Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable 1ère STI2D Soléotec

CI10 : Validation de la commande d’un système TP ET

TP5-lois_elec_et_logique_SOLEOTEC_Matlab FV_V2Lycée Jules Ferry – Versailles 1/4

ETUDE DU SOLEOTEC

1. Présentation du TP

L’objectif du TP est de réaliser sous Matlab la simulation de la fonction « Suiveur solaire » du soléotec. Dans un premier temps nous allons revoir les différents constituants de la chaine d’énergie et

d’information qui permettent de réaliser la fonction « Suiveur solaire » Puis nous allons réaliser la simulation des différents éléments afin de caractériser leur

fonctionnement. Enfin nous allons réaliser la logique de commande du système bouclé.

2. Etude fonctionnelle du système

Q1. Pour chacun des constituants ci-dessous, donner la (ou les) fonction qu’il réalise dans la chaine d’énergie. (Remarque sur le système réelle, c’est l’automate qui réalise toutes les fonctions de la chaine d’énergie et d’information. Dans notre TP on considèrera que ces fonctions sont réalisées par la carte électronique.)

Q2. Dessiner sur votre compte rendu la

chaine d’info et la chaine d’énergie qui réalise la fonction « Suiveur solaire ».

Un système est appelé système bouclé, si l’entrée de commande de l’une de ses fonctions est pilotée suivant la réaction engendrée par cette même fonction. Exemple : La régulation de température dans un habitat : Le système commande la chaudière pour maintenir une température constante dans l’habitat. Le fait de commander la chaudière augmente la température.

Q3. Expliquer pourquoi dans le cas du trackeur solaire on peut parler de système boucle ?

1ère STI2D Tp “Soléotec_matlab” TP

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3. Etude du pilotage du motoréducteur.

Ouvrir à l’aide de Matlab le fichier « Motoréducteur_soleotec_eleve.mdl ».

Ce fichier permet de simuler le fonctionnement de la chaine d’énergie. On retrouve la batterie, les relais et le motoréducteur.

Q4. En vous aidant du schéma électrique, « Schema elec Soleotec.pdf », proposer une simulation

permettant de faire tourner le moteur dans les 2 sens. Q5. Le temps de simulation est en seconde, à l’aide du scope, noter sur votre compte rendu :

L’angle de rotation réalisé par le panneau solaire en 1 minute (donner la valeur en radian et en degré).

Reporter sur votre courbe l’allure de l’évolution de l’angle en fonction du temps si on commande KA1.

Reporter sur votre courbe l’allure de l’évolution de l’angle en fonction du temps si on commande KA2.

Q6. Lorsque l’angle du panneau noté vaut 0°, cela signifie qu’il est orienté plein Sud. Si on

commande KA1, est ce que le panneau solaire se tourne vers l’est ou vers l’ouest. Faire un croquis pour justifier clairement votre réponse.

4. Etude du capteur analogique de position.

2 cellules photoélectriques positionnées en bas du panneau solaire délivrent une tension proportionnellement à l’éclairement qu’elles reçoivent. Lorsque les 2 cellules délivrent la même tension celà signifie que le panneau est en face du soleil.

4.1. Caractérisation des cellules

Ouvrir à l’aide de Matlab le fichier « cellule_photoelectrique_éleve..mdl ».

Le temps de simulation correspond à 12h. Un générateur de fonction « Evolution de l'angle du soleil sur 12h », permet de simuler le

déplacement est-> ouest du soleil sur la journée. Cet angle est noté . (T=0->6h et t=12->18h) Une constante notée « Irradiante en W/m² », permet de simuler la puissance des rayons

lumineux.

100W/m² correspond à un très faible ensoleillement,

1000W/m², correspond a un soleille d’été. Q7. Compléter le fichier de simulation afin :

D’observer l’évolution de l’angle du soleil.

visualiser la tension délivrée par les cellules tout au long de la journée.

Lancer la simulation.

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Q8. Suite aux résultats, sachant que l’on considère que la simulation démarre le matin et termine le soir.

En justifiant clairement votre réponse, expliquer si pour .=0°, le soleil se trouve à l’est ou à l’ouest ?

En justifiant clairement votre réponse, explique si pour .=180°, le soleil se trouve à l’est ou à l’ouest ?

Sachant que dans cette simulation, l’angle du panneau noté vaut 0°, celà signifie qu’il

est orienté plein Sud. Expliquer en justifiant votre réponse, quelle cellule est orientée à l’est ou à l’ouest.

Q9. On considère que l’éclairement maximum ne peut pas dépasser 1000 w/m². Noter sur votre

compte rendu la tension max délivrée par les cellules.

4.2. Adaptation des signaux

Dans la simulation nous allons utiliser une carte électronique pour mettre en forme les signaux. Puis nous réaliserons l’étude d’un circuit logique pour permettre le pilotage automatique du motoréducteur de traqueur solaire. Sur le système réel, c’est l’automate millénium qui réalise cette fonction. Tout comme sur le système réel, notre carte électronique ne peut pas gérer des signaux dont la tension est supérieure à 10V. On considère un ensoleillement maximal, la tension de G1 sera considérée égale à 19.5V. Q10. Calculer le courant I délivré par la cellule.

Q11. Déterminer la tension appelée U cellule adaptée. Q12. Justifier que ce petit montage solutionne notre problème. Q13. Valider vos résultats en refaisant la simulation

U cellule adaptée

U cellule adaptée

I

Im=0A

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5. Etude de la carte électronique.

La carte électronique génére 3 signaux en fonction des tensions délivrées par les 2 cellules. Un des trois signaux de sortie est mis à 1 si la différence entre la tension délivrée par les 2 cellules est inférieure à la tension noté .

Seuil=1 si

Q14. Ouvrir le fichier « cellule_photoélectrique_comparateur_eleve.mdl », et raccorder les 2 cellules à

la carte électronique. La carte électronique possède une alimentation 0 10V. On souhaite régler .

Q15. Proposer une solution permettant de fixer en utilisant 2 résistances. Important, le

courant circulant dans ces 2 résistances doit être inférieur à 1mA et supérieur à 1μA. Q16. Compléter et lancer la simulation, on souhaite visualiser la tension délivrée par les 2 cellules. Q17. Sachant que dans cette simulation, l’angle du panneau noté vos 0°, cela signifie qu’il est orienté

plein Sud. Donner la signification des signaux S1, S2 et Seuil, en utilisant des phrases du type, Si S=1 cela signifie que la cellule n°……….délivre une tension plus……… par rapport………, le soleil est donc a ……………par rapport au panneau. Il faut donc piloter KA…….

6. Etude de la logique de commande.

Q18. Donner l’équation logique de la commande de KA1 en fonction de S1 et ou de S2, et ou de Seuil. Q19. Donner l’équation logique de la commande de KA2 en fonction de S1 et ou de S2, et ou de Seuil. Q20. Ouvrir le fichier « eleve_Soleotec_complet.mdl ». Puis compléter le afin de simuler le

fonctionnement complet du système. Q21. Noter sur votre compte rendu l’évolution de et traduisez avec des phrases claires les 3 phases

de fonctionnement. Q22. Reporter sr votre compte rendu l’allure de du jour suivant. de t=12->18h à T=26 qui correspond

à 18h le lendemain. Q23. Régler , au vue de l’évolution de , quelle conséquence ce réglage a sur le système ?

Q24. Régler , expliquer ce qu’il se passe. (Vous pouvez stopper la simulation si cela dure

trop longtemps.)