⚡ Chaîne d’Énergie et Chaîne d’Information

Cours de technologie collège — Le chapitre n°1 du brevet

Chaînes

Blocs fonctionnels

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Fréquence brevet

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Gratuit

📌 La chaîne d’énergie et la chaîne d’information sont les deux outils fondamentaux pour analyser un système technique automatisé. Elles permettent de comprendre comment l’énergie circule et comment les décisions sont prises dans un objet. Ce sont les notions les plus fréquemment testées au brevet de technologie : savoir identifier les composants de chaque bloc et compléter un schéma est indispensable.

📋 Sommaire
1. Principe général
2. Chaîne d’énergie
3. Chaîne d’information
4. Lien entre les deux
5. Les capteurs
6. Les actionneurs
7. Exemples complets
8. Exercices type brevet
9. Glossaire
FAQ

🔍 1. Principe Général

Tout système technique automatisé (portail électrique, robot aspirateur, station météo, distributeur de boissons…) fonctionne selon le même schéma : il capte des informations sur son environnement, il prend des décisions en fonction de ces informations, et il agit physiquement sur son environnement.

Pour décrire ce fonctionnement, on utilise deux outils complémentaires :

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La chaîne d’énergie

Décrit le trajet de l’énergie dans le système : d’où vient l’énergie, comment elle est distribuée, convertie et transmise pour réaliser une action (mouvement, chaleur, lumière, son).

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La chaîne d’information

Décrit le trajet de l’information dans le système : comment les données sont captées, traitées (décisions) et communiquées à l’utilisateur ou à la chaîne d’énergie.

💡 Retenir l’essentiel — La chaîne d’information est le « cerveau » du système (elle décide). La chaîne d’énergie est le « muscle » du système (elle agit). Le cerveau commande les muscles.

⚡ 2. La Chaîne d’Énergie

La chaîne d’énergie se compose de 4 blocs fonctionnels qui décrivent le trajet de l’énergie de la source jusqu’à l’action finale :

ALIMENTERSource d’énergie

→

DISTRIBUERGérer / doser

→

CONVERTIRChanger de forme

→

TRANSMETTREAdapter le mvt

→

ACTIONEffet produit

Détail de chaque bloc

Bloc	Rôle	Question à se poser	Exemples de composants
Alimenter	Fournir l’énergie nécessaire au système	« D’où vient l’énergie ? »	Pile, batterie, secteur 230 V, panneau solaire, réservoir d’essence, réseau de gaz
Distribuer	Gérer et doser la distribution de l’énergie (allumer, éteindre, réguler)	« Qu’est-ce qui commande le passage de l’énergie ? »	Interrupteur, relais, contacteur, variateur de vitesse, transistor, carte de commande
Convertir	Transformer une forme d’énergie en une autre	« Quel composant transforme l’énergie ? »	Moteur électrique (élec → méca), lampe/LED (élec → lumière), résistance chauffante (élec → thermique), haut-parleur (élec → sonore), vérin (hydraulique → méca)
Transmettre	Adapter et acheminer le mouvement ou l’énergie jusqu’à l’action	« Comment le mouvement arrive-t-il à l’objet à déplacer ? »	Engrenages, courroie/poulie, pignon-crémaillère, réducteur, vis sans fin, câble, bielle-manivelle

💡 Conversions d’énergie courantes — Moteur électrique : énergie électrique → énergie mécanique (rotation). Lampe à incandescence : électrique → lumineuse + thermique (pertes). LED : électrique → lumineuse (peu de pertes). Résistance chauffante : électrique → thermique. Panneau photovoltaïque : lumineuse → électrique. Moteur thermique : chimique → thermique → mécanique.

