Cybernétique et physiologie
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Ce tutoriel est une illustration en Squeak du premier exemple de Cybernétique et Physiologie par Gilles Furelaud, Bernard Calvino (Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielle de Paris).
Ce premier exemple traite du thermostat : "Il s'agit d'un ensemble permettant de maintenir un système réglé à une température constante et définie, grâce à l'action d'un système réglant. Dans un premier temps, nous verrons le cas d'un bain-marie, maintenu à 37°C par un thermostat physique. Ensuite, nous verrons comment représenter ce type de mécanismes dans le cas du corps humain, maintenu lui aussi à 37°C."
Contents |
[edit] Le bain-marie
Nous commençons par simuler un bain-marie à 100° et non à 37°.
Nous amenons quatre objets sur l'espace de travail squeak. Pour chacun nous les renommons et créons une nouvelle variable interne nommée temperature (attention ! sans l'accent sur le é).
- Une plaque chauffante à partir de l'accessoire rectangle.
- Une casserole dessinée à main levée à l'aide de l'outil de dessin.
- De l'eau a partir d'un accessoire rectangle, nous allons pouvoir représenter la variation du "niveau" en agissant sur la variable largeur (ou longueur au choix), nous veillons à orienter convenablement cet objet à l'aide du halo bleu en bas à gauche afin que lorsque l'on agit sur cette variable dimensionnelle le niveau semble monter ou descendre.
- Le plat à partir de l'accessoire rectangle arrondis (par exemple).
Nous ajoutons un bouton de commande de la plaque chauffante sous la forme de l'accessoire réglette Nous réglons la variable maxVal, que l'on trouve dans le groupe Ascenseurs, à 250 par exemple, la variable minVal reste à 0.
Nous crééons trois scripts (les deux derniers issus d'expérimentations à faire).
Le premier "commande" décrit la commande de la plaque chauffante.
Le deuxième "echanges" simule (en accéléré) les échanges de chaleur.
Le troisième "eau" simule la montée en température de l'eau et le fait que cette température de l'eau se stabilise à 100° dans des conditions ordinaire d'ébullition.
L'eau bouillante s'évapore et son niveau baisse, nous introduisons une nouvelle variable niveau associée à l'eau (nous lui donnons une valeur initiale à la variable largeur) et nous modifions les scripts 2 et 3 en conséquence.
Le script "echanges" est modifié de tel façon à tenir compte du fait que si il n'y a plus d'eau, le plat prend la température de la casserole.
Le script "eau" décrit la baisse du niveau du liquide jusqu'à disparition.
En agissant sur le bouton curseur(Il faut veiller à commencer par une faible valeur : ce qui est logique ;-) nous augmentons la température de la plaque et donc de la casserole, de l'eau et du plat jusqu'à 100°, si nous continuons, la température de l'eau n'augmente pas (cette énergie fournie par le système est consommée pour l'évaporation et non pour augmenter plus la température).
Dans ce cas particulier du simple bain-marie, nous bénéficions d'une régulation "naturelle" tant qu'il y a de l'eau et que la température que nous souhaitons obtenir est de 100° exactement. Si nous voulons obtenir une régulation à une température plus faible, par exemple pour chauffer un biberon, il faut trouver une autre solution : le thermostat
Le projet, à télécharger et étudier :
[edit] Le thermostat
Nous faisons intervenir une valeur dite de consigne par exemple comprise entre 0° et 50° en lieu et place de 100°. Cette valeur est réglée à l'aide d'une nouvelle réglette sortie des accessoires (ne pas oublier de positionner maxVal à 50 dans le groupe de variables nommé Ascenceurs).
Le premier script est le même que dans les exemples précédents.
Le deuxième décrit d'une façon accéléré les transferts de chaleur entre les différents éléments. Comme nous nous plaçons à une température très inférieure à 100°, nous considérons l'évaporation comme négligeable.
Le troisième fait intervenir la valeur de consigne avec une action en retour vers le bouton de commande : si la température de l'eau est trop élevée on baisse le bouton de commande de la plaque chauffante, si elle est inférieure on monte ce bouton.
Le projet, à télécharger et étudier :
[edit] La modélisation cybernétique
Un exemple réalisé par Pierre-André à l'aide des connecteurs :
Le projet, à télécharger et étudier :
[edit] Application au corps humain
Régulation de la température à 37° environ.
