Quand le courant (I) vaut 0, il y a fonctionnement à vide. Quand on branche un récepteur, il y a fonctionnement en charge.
Sachant que la résistance interne du générateur est de 50Ω, nous avons 15mA au lieu de 120mA. Il faut donc modifier l’amplitude et le offset (=courbure =forme de la courbe). Quand les LEDs sont on (=allumées) nous avons 0.5Hz soit 120mA et quand elles sont off (=éteintes) nous avons 0mA.
En regardant l’oscilloscope nous voyons qu’il y a 250ms par division dont T=8*250= 2secondes ce qui revient à faire F=1/T ; T=1/F= 1/0.5=2seconde.
Quand on augmente la fréquence, le clignotement est de plus en plus rapide et de moins en moins perçu par l’œil. A partir de 50Hz l’œil ne perçoit plus les clignotements mais il perçoit la luminosité moyenne. C’est ce qu’on appelle le duty cylce (=rapport cyclique) Ton/T.
Pour faire varier le rétroéclairage, il faut jouer sur l’intensité et faire varier le rapport cyclique.
Quel est l’impact de la consommation électrique d’un appareil en veille?
Un appareil électrique à la base à une consommation énergétique en veille inférieure à celle en marche, mais cette consommation n’est basé que sur une heure.
Admettons un décodeur satellite avec une consommation en marche de 11W et une consommation en veille de 6,3W avec une utilisation moyenne de 3 heures par jours sur un an. ( Ces valeurs sont à titre d’exemple.)
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durée annuelle en marche = 365 . 3 = 1095 h
consommation annuelle en marche = 1095 . 11 = 12 kWh environ
durée annuelle en veille = 365 . 21 = 7665 h
consommation annuelle en veille = 7665 . 6,3 = 48 kWh environ
On peut constater que la consommation de cet appareil en veille n’ est pas négligeable elle représente le quadruple de celle en marche.
La consommation énergétique d’un appareil électrique en veille est aussi importante que celle en marche, voir plus importante suivant son niveau d’utilisation.
Ce qu’on appelle communément des puces, sont en fait des circuits intégrés à base de matériaux semiconducteurs, essentiellement le silicium. Ces circuits sont à la base des fonctions électroniques que l’on retrouve aujourd’hui dans de très nombreux produits : un téléphone, une télévison, une voiture, une maison, … Ces circuits intégrés représentent généralement une faible masse du produit ou du système complet, mais leur impact sur l’environnement est très important. On ne le voit généralement pas car cela se passe d’abbord durant le processus de fabrication de ces circuits intégrés qui nécessite beaucoup d’énergie, d’eau pure, de produits chimiques comme des acides, des solvants, des gaz toxiques, …
Les fabricants communiquent plutôt sur le fait que leurs usines où sont fabriqués les circuits intégrés sont extrêmement propres : 1000 fois plus propres qu’un bloc opératoire dans un hôpital. Mais propre ne veut pas dire sans impact sur l’environnement.
L’article ci-dessous du CNRS permet d’approfondir la question : http://www.ecoinfo.cnrs.fr/spip.php?article202
Dans notre lycee, le LP2I, nous avons le projet d’utiliser des tablettes tactiles dans notre enseignement. Cela pose beaucoup de questions, dont celle-ci : quelle sera la place du videoprojecteur au côté des tablettes tactiles ?
Impact sur l’environnement et consommation électrique
L’impact sur l’environnement d’une tablette ou d’un vidéoprojecteur dépend notamment de leur consommation énergétique lors de leur usage. D’autres aspects ont un très fort impact sur l’environnement tels que la production de ces appareils, mais aussi les déchets qu’ils représentent en fin de vie (avec une assez faible durée de vie).
Consommation électrique pour produire de la lumière
En ce qui concerne la consommation énergétique de ces appareils, l’essentiel de l’énergie consommée est lié à la production de lumière pour obtenir une image lumineuse : lampe pour un vidéoprojecteur et LEDs (diodes électroluminescentes) pour le rétroéclairage de l’écran LCD des tablettes actuelles.
Vidéoprojecteur NEC VT590 utilisé au LP2I : il consomme 255 W (Source : doyoo.de)
Lampe d'un vidéoprojecteur (source : LDLC.com)
Principe d'un vidéoprojecteur : un écran LCD est utilisé comme une diapositive (Source : homecinema-fr.com)
Rétroéclairage à LED d'un écran LCD, ici par le côté avec un guide de lumière (source : shop.panasonic.com)
L’énergie nécessaire est directement liée à la surface de l’image.
Un écran de projection a une surface environ 100 fois plus grande que celle d’une tablette 10 pouces.
Une tablette tactile (sur le bureau) reliée à un vidéoprojecteur au plafond (Source : ralentirtravaux.com, le blog d'un professeur de Français)
Une tablette tactille sur un bureau (Source : www.ralentirtravaux.com/le_blog/)
Le rendement lumineux d’un vidéoprojecteur (et de l’écran) est beaucoup moins bon que celui d’une tablette. L’écart de rendement va s’accroitre à l’avenir avec l’arrivée prochaine des écrans OLED (pas de rétroéclairage car chaque pixel produit sa lumière, en fonction de l’image, qui plus est avec un bon rendement). Il faudrait comparer aussi le rendement de l’alimentation des tablettes avec celui d’un vidéoprojecteur, mais les écarts doivent être assez faible malgré l’utilisation d’une batterie pour une tablette.