Les transmissions de mouvement

Le bloc « Transmettre » utilise des mécanismes pour adapter la vitesse, le sens ou la nature du mouvement. Voici les principaux :

Mécanisme	Mouvement d’entrée	Mouvement de sortie	Caractéristique	Exemple
Engrenages	Rotation	Rotation	Changement de vitesse et de couple. Le sens de rotation s’inverse entre deux roues en contact.	Boîte de vitesse, horloge
Courroie / poulie	Rotation	Rotation	Transmission à distance, même sens de rotation (sauf courroie croisée). Rapport de réduction.	Machine à laver, vélo (chaîne = variante)
Pignon-crémaillère	Rotation	Translation	Transforme un mouvement de rotation en translation rectiligne (ou inversement).	Direction de voiture, portail coulissant
Vis-écrou	Rotation	Translation	Avancement lent et précis. Irréversible (l’écrou ne peut pas faire tourner la vis tout seul).	Étau, cric
Bielle-manivelle	Rotation	Translation (aller-retour)	Transforme une rotation continue en mouvement de va-et-vient (ou inversement).	Moteur à pistons, machine à coudre
Came	Rotation	Translation (aller-retour)	Profil irrégulier qui pousse un suiveur. Mouvement de sortie dépend de la forme de la came.	Soupapes de moteur

💡 Rapport de transmission — Pour deux engrenages ou deux poulies : r = Z₁ / Z₂ (nombre de dents ou diamètre de la roue menante / roue menée). Si r < 1, la vitesse diminue mais le couple augmente (réducteur). Si r > 1, la vitesse augmente mais le couple diminue (multiplicateur). Au brevet, on peut vous demander de calculer la vitesse de sortie connaissant la vitesse d’entrée et le nombre de dents.

📡 3. La Chaîne d’Information

La chaîne d’information se compose de 3 blocs fonctionnels qui décrivent comment l’information est captée, analysée et restituée :

ACQUÉRIRCapter l’info

→

TRAITERAnalyser / décider

→

COMMUNIQUERRestituer

Bloc	Rôle	Question à se poser	Exemples de composants
Acquérir	Capter une grandeur physique et la convertir en signal exploitable	« Qu’est-ce qui mesure l’état du système ou de l’environnement ? »	Capteur de température (thermistance, CTN), capteur de lumière (LDR, photodiode), détecteur infrarouge (PIR), capteur ultrason, capteur de contact (fin de course), bouton poussoir, potentiomètre
Traiter	Analyser les informations reçues et prendre des décisions selon un programme	« Qu’est-ce qui « réfléchit » et donne des ordres ? »	Microcontrôleur (Arduino, micro:bit, Raspberry Pi), automate programmable industriel (API), processeur d’ordinateur, carte électronique programmable
Communiquer	Transmettre les résultats à l’utilisateur ou envoyer des ordres à la chaîne d’énergie	« Comment le système informe-t-il l’utilisateur ou commande-t-il un actionneur ? »	Écran LCD, LED témoin, buzzer, haut-parleur, afficheur 7 segments, signal Wi-Fi/Bluetooth, interface utilisateur

💡 Signal analogique vs numérique — Un capteur produit un signal analogique (continu, qui varie progressivement : ex. tension entre 0 et 5 V proportionnelle à la température). Le microcontrôleur travaille en numérique (des 0 et des 1). Un convertisseur analogique-numérique (CAN) transforme le signal analogique en valeur numérique que le programme peut traiter.

🔗 4. Le Lien entre les Deux Chaînes

Dans un système automatisé, la chaîne d’information et la chaîne d’énergie ne fonctionnent pas séparément : elles sont interconnectées. La chaîne d’information commande la chaîne d’énergie — c’est elle qui décide quand et comment l’énergie doit être distribuée.

Le point de contact entre les deux chaînes se situe entre le bloc Traiter (chaîne d’information) et le bloc Distribuer (chaîne d’énergie). Le microcontrôleur envoie un ordre (signal électrique) au relais, au contacteur ou au variateur, qui ouvre ou ferme le passage de l’énergie vers l’actionneur.

La boucle de rétroaction (ou retour d’information) permet au système de se corriger lui-même. Par exemple, un capteur de position (fin de course) dans la chaîne d’énergie informe la chaîne d’information que le portail est arrivé en bout de course → le microcontrôleur coupe le moteur. Sans cette boucle, le portail ne s’arrêterait jamais.

📡 5. Les Capteurs — Tableau Complet

Les capteurs appartiennent au bloc Acquérir de la chaîne d’information. Ils mesurent une grandeur physique et la convertissent en signal (généralement électrique).

