Echographie

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Annales corrigées
Classe(s) : 3e | Thème(s) : L’informatique et la programmation - La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques
Type : Exercice | Année : 2018 | Académie : France métropolitaine


France métropolitaine • Juin 2018

technologie • 25 points

Échographie

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L’échographie est une technologie d’imagerie 2D qui permet de visualiser certaines parties du corps humain, non visibles à l’œil nu.

Un constructeur d’échographes souhaite intégrer une transmission des résultats d’une vidéo de l’échographie en haute définition (HD). Afin de garantir une bonne disponibilité de cet appareil, il est nécessaire d’améliorer l’autonomie de la batterie et d’indiquer l’état de sa charge électrique.

document 1 Principe de fonctionnement d’un échographe portable

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Diagramme simplifié des blocs internes

Lorsque le médecin appuie sur le bouton marche/arrêt (flèche ), la carte de traitement est alimentée. Un voyant témoin de connexion avec la tablette est allumé (flèche ).

La consigne de début et de fin d’acquisition des images, ainsi que sa visualisation, se font sur la tablette tactile. La tablette transmet les consignes (flèche ) au module de communication qui les transmet à la carte de traitement.

La carte de traitement alimente l’émetteur à ultrasons en énergie électrique. L’émetteur à ultrasons convertit l’énergie électrique en signal sonore (flèche ) qui se propage au sein du corps du patient. L’écho du signal sonore est capté par le récepteur qui le convertit en signal électrique transmis à la carte de traitement puis au module de communication. Celui-ci renvoie les résultats du traitement (flèche ) à la tablette pour l’affichage des images.

1. À l’aide du document 1 qui décrit le principe de fonctionnement d’un échographe ainsi que les flux (information et énergie) représentés par les flèches, compléter le tableau ci-dessous en mettant, pour chaque flèche numérotée, une croix pour identifier la nature et le type de flux de chaque liaison. (6 points)

Lien

Nature de l’interaction

Type de flux

Flèche

Signal sonore

Signal lumineux

Courant électrique

Ondes radio (sans fil)

Consigne utilisateur

Flux d’énergie

Flux d’information

X

X

2. Pour une transmission de vidéo en HD, il est nécessaire d’adapter la solution technique pour le module de communication.

document 2 Caractéristiques des technologies de transmission sans fil

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Comparaison de la portée et du débit de trois normes de connectivité sans fil

Débits nécessaires pour une transmission :

d’une image d’échographie en 1 s 128 kbits · s–1 (kilobits par seconde) ;

d’une vidéo d’échographie haute définition 10 Mbits · s–1 (mégabits par seconde).

À l’aide des données du document 2, choisir la solution technique que le constructeur doit intégrer au nouvel appareil et argumenter la réponse en précisant le ou les critères de choix. (5 points)

3. Afin de répondre aux exigences du cahier des charges, le constructeur remplace la batterie utilisée de type Ni-Cd par une batterie de type Li-ion.

document 3 Caractéristiques des batteries

Critère

Type de batterie

Plomb

Ni-Cd

Ni-Mh

Li-ion

Rapport énergie stockée/masse

40 Wh · kg–1

60 Wh · kg–1

85 Wh · kg–1

170 Wh · kg–1

Prix pour 1 Wh

0,15 €

0,60 €

0,65 €

0,70 €

Source de pollution

Élevée

Élevée

Faible

Faible

Durée de vie (ans)

4 à 5

2 à 3

2 à 4

2 à 3

À l’aide du document 3, préciser les exigences qui ont été déterminantes dans le choix du constructeur. Argumenter la réponse. (6 points)

4. Pour informer l’utilisateur sur l’état de charge de la batterie, le constructeur étudie la possibilité d’intégrer un module d’information et de gestion de la charge au sein de l’appareil.

document 4 Gestion de la charge de la batterie

Un module de gestion gère la charge de la batterie et communique les informations suivantes à la carte de traitement :

charge en cours – état vrai ou faux ;

batterie déchargée – état vrai ou faux ;

batterie chargée – état vrai ou faux.

L’information de l’utilisateur est réalisée à l’aide d’une LED tricolore respectant le principe de fonctionnement suivant.

En permanence :

lorsque la batterie est en charge, la LED clignote en orange (1 s allumée, 1 s éteinte) ;

lorsque la batterie est en charge et qu’elle a atteint son niveau chargé, la LED s’allume en vert ;

si la batterie est déchargée, la LED s’éclaire en rouge.

À l’aide du document 4, compléter ci-après la modélisation du programme de gestion du voyant d’alimentation de l’appareil d’échographie.

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Les clés du sujet

Comprendre les documents

Le document 1 décrit le fonctionnement de l’échographe.

Le document 2 compare, sous forme de graphique, trois technologies de transmission de l’information.

Le document 3 compare quatre types de batterie.

Le document 4 présente la charge d’une batterie sous la forme d’un algorithme.

Répondre aux questions

 1. Coche une case par ligne dans la partie « nature de l’interaction » et une case dans la partie « type de flux ». Observe bien les flèches dans le document 1 : les flèches vertes sont utilisées pour illustrer les flux d’énergie et les flèches noires pour le flux d’information.

 2. Indique quelle technologie de transmission utiliser et donne ses avantages par rapport aux deux autres.

 3. Identifie tous les avantages des batteries Li-ion par rapport aux autres batteries.

 4. Traduis l’algorithme en programme.