Tablette 10 pouces de Toshiba à écran OLED = Organic Light Electroluminescent Diode (Source ubergizmo.com)
Consommation électrique totale
Si on considère la consommation électrique totale, pas seulement la production de lumière, elle est de l’ordre de 200 W à 300 W pour un vidéoprojecteur et de l’ordre de 10 W pour une tablette. Mais en fait la consommation d’une tablette n’est pas la même si on regarde un film (le processeur doit décompresser la vidéo, il faut de la puissance sonore, …) ou si on se contente de consulter un document fixe et de taper quelques lignes de texte. La puissance consommée par le processeur diminue fortement dans ce dernier cas et c’est à nouveau le rétroéclairage qui consomme presque toute l’énergie de la tablette. Je n’ai pas de chiffres précis mais dans ce cas la consommation totale doit tomber aux alentours de 2 à 3 W pour une tablette 10 pouces. On arrive à nouveau à un écart de l’ordre de 100 avec le vidéoprojecteur.
Utilisation d'une tableete tactile en TP de SVT (Source : www.tablette-tactile.net, lien vers l'article de Sébastien Verbert, professeur de SVT)
Bilan sur la consommation électrique d’un vidéoprojecteur comparée à une tablette
Un vidéoprojecteur consomme de l’ordre de 100 fois plus d’électricité qu’une tablette 10 pouces lorsqu’on la sollicite peu (cas général pour un usage pédagogique en terme de temps d’utilisation). Ceci restera vrai à l’avenir même si on parvient à produire des systèmes plus efficaces avec des rendements énergétiques proches de 100 %.
Une tablette ça consomme peu, mais une classe équipée de tablettes nettement plus. Et tout un lycée équipé ... (Source : compas.risc.cnrs.fr)
Incidence sur l’utilisation du vidéoprojecteur en classe
Dans une démarche de développement durable (qui s’imposera tôt au tard à nous tous), il me semblerait raisonnable de limiter l’usage du vidéoprojecteur au profit de solutions moins énergivores comme des tablettes tactiles.
Il ne s’agit pas de nous priver d’un outil intéressant sur le plan pédagogique mais de faire évoluer nos pratiques en recherchant le meilleur compromis. L’avenir nous montrera peut-être qu’on peut avoir une meilleure efficacité pédagogique en utilisant plus les tablettes et beaucoup moins le vidéoprojecteur. Les interactions pédagogiques avec une image projetée restent assez limitées par rapport à ce qu’on pourrait faire sur une tablette.
Pour compenser l’absence du document vidéoprojeté, on peut réfléchir à d’autres solutions utilisant les tablettes :
. utiliser des onglets comme sur les navigateurs Internet,
. scinder l’écran en deux (en mode portrait de préférence, comme sur la DS de Nintendo, pour garder visible le document commun à la classe qu’on voulait projeter,
. utiliser une tablette sur deux pour le document qu’on voulait projeter, dans le cas d’un travail en binôme,
…
Problématique: Es-ce que les capteurs intelligents dans les nouvelles télévisions sont réellement un atout pour les consommateurs ou bien un atout de vente pour les concepteurs ?
Pour trouver les différentes indications sur les capteurs intelligents je suis allé sur le site de sony.fr.
Pour commencer quels sont les différents capteurs d’une TV et à quoi ils servent ?
Le capteur intelligent a pour but d’aider le consommateur à avoir une consommation énergétique moins grande. Ils peuvent voir par exemple si il y a une présence en face de la TV, varier le rétro-éclairage pour avoir une meilleure qualité d’image. Il y a 3 capteurs intelligents dans une TV :
-Le capteur de présence
Il détecte avec une technologie infrarouge si vous êtes ou pas devant votre TV :
-Si vous êtes là le capteur détecte une chaleur corporelle et la Télévision reste allumée.
-Si vous êtes dans une autre pièce la Télévision le détecte et met donc la télévision automatiquement en veille et vous permet de faire des économies d’énergies.
-Il détecte aussi si il y a une personne qui est trop près de la TV,après la détection il affiche un message d’alerte sur l’écran, cela permet entre autre que les enfants ne regardent pas la TV de trop près.
Capteur de présence Image de gauche: détecte une présence. Image de droite: ne détecte pas de présence. source: sony.fr
Voici une vidéo qui montre brièvement comment marche ce capteur :
-Le capteur de lumière
Le capteur de lumière détecte le niveau d’éclairage dans une pièce, cela lui permet ensuite de choisir le rétro-éclairage adéquate:
-Plus la pièce est sombre plus le rétro-éclairage et votre consommation d’énergie sera basse.
-Plus la pièce est lumineuse plus le rétro-éclairage sera élevé et vous consommerez donc plus.
Capteur de lumière Image de gauche: éclairage de la pièce élevé= rétro-éclairage élevé. Image de droite: éclairage de la pièce bas= rétro-éclairage bas. source: sony.fr
-Le capteur de lumière ambiante
Le capteur de lumière détecte la température de couleur de la pièce. Par exemple si la pièce la lampe émet une température de couleur qui tend vers le bleu, le capteur détecte ce surplus de bleu et décide donc de mettre plus de couleur jaune dans la TV pour optimiser le rendu des couleurs.
Capteur de lumière ambiante Image à gauche: température des couleurs normales. Image à droite: température des couleurs qui tend vers le bleu. source: sony.fr
En analysant ce que chaque capteur apporte à la TV nous pouvons en conclure que les capteurs ne sont pas la pour avoir un meilleur marketing mais surtout pour répondre à un besoin de l’utilisateur. Cela lui permet de moins consommer, de moins chercher les différents paramètres à changer cela ce fait automatiquement grâce aux capteurs, l’utilisateur peut donc regarder sont programmes tranquillement sans problèmes de luminosité, de contraste…