Capteur	Grandeur mesurée	Type de signal	Exemples d’utilisation
Thermistance (CTN/CTP)	Température	Analogique	Thermostat, station météo, four
LDR (photorésistance)	Luminosité	Analogique	Éclairage automatique, veilleuse
Photodiode / phototransistor	Lumière (présence/absence)	Numérique (TOR)	Barrière infrarouge, compteur de passage
Capteur ultrason (HC-SR04)	Distance	Numérique (temps de vol)	Robot détecteur d’obstacles, radar de recul
Détecteur PIR	Mouvement (infrarouge)	Numérique (TOR)	Alarme, éclairage automatique
Fin de course	Contact / position	Numérique (TOR)	Portail (position ouverte/fermée), imprimante
Bouton poussoir	Action de l’utilisateur	Numérique (TOR)	Commande manuelle, interphone
Potentiomètre	Position angulaire	Analogique	Volume sonore, bras de robot
Accéléromètre	Accélération / inclinaison	Analogique	Smartphone (rotation écran), drone
Capteur d’humidité	Humidité du sol ou de l’air	Analogique	Arrosage automatique, serre

💡 TOR = Tout Ou Rien — Un capteur TOR ne fournit que deux états : 0 (rien détecté, circuit ouvert) ou 1 (détection, circuit fermé). Exemple : un détecteur PIR renvoie 0 quand personne ne bouge, et 1 quand il détecte un mouvement. Un capteur analogique, en revanche, renvoie une valeur variable (ex : 2,47 V pour 24,7 °C).

🏭 6. Les Actionneurs

Les actionneurs appartiennent au bloc Convertir de la chaîne d’énergie. Ils transforment l’énergie en action physique.

Actionneur	Conversion d’énergie	Action produite	Exemples d’utilisation
Moteur électrique (CC)	Électrique → Mécanique (rotation)	Mouvement de rotation	Portail, volet roulant, robot, ventilateur
Moteur pas-à-pas	Électrique → Mécanique (rotation précise)	Rotation contrôlée en pas discrets	Imprimante 3D, scanner, bras robotique
Servomoteur	Électrique → Mécanique (rotation angulaire)	Positionnement précis (0°-180°)	Robot, modélisme, vanne motorisée
Vérin (pneumatique / hydraulique)	Pression → Mécanique (translation)	Mouvement rectiligne (poussée/traction)	Pelle mécanique, porte de bus, presse
Résistance chauffante	Électrique → Thermique	Production de chaleur	Radiateur, bouilloire, fer à repasser
LED	Électrique → Lumineuse	Production de lumière	Éclairage, signalisation, écran
Buzzer / haut-parleur	Électrique → Sonore	Production de son	Alarme, bip de recul, assistant vocal
Électro-aimant	Électrique → Magnétique	Attraction / verrouillage	Gâche électrique, tri magnétique

⚠️ Ne pas confondre capteur et actionneur — Le capteur mesure (il est dans la chaîne d’information, bloc Acquérir). L’actionneur agit (il est dans la chaîne d’énergie, bloc Convertir). Le capteur capte une information de l’environnement ; l’actionneur modifie l’environnement. C’est une confusion très fréquente au brevet !

🔎 7. Exemples Complets

Exemple 1 — Portail automatique coulissant

Description : L’utilisateur appuie sur une télécommande. Le portail s’ouvre en coulissant. Quand il atteint la butée, il s’arrête. Après 30 secondes, il se referme automatiquement.

Chaîne d’information :

Acquérir : récepteur radio (signal télécommande) + capteur fin de course (position ouverte/fermée) → Traiter : carte électronique programmée → Communiquer : voyant LED (état du portail) + signal de commande vers le relais

Chaîne d’énergie :

Alimenter : secteur 230 V (transformé en 24 V) → Distribuer : relais commandé par la carte électronique → Convertir : moteur électrique 24 V → Transmettre : pignon + crémaillère → Action : translation du portail

Exemple 2 — Système d’éclairage automatique

Description : La lumière s’allume automatiquement quand quelqu’un entre dans une pièce et qu’il fait sombre. Elle s’éteint après 2 minutes sans mouvement.

