Attrape-moi si tu peux

Mathieu Bour / Émilie Laurent / Marine Matton
1
Les capteurs jouent aujourd’hui un rôle essentiel dans notre
société. Ils participent à notre vie courante de manière
active. Ce sont eux qui permettent l’ouverture des portes à
l’entrée d’un magasin, qui maintiennent la température des
maisons à un niveau souhaité ou encore qui ont établi le
temps du record du monde du 100 mètres.
Ces objets mystérieux ont de nombreuses facettes et nous
avons décidé de nous pencher sur un cas bien précis pour
notre étude : sécuriser le coffre-fort de Picsou !
Armés de nos livres de physique, de nos calculatrices, d’un
bon ordinateur, d’un fer à souder et d’une carte Raspberry
Pi, nous nous mettons dans la peau d’agents de sécurité
bancaire, prêts à en découdre avec les Rapetou !
Mathieu Bour / Émilie Laurent / Marine Matton

Mathieu Bour / Émilie Laurent / Marine Matton Lycée Fabert
2
Table des matières
Introduction ................................................................................................................................. 3
Un coffre-fort ? ............................................................................................................................ 3
Protection N°1 : Le capteur piézoélectrique ................................................................................... 4
Qu’est-ce que c’est ? ........................................................................................................................... 4
Comment Picsou l’a-t-il utilisé ? .......................................................................................................... 4
Protection N°2 : L’accéléromètre .................................................................................................. 5
Qu’est-ce que c’est ? ........................................................................................................................... 5
Quelles sont les caractéristiques de notre accéléromètre? ................................................................ 6
Protection N°3 : Le capteur de luminosité ..................................................................................... 8
Qu’est-ce que c’est ? ........................................................................................................................... 8
Comment Picsou l’a-t-il utilisé ? .......................................................................................................... 9
Protection N°4 : Le pyromètre à infrarouge ................................................................................. 11
Qu’est-ce que c’est ? ......................................................................................................................... 11
Comment Picsou l’a-t-il utilisé ? ........................................................................................................ 12
Protection N°5 : Le capteur de température ................................................................................ 13
Qu’est-ce que c’est ? ......................................................................................................................... 13
Application au montage .................................................................................................................... 14
L’aboutissement : le Raspberry Pi ............................................................................................... 15
Conclusion ................................................................................................................................. 16
Remerciements ................................................................................................................................. 16
Annexes ..................................................................................................................................... 17
Le coffre-fort ..................................................................................................................................... 17
L’accéléromètre ................................................................................................................................. 18
Le capteur de luminosité ................................................................................................................... 20
Le capteur de température ............................................................................................................... 20

Mathieu Bour / Émilie Laurent / Marine Matton Lycée Fabert
3
Introduction
Notre très cher oncle Picsou dont l’attrait pour l’argent n’a pas de limites a été horrifié par des
nouvelles accablantes. En effet, il découvre dans une ancienne coupure de presse le récit du braquage
de l’un des coffres forts les plus sécurisés du monde. Picsou est depuis cette lecture obnubilé par la
sécurisation de son coffre-fort ! Ni une, ni deux, Picsou se met en quête d’un nouveau système pour
protéger son précieux or : il compte bien créer le coffre le plus sécurisé du monde !
Un coffre-fort ?
Pour matérialiser le coffre-fort de Picsou, nous avons choisi de fabriquer nous-même le coffre en
question. C’est un cube de 30 cm d’arrête ; nous nous en tenons au plan général du coffre (voir annexe
1 page 17), destiné à être assez grand pour contenir tout le matériel que nécessitera notre étude.
Figure 1 : Le coffre, une fois réalisé par nos soins
C’est ainsi qu’après quelques heures de travail, de coups de scie et colle nous obtenons notre boîte
finalisée !
Les Rapetou, cambrioleurs intrépides, ont réussi à pénétrer dans la demeure de
Picsou et se dirigent vers la fameuse salle du coffre. Ils marchent à pas de loup
quand soudain, une alarme les fait sursauter. « Que se passe-t-il ? », demande l’un
des frères.

Mathieu Bour / Émilie Laurent / Marine Matton Lycée Fabert
4
Protection N°1 : Le capteur piézoélectrique
Qu’est-ce que c’est ?
La piézoélectricité est la propriété que possèdent certains corps qui se polarisent électriquement sous
l'action d'une contrainte mécanique. Il y a apparition d’un champ électrique et de charges. L’apparition
de ces dernières engendre un potentiel électrique mesurable à l’aide d’un simple voltmètre.
Le capteur piézoélectrique est composé d’une superposition d’au minimum une couche « sensible »,
ayant une résistance élevée, intercalant au moins deux couches dites « électrodes » complémentaires
et de résistance faible.
Figure 2 : Principe d'un capteur piézoélectrique
Comment Picsou l’a-t-il utilisé ?
Le capteur nous indique l’application d’une force par l’apparition instantanée d’une tension. Cette
dernière est d’amplitude élevée quelle que soit l’intensité de la force exercée. Il paraît donc impossible
d’occulter une pression, aussi petite soit-elle. Ce système donne toutefois une information qui ne dure
pas dans le temps.
Nos voleurs n’ont qu’à bien se tenir car ils ne pourront pas espérer leurrer notre système même en
marchant sur la pointe des pieds !
Les Rapetou ayant retenu le parcours des dalles piégées s’y reprennent une seconde
fois et arrivent devant le coffre. « Prenons-le ! Nous l’ouvrirons au quartier
général ! ». Malheureusement pour eux, à peine l’ont il soulevé que l’alarme retentit
encore…
1 sq = 6,45 cm2

Mathieu Bour / Émilie Laurent / Marine Matton Lycée Fabert
5
Protection N°2 : L’accéléromètre
Qu’est-ce que c’est ?
Un accéléromètre est un appareil capable de mesurer une accélération et de la convertir sous forme
de signal électrique. Son fonctionnement s'appuie sur des systèmes mécaniques simples : le
déplacement d'une masse à l'intérieur d'un compartiment (Figure 3). Cette masse est suspendue à un
ressort et la mesure des modifications de l’allongement de ce dernier permet de calculer l'accélération
subie à une date t donnée.
Figure 3 : Principe de l'accéléromètre (1 dimension)
Mais qu’est-ce qu’une accélération ?
On parle d’une grandeur vectorielle appelée accélération (dont l’unité est le m.s-²), dès lors que le
vecteur vitesse change. En effet on définit le vecteur accélération de la manière suivante :
dt
vd
a
À quoi ressemble l’accéléromètre vu de l’intérieur ?
Observons maintenant l'intérieur d'un de ces appareils électroniques minuscules. Le modèle présenté
ci-dessous est mis en œuvre à l’échelle microscopique. Une partie mobile est présente à l'intérieur
d'un compartiment fixe :
Figure 4 : Accéléromètre, vue intérieure
Une multitude de condensateurs est reliée à un calculateur qui émet une tension proportionnelle à la
capacité constatée. Une chaîne de composants conditionne le signal et émet une tension de sortie. S’il
n’y a pas d’accélération constatée, c’est-à-dire si la capacité reste stable, la tension de sortie ne varie
pas.
Ainsi, l’accéléromètre permet de mettre en relation la variation de la capacité des armatures dûe à un
mouvement et une tension de sortie.
Les utilisations de l’accéléromètre sont détaillées en annexe 2 page 18.