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Chargeur de batterie pour Pulka Le besoin : Créer un système qui permet de recharger une batterie d'appareil photo pendant une expédition sur la banquise. Cahier des Charges Le cahier des charges élaboré nous contraint: - une batterie de Nikon D-90 de 1400 mAh et de 7.5 V - une recharge de la batterie qui ne doit pas dépasser 24 h. - Un encombrement maximum de : 250 x 200 x 100 (format d'une mallette d'accessoires) - Doit être autonome. - Poids total du système inférieur à 1 kg. - Un système simple et rapide d'utilisation. Solutions envisagées Recharger la batterie: - Capter l'énergie solaire - Les panneaux solaires. - Une genouillère pour créer de l'énergie grâce au mouvement du genou. - Un poids oscillant disposé au poignet à l'exemple de certaines montres. - L'effet piézoélectrique générateur de courant. - L'effet Dynamo. - Les barres de tractions de la pulka génératrices de courant grâce à leur débattement. - Créer de l'énergie à partir d'une différence de température : l'effet Seebeck. Solutions envisagées Maintenir la charge de la batterie: - Batterie déportée. - Housse isolante. Le choix d'une solution Deux solutions ont été retenues : La Dynamo ainsi que les barres de traction de la pulka génératrice de courant. Celle-ci présentaient plusieurs avantages : peu coûteux, simple à réaliser et énergétiquement viables. Les recherches I) Expériences pour la solution " Création d'énergie grâce au débattement des barres de la pulka". II) Expériences pour la solution "L'effet Dynamo". III) Recherche sur la boite isolante. I) Expériences pour la solution " Création d'énergie grâce au débattement des barres de la pulka". Partie Nico' II) Expériences pour la solution "L'effet Dynamo". Système de traction ou de pression ? Déterminer la force fournit par le skieur en : - pression : P = m . g = 800 N ( → skieur de 80kg) - traction : Mesure réalisée à l'aide d'un dynamomètre. La force semble avoir une valeur moyenne de 18 N 18N<<800N donc nous utiliserons l'appui. II) Expériences pour la solution "L'effet Dynamo". Une dynamo peut-elle avoir assez de puissance ? Mesures réalisées sur une dynamo à main avec un voltmètre et un ampèremètre : - Cette dynamo fournit 7 V ainsi que X mAh En bobinant d'avantage et en augmentant la démultiplication, cette source d'énergie est envisageable. III) Recherche sur la boite isolante. Partie Ninon. La conception Pour concevoir le produit, il faut dimensionner les pièces par le calcul puis les réaliser sur Solidworks. I) Les barres de traction II) La dynamo III) Le boitier isolant I) Les barres de traction - conception Partie Nico' II) La dynamo - Conception Pour concevoir la Dynamo, nous nous sommes basés sur celle que nous possédons déjà. Ceci nous impose : - Un module de 0,7 pour les engrenages. - De bobiner d'avantage l'alternateur afin d'obtenir 7,4V en sortie du redresseur de tension. C'est à dire au moins 8,6V aux bornes de l'alternateur. - De concevoir une nouvelle roue de démultiplication ainsi qu'une pièce qui permettra (avec le pied) de mettre en mouvement les roues. II) La dynamo - Conception Afin de dimensionner la roue de démultiplication manquante, il faut savoir que nous avons besoin d'une vitesse de sortie de 6 000 tr/min au niveau de l'alternateur. Le mouvement du pied permet de restituer à l'aide du levier une vitesse de rotation de 1,57 rad/s soit 15 tr/min Une démultiplication par 400 est donc nécessaire. La roue existante démultiplie par 7,2. Nous devons donc ajouter une démultiplication de 56. La roue existante démultiplie par X. Le pied fait environs X mouvement en X sec. Vitesse d'entrée de X tr/min, vitesse de sortie de X tr/min, il faut donc ajouter une démultiplication de X. Il faut donc intercaler une roue dentée entre le levier et l'engrenage existant se manière à obtenir deux rapports de transmission proches de 7,5 chacun, La roue à créer doit donc avoir 74 dents et 13 dents avec un module de 0,7, soit un diamètre de 52 mm pour la grande roue. III) Le boitier isolant - conception Partie Ninon. La résistance des Matériaux I ) Barres du Pulka II) La dynamo III) Boitier isolant RDM – Barres de Traction Partie Nico' La résistance des Matériaux - Dynamo Afin de garantir une fiabilité maximale, il a fallu calculer quels matériaux pouvaient résister aux contraintes imposées dans le système. Solidworks ne permet que de faire une étude statique, c'està-dire en cas de blocage du système. Voici les résultats : La résistance des Matériaux - Dynamo La résistance des Matériaux - Dynamo Pour étudier le système dans de vraies conditions, il faut tenir compte de l'inertie : Ca=J*θ'' J= ½ * M * R² M = 48.00g R = 19.0mm M = 2.72 x 10^-3 Le couple résistant de l'alternateur est négligeable. Le temps de mise en mouvement du système a été estimé, à partir de l'existant, inférieur à 0,2s. ω'=3150 rad/s² J=4,9x10^-7 Ca=27*10^-3 N.m Ca entrée=Ca*400=11 N.m Cela correspond à une force exercée sur le levier de 110N. RDM – Boitier isolant Partie Ninon