Chaîne d’information :

Acquérir : détecteur de mouvement PIR + capteur de luminosité (LDR) → Traiter : microcontrôleur (Arduino) avec programme (SI mouvement détecté ET luminosité faible ALORS allumer) → Communiquer : signal de commande vers le relais

Chaîne d’énergie :

Alimenter : secteur 230 V → Distribuer : relais → Convertir : lampe LED → Transmettre : (direct, pas de transmission mécanique) → Action : éclairage de la pièce

Exemple 3 — Robot aspirateur

Description : Le robot se déplace dans la maison, évite les obstacles, aspire la poussière et retourne à sa base quand la batterie est faible.

Chaîne d’information :

Acquérir : capteurs ultrasons (distance obstacles) + capteurs infrarouges (vide/escalier) + capteur de niveau batterie + pare-chocs à contact → Traiter : processeur embarqué avec algorithme de navigation → Communiquer : LED d’état + signal Wi-Fi (app smartphone)

Chaîne d’énergie :

Alimenter : batterie lithium rechargeable → Distribuer : carte de puissance (contrôleur moteur) → Convertir : 2 moteurs électriques CC (roues) + moteur d’aspiration → Transmettre : engrenages réducteurs + roues → Action : déplacement + aspiration

📝 8. Exercices Type Brevet

Exercice 1 — Compléter la chaîne d’énergie

Énoncé : Un store automatique se déroule quand le soleil est fort et se rétracte quand le vent dépasse 40 km/h. Complétez la chaîne d’énergie avec les composants suivants : moteur tubulaire, batterie 12 V, enrouleur à ressort, contacteur inverseur.

Correction :

Alimenter : batterie 12 V → Distribuer : contacteur inverseur (permet la rotation dans les deux sens) → Convertir : moteur tubulaire (électrique → rotation) → Transmettre : enrouleur à ressort (enroule/déroule la toile) → Action : déploiement ou rétraction du store

Exercice 2 — Identifier les composants de la chaîne d’information

Énoncé : Un distributeur automatique de gel hydroalcoolique fonctionne sans contact. Quand une main est détectée sous la buse, une dose de gel est distribuée. Identifiez les composants de la chaîne d’information.

Correction :

Acquérir : capteur infrarouge de proximité (détecte la main sans contact) → Traiter : microcontrôleur (programme : SI main détectée ALORS activer pompe pendant 0,5 s) → Communiquer : signal électrique vers la pompe + LED témoin de fonctionnement

Exercice 3 — Capteur ou actionneur ?

Énoncé : Classez ces composants : moteur CC, thermistance, LED, buzzer, capteur ultrason, résistance chauffante, potentiomètre, servomoteur, détecteur PIR, électrovanne.

Correction :

Capteurs (Acquérir — chaîne d’information)	Actionneurs (Convertir — chaîne d’énergie)
Thermistance (mesure la température)	Moteur CC (produit un mouvement de rotation)
Capteur ultrason (mesure une distance)	LED (produit de la lumière)
Potentiomètre (mesure une position angulaire)	Buzzer (produit un son)
Détecteur PIR (détecte un mouvement)	Résistance chauffante (produit de la chaleur)
	Servomoteur (produit une rotation précise)
	Électrovanne (ouvre/ferme un circuit de fluide)

