Fiche progression
Cette séquence plonge les élèves dans la conception technique et la mise en œuvre d’un arbre solaire suiveur, projet phare en STI2D : électronique, énergie solaire, automatisme, modélisation 3D, programmation embarquée.
L’objectif est de construire un dispositif capable d’optimiser la captation solaire en suivant dynamiquement la position du soleil, tout en développant une démarche d’ingénierie complète et collaborative.
Situation déclenchante
Comment concevoir, modéliser et programmer un système qui oriente automatiquement ses panneaux pour maximiser le rendement énergétique solaire ?
Objectifs de la séquence
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Comprendre le fonctionnement et les bénéfices d’un système suiveur solaire (optimisation énergétique, automatisme).
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Concevoir l’architecture technique : capteurs, actionneurs, microcontrôleurs, alimentation (CO1.1, CO2.2, CO5.8.SIN1).
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Réaliser la modélisation mécanique/CAO 3D et les schémas électriques (CO3.1, CO5.8.SIN2).
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Programmer le comportement automatisé : acquisition capteurs, déclenchement moteur, optimisation (CO2.2, CO3.1, CO7.3.SIN1/2).
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Mettre en œuvre et analyser la chaîne de mesure pour tester et optimiser la performance (CO4.1, CO6.5).
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Argumenter les choix techniques, présenter dossier technique et soutenance orale (CO4.1/CO4.2/CO4.3).
Progression simplifiée
| Étape | Activité principale | Compétences visées | Connaissances travaillées |
|---|---|---|---|
| 1 | Analyse principe suiveur | CO1.1, CO2.1 | Bénéfices énergie, fonctionnement général |
| 2 | Conception architecture | CO2.2, CO5.8.SIN1 | Schéma électrique, choix des composants |
| 3 | Modélisation mécanique/CAO | CO3.1, CO5.8.SIN2 | 3D, optimisation structure, simulation |
| 4 | Programmation embarquée | CO2.2, CO3.1, CO7.3 | Logiciel Arduino/ESP32, tests capteur/actionneur |
| 5 | Tests, mesures, optimisation | CO4.1, CO6.5 | Rendement, réglages, validation fonctionnelle |
| 6 | Restitution, présentation | CO4.1-2-3 | Dossier technique, soutenance, bilan ingénieur |
Critères d’évaluation
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Justesse et cohérence de la conception technique (architecture, schémas).
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Qualité de la modélisation 3D/électrique et du code embarqué.
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Efficacité des tests, pertinence de l’analyse et de l’optimisation.
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Clarté et argumentation de la restitution (dossier/présentation orale).
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Travail collaboratif, autonomie et capacité d’innovation.
Liens avec autres disciplines/parcours
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Maths : calculs d’orientation, suivi solaire, optimisation géométrique.
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SPC : énergie solaire, conversion/rendement, automatisme.
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ETLV : vocabulaire technique anglais (solar tracker, servo-motor, energy yield, embedded system).
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Parcours Ingénierie/Numérique : métiers du renouvelable, CAO, automatisation, électronique embarquée.
Ressources/outils
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Fiches TP suiveur solaire, modèles schémas électriques, codes sources.
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Tutoriels vidéo modélisation CAO et programmation Arduino/ESP32.
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Dossier projet, grille d’évaluation pour réalisation et restitution.
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Exercices et quiz de validation des acquis.