Bien que l'on puisse classer les objets techniques en plusieurs catégories (manuel, mécanique, électrique, automatique, informatique), il existe deux grandes familles : les systèmes mécaniques et les systèmes automatiques.

Historiquement, Les solutions techniques évoluent en fonctions des inventions et des progrès techniques de chaque époque. Chaque évolution technique permet d’augmenter les performances des objets, leur confort d’utilisation, et de diminuer la pénibilité de certaines tâches. Cette évolution fait apparaître 4 grandes étapes

1 - Solutions techniques non mécanisées : L’intervention humaine est très présente. C’est l’énergie musculaire qui permet le fonctionnement de l’objet.

2 – Solutions techniques mécanisées : Remplacement de l’énergie musculaire par l’énergie électrique ou thermique. Apparition de moteurs et de mécanismes actionnant les objets techniques.

3 - Solutions techniques automatiques : Machines automatiques, c’est l’utilisateur qui programme le système qui va ensuite fonctionner sans l’intervention humaine.

4 - Solutions techniques informatisées : Apparition de l’informatisation avec la numérisation des données. Les objets techniques sont capables d’agir en fonction de leur environnement.

Système mécanique

Dans un système mécanique, l'utilisateur commande et contrôle l'ensemble des opérations.

Le système peut être un objet technique simple (portail, taille-crayons, bicyclette...) ou plus complexe et peut apporter l'énergie à la place de l'utilisateur (Mobylette, machine à écrire, marteau-piqueur, voiture, grue, engin de terrassement...).

Système automatique

Dans un système automatique, les opérations programmées s'exécutent et s'enchainent sans l'intervention de l'utilisateur.

Un opérateur suit l'évolution du système et contrôle le bon déroulement du cycle de fonctionnement. Il assure la programmation, le démarrage et l'arrêt du système (en cas de problème).

Un système est dit automatique s'il exécute toujours le même cycle de travail après avoir reçu les consignes d'un opérateur.

On peut noter que :

Simples ou complexes, les systèmes automatiques sont partout dans notre environnement quotidien. Ils se développent de plus en plus et modifient la manière de travailler en usine, au bureau ou à la maison.

Dans l'industrie par exemple, ils permettent d'augmenter la sécurité et remplacent l'homme en accomplissant des travaux pénibles (convoyeur), répétitifs (chaîne de montage), dangereux (atelier de peinture) ou dans des endroits inaccessibles (réacteur nucléaire).

À la maison, il facilite la vie notamment à la cuisine (robot ménager, aspirateur, machine à laver...) ou à l'extérieur (arrosage automatique, portail, nettoyage de piscine....)

Exemple :

Un embouteillage automatisé (remplissage, capsulage et étiquetage) permet d'assurer une cadence sûre, rapide et régulière.

Un système automatique est composé d'une partie commande et d'une partie opérative.

2-1 Partie commande

La partie commande (c'est le cerveau de l'automatisme) assure le pilotage et le contrôle du système.

C'est dans cette partie qu'il y a le programme

Elle est constituée par une carte électronique ou un ordinateur qui est capable de traiter les informations qu'ils reçoivent et de donner des ordres à la partie opérative.

2-2 Partie opérative

La partie opérative exécute les ordres qu'elle reçoit de la partie commande, effectue les tâches (travail, action) en produisant un phénomène physique et envoie les informations receuillies à la partie commande.

Elle est composée de capteurs et d'actionneurs.

2-3 Capteur :

Les « capteurs » sont des éléments de la partie opérative qui permettent de recueillir des informations et de les transmettre à la partie commande.

Les « capteurs » sont choisis en fonction des informations qu'ils doivent recueillir

2-4 Actionneur :

Un actionneur est un élément de la partie opérative qui lorsqu'il reçoit l'ordre de la partie commande, produit un phénomène physique
(déplacement d'un objet, dégagement de chaleur, émission de lumière, production de son...)
à partir de l'énergie qu'il reçoit et qu'il transforme.

3-1 Présentation

L'ensemble des échanges d'informations est contrôlé par le programme de la partie commande :

1. L'opérateur donne des consignes à la partie commande.
2. La partie commande adresse des ordres à la partie opérative.
3. Les actionneurs exécutent les ordres reçus, il y a production d'un phénomène physique.
4. Les capteurs réagissent à une variation d'état, c'est la détection d'un phénomène physique.
5. La partie opérative adresse des comptes-rendus à la partie commande.
6. La partie commande envoie à l'opérateur des signaux sur l'état du système ou de son environnement.

Il s'établit un dialogue d'exploitation entre l'opérateur et la partie commande, et un dialogue de fonctionnement entre la partie commande et la partie opérative.

3-2 Schéma de principe

3-3 Exemple

Décomposition des échanges d'informations dans un système d'ascenseur : Consigne : une personne appuie sur le bouton-poussoir de son étage pour signaler sa présence. Ordre : la partie commande ordonne au moteur de tourner pour déplacer la cabine. Phénomène physique : La cabine monte ou descend. Compte rendu : à chaque étage, un capteur détecte la présence de la cabine. Signal : un voyant lumineux indique à l'opérateur le déplacement ou l'étage actuel de la cabine.

Un système automatique peut exécuter une suite d'opérations en cycle ouvert ou en cycle fermé.

Cycle ouvert

En cycle ouvert, les tâches se répètent (programmation en boucle) continuellement sans aucune vérification.

C'est le cas des feux de carrefour fonctionnant de la même façon jour et nuit, sans tenir compte du trafic ou de la présence de piétons.

Cycle fermé

En cycle fermé, les tâches ne se déclenchent que lorsque c'est nécessaire, en prenant en compte l'état de l'environnement.

C'est le cas d'un passage à niveau dont la barrière ne se lève que si le train est bien passé.