📖 9. Glossaire

Terme	Définition
Actionneur	Composant qui convertit l’énergie en action physique (mouvement, chaleur, lumière, son). Bloc « Convertir » de la chaîne d’énergie.
Boucle de rétroaction	Retour d’information depuis la chaîne d’énergie vers la chaîne d’information, permettant au système de se corriger.
Capteur	Composant qui mesure une grandeur physique et la convertit en signal. Bloc « Acquérir » de la chaîne d’information.
Chaîne d’énergie	Schéma décrivant le trajet de l’énergie : Alimenter → Distribuer → Convertir → Transmettre → Action.
Chaîne d’information	Schéma décrivant le trajet de l’information : Acquérir → Traiter → Communiquer.
CAN	Convertisseur Analogique-Numérique. Transforme un signal analogique continu en valeur numérique discrète.
Microcontrôleur	Petit ordinateur sur puce, programmable, qui traite les signaux des capteurs et commande les actionneurs.
Rapport de transmission	Rapport entre les vitesses de rotation (ou les nombres de dents) de deux engrenages ou poulies.
Relais	Interrupteur commandé électriquement. Permet à un signal faible (microcontrôleur) de commander un circuit de forte puissance.
Signal TOR	Signal Tout Ou Rien : ne prend que deux valeurs (0 ou 1, ouvert ou fermé).
Système automatisé	Système technique capable de fonctionner seul (sans intervention humaine continue) grâce à un programme.

❓ Questions Fréquentes

Quelle est la différence entre chaîne d’énergie et chaîne d’information ?

La chaîne d’énergie décrit comment l’énergie circule pour produire une action physique (mouvement, chaleur, lumière). La chaîne d’information décrit comment les données sont captées, traitées et communiquées pour prendre des décisions. La chaîne d’information commande la chaîne d’énergie : elle est le « cerveau » qui dit aux « muscles » quoi faire.

Comment distinguer un capteur d’un actionneur ?

Un capteur mesure l’environnement et envoie une information (il est dans la chaîne d’information). Un actionneur modifie l’environnement en produisant une action (il est dans la chaîne d’énergie). Astuce : le capteur « regarde » le monde, l’actionneur « agit » sur le monde. Exemples : une thermistance regarde la température (capteur), un moteur fait tourner une roue (actionneur).

Que signifie « TOR » en technologie ?

TOR signifie Tout Ou Rien. Un signal TOR ne prend que deux états : 0 (éteint, absent, ouvert) ou 1 (allumé, présent, fermé). Les capteurs TOR les plus courants sont les boutons poussoirs, les détecteurs de mouvement PIR et les capteurs fin de course. À l’opposé, un signal analogique varie de manière continue (ex : une tension qui va de 0 à 5 V).

Où se situe le lien entre les deux chaînes ?

Le point de contact se situe entre le bloc Traiter (chaîne d’information) et le bloc Distribuer (chaîne d’énergie). Le microcontrôleur envoie un ordre (signal électrique) à un relais ou un contacteur, qui ouvre ou ferme le passage de l’énergie. Il peut aussi y avoir un retour d’information (boucle de rétroaction) depuis un capteur dans la chaîne d’énergie vers la chaîne d’information.

Comment se présente ce chapitre au brevet ?

L’exercice type vous présente un système technique (portail, arroseur, distributeur…) avec un schéma de chaîne d’énergie et/ou d’information partiellement complété. On vous demande de placer les composants dans les bons blocs, d’identifier le type de capteur ou d’actionneur, de nommer la conversion d’énergie réalisée par l’actionneur, ou de compléter un algorigramme qui décrit le comportement du système.

Un relais est-il un capteur ou un actionneur ?

Ni l’un ni l’autre. Un relais est un composant du bloc Distribuer de la chaîne d’énergie. C’est un interrupteur commandé électriquement : il reçoit un signal faible de la chaîne d’information et ouvre ou ferme un circuit de forte puissance dans la chaîne d’énergie. Il fait le lien entre les deux chaînes, mais ce n’est ni un capteur ni un actionneur.

Pourquoi un moteur peut-il être à la fois dans « Convertir » et « Transmettre » ?

Le moteur est toujours dans le bloc Convertir (il convertit l’énergie électrique en énergie mécanique de rotation). Le bloc Transmettre concerne les mécanismes qui adaptent ce mouvement (engrenages, pignon-crémaillère, courroie…). Si le moteur entraîne directement la charge sans mécanisme intermédiaire, on peut indiquer « transmission directe » dans le bloc Transmettre.

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💡 Pour aller plus loin — Ce cours est directement lié à l’électricité en physique-chimie (circuits, tension, intensité) et à l’énergie et ses conversions. Maîtriser ces deux cours de physique-chimie renforce votre compréhension des chaînes d’énergie.