TPE 1science de l’ingénieurs

• Anzil Romain

• Bouaissier de Bernouis Aurélien

• Hector Jérôme

• Vialatte Alexandre

Projet d’optimisation du potentiel d’un panneaux solaire

Sommaire:-Idée de départ-Découverte de la problématique-Problèmes rencontrés-Analyse fonctionnelle-Explication de la partie mécanique-Explication de la partie électronique-Conclusion générale

Idée de départ

• Un lycée écologique:

trop vaste, focalisation sur les panneaux solaire

Découverte de la problématique

« Comment optimiser le rendement d’un panneaux solaire »

Nous avons alors réfléchis à plusieurs idées de « socle » pour panneau solaire :

Bête à cornes

Socle adaptableSur panneau

solaire

Possesseurs de panneaux

Solaires

Inclinaison du panneau

solaire

Améliorer le rendementDu panneau solaire

Diagramme Fonctionnel

Le socle adaptable

Panneau solaire

Surface d’application

Énergie

Environnement

L’œil

Le soleil

FP1

FC1

FC2

FC3

FC4UtilisateurFC5

Tableau des fonctions de service

Fonctions Critères Niveau

FP1 Suivre la progression du soleil -L’inclinaison

-Rotation

- 40°< x > 45°- 360°

FC1 Résister aux intempéries diverses et aux climats capricieux

-vents

-Température

-pluie

-100km/h.

- -15°C à 70°C.-Violente

FC2 S’adapter à la surface -L’inclinaison de la surface

-De 0° à 45°

FC3 Être esthétique -Encombrement

-Couleurs

- D < 2m cube

- Discrètes

FC4 Distribuer l’énergie -Réseau électrique

-U < 220V

FC5 Être facile à fixer

Être facile d’entretien

-Poids -P < 45kg

-Fixation

Explication de la partie mécanique

Screen parti inférieur du systeme:

Elette plus plaque prefererA plaque seul pour Resistance accru

Screen Roulement a bille Sous Pyvot:

Roulement a billes moins Coûteux et aussi résistant

Que les autres

Screen moteur pas a pas.Préférer aux moteur continu

Car nous pouvons maîtriser son degré de rotation. Perte de vitesse > Négligeable car la progression du soleil est lente

Recherche de solutions : Pour que notre système soit performant, il faut qu’il soit capable de suivre les mouvements du soleil dans le ciel. Pour cela il faut qu’il soit mobile suivant 2 axes :

X

Y

         

Pour effectuer la rotation sous l’axe Y :

Nous avons d’abord pensé a mettre un second moteur pas a pas sur la plaque tournante qui serais lier par un pivot donnant sur une plaque dentée situé sous la plaque tournante. Ce moteur fixé sur notre plaque tournante la traverserait pour être lui aussi relié a la plaque dentée, ce qui fait que la plaque supérieure tournerait autour de l’axe Y.

Problème => Le moteur doit faire tourner toute la plaque ainsi que le panneau solaire >>> charge trop importante.

Solution => Le moteur est extérieur a la plaque tournante qui sera fixé sur le bâti, mais cette fois, la plaque dentée serait notre plaque tournante.

Recherche de solutions : Pour que notre système soit performant, il faut qu’il soit capable de suivre les mouvements du soleil dans le ciel. Pour cela il faut qu’il soit mobile suivant 2 axes :

X

Y

         

Pour effectuer la rotation sous l’axe X :

Nous avons d’abord pensé a brancher un moteur pas a pas fixé sur le bras grâce a un coude.

Problème => cela créer un bras de levier car le poids d’un panneau solaire serait trop important et pourrait dégrader le système plus rapidement.

Solution => On assemble un pignon à l’axe de sortie du moteur qui est lui même fixé sur la plaque tournante. Ce pignon serait engrené avec un autre pignon soudé à un axe soutenant le bras et maintenu entre deux pivots fixés à la plaque tournante.

Conception finale

Conception finale

Conception finale

Degré de liberté laissé par la coupole au bras porteur du panneau solaire :

 

Par les mesures prisent sur la maquette sur Solidworks (en mm) :

AB = 325,41 AO = 329,23 BO = 50

 

OE = 329,23 EF = 274,35 OF = 182

 

 

 

cos BÂO = 325.41/329.23 cos OÊF = 274.35/329.23

BÂO = 8,7 ° OÊF = 33,6 °

 

Angle de liberté laissé au bras porteur par la coupole = BÂO + OÊF

= 42,3 °

Problème: Comment le socle peut-il suivre la position de soleil?

Deux solutions s'offres à nous:- Créer une carte avec les trajectoires du soleil.- Mettre en place un système avec des capteurs de lumière.

Photodiodes

Photodiode

Les différentes positions de l’ombre.

chaque trais représente une position de l'ombre

Nous considérons les rayons du soleil parallèles.

Zone d’ombre

l

L

A

BCtan Â= l/L

Pour que l’exposition soit maximale, l’angle  doit être égal à 0°

Explication de la partie électrique

Fonctionnement d’un moteur pas à pas

Explication de la partie électrique

Recherche de solutions pour piloter les moteurs via les capteurs :

 Nos quatre capteurs qui serviraient a définir la position du soleil seraient gérer par un montage complexe de porte logique.

Q1Q0

SQ2 0 0 0 1 1 1 1 0

0 0 1 1 0 0

0 1 0 0 1 0

1 1 0 0 1 0

1 0 1 1 0 0

S Q2 Q1 Q0   A B C D

0 0 0 0   1 0 0 0

0 0 0 1   1 0 1 0

0 0 1 0   0 0 1 0

0 0 1 1   0 1 1 0

0 1 0 0   0 1 0 0

0 1 0 1   0 1 0 1

0 1 1 0   0 0 0 1

0 1 1 1   1 0 0 1

1 0 0 0   1 0 0 0

1 0 0 1   1 0 0 1

1 0 1 0   0 0 0 1

1 0 1 1   0 1 0 1

1 1 0 0   0 1 0 0

1 1 0 1   0 1 1 0

1 1 1 0   0 0 1 0

1 1 1 1   1 0 1 0

Table de vérité

Tableau de Karnaugh A

Explication de la partie électrique

Q1Q0

SQ2 0 0 0 1 1 1 1 0

0 0 0 0 1 0

0 1 1 1 0 0

1 1 1 1 0 0

1 0 0 0 1 0

Q1Q0

SQ2 0 0 0 1 1 1 1 0

0 0 0 1 1 1

0 1 0 0 0 0

1 1 0 1 1 1

1 0 0 0 0 0

Tableau de Karnaugh B Tableau de Karnaugh C

Explication de la partie électrique

Q1Q0

SQ2 0 0 0 1 1 1 1 0

0 0 0 0 0 0

0 1 0 1 1 1

1 1 0 0 0 0

1 0 0 1 1 1

Tableau de Karnaugh D