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75061878-These-etude-et-realisation-d-un-systeme-suiveur-solaire-a-deux-axes

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République Algérienne Démocratique et Populaire
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‫وزارة ا‬
Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche scientifique
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Université de HASSIBA BEN BOUALI – CHLEF –
‫آ ا موا ) ت‬
Faculté de technologie
Département de électrotechnique
En vue de l’obtention d’un diplôme licence
LMD
Option : commande électrique
Présenté par :
Encadrés par :
MEKRELOUF Ali
BENYAMINA Abderrahmen
Jury:
Mr: BENYAMINA MAAMAR
Promotion 2011
Mr. SAIDI HAMZA
UHBCH
Page 2
Je dédie ce modeste travail à ceux qui sont la source de mon
inspiration et mon courage.
A ma très cher mère, qui ma donne toujours l’espoir de vivre
et qui n’a jamais cessé de prier pour moi.
A mon très cher père, pour ses encouragements et son soutien,
Et surtout pour son sacrifice afin que rien n’entrave
le déroulement de mes études.
A mes chers frères
A mes sœurs
A tous mes amis
Ali & Abderrahmen
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Nous tenons à remercier en premier lieu ALLAH, le tout
puissant, qui nous a donné le courage et la volonté pour bien mener ce
modeste travail.
Ainsi, nous remercions notre encadreur monsieur SAIDI
HAMZA pour leur soin exceptionnel et conseils judicieux.
Nous remercions Tous les enseignants du département ELT, qui
ont assurés notre formation durant tout cycle d’étude.
Enfin, nous remercions tous ceux qui nous ont aidé à accomplir
notre travail, de près comme de loin.
Ali & Abderrahmen
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Sommaire
Introduction générale
Chapitre I : le rayonnement solaire ..................................................................... 01
I.1/- Introduction ...............................................................................................01
I.2- Mouvement du Globe terrestre ..............................................................01
I.3- La sphère céleste ......................................................................................02
I.4- Les coordonnées célestes ..........................................................................02
I.4.1- Les coordonnées géographiques ...............................02
I.4.1.1- Longitude ...................................................................02
I.4.1.2- Latitude .......................................................................03
I.4.2- Les coordonnées horaires ..........................................................03
I.4.2.1- La déclinaison solaire ................................................03
I.4.2.2- Angle horaire .............................................................04
I.4.3- Les coordonnées horizontales ..................................................05
I.4.3.1- Hauteur angulaire du soleil .....................................05
I.4.3.2- Azimut .......................................................................05
I.4.4- Temps solaires ...........................................................................05
I.4.4.1- Temps solaire vrai ....................................................05
I.4.4.2- Temps solaire moyen ...............................................06
I.4.5- Angle horaire de coucher du soleil ..........................................06
I.5- Le rayonnement solaire .........................................................................06
I.5.1- Types de rayonnements .............................................................06
I.5.1.1- Rayonnement direct ..................................................06
I.5.1.2- Rayonnement diffus .................................................06
I.5.1.3- Rayonnement global .................................................07
I.6- Rayonnement en Algérie ........................................................................07
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I.7- Conclusion ................................................................................................08
Chapitre II : La conversion photovoltaïque ............................................................09
II.1- Introduction .............................................................................................09
II.2- L’effet photovoltaïque ..............................................................................09
II.2.1- effet photoélectrique interne ....................................................09
II. 3- la jonction PN ...........................................................................................10
II.3.1- La polarisation directe ............................................................12
II.3.2- La polarisation inverse ............................................................12
II.3.3- L’éclairement a deux effets sur le fonctionnement ................13
II. 4- Les cellules solaires ..................................................................................14
II.4.1- Les principaux types de cellule ................................................14
II.4.1.1- Cellule en silicium amorphe ....................................14
II.4.1.2- Cellule en silicium monocristallin ..........................14
II.4.1.3- Cellule en silicium poly cristallin ............................15
II.4.2- Modélisation électrique d’une cellule photovoltaïque ..........16
II.4.3- Caractéristiques électriques des photopiles ...........................18
II.4.3.1- Caractéristique Courant- Tension ........................18
II.5- L’influence de l'éclairement solaire et de la température ..................20
II.5.1- L’influence de l'éclairement solaire .........................................21
II.5.2- L’influence de la température .................................................21
II.6- Regroupement des cellules ......................................................................22
II.6.1- Association en série ....................................................................23
II.6.2- Association en parallèle ............................................................24
II.6.3- Association mixte ................................................................... 25
II.6.4- Les diodes de by-pass (protection) ...................................... 26
II.7- Les modules photovoltaïques ............................................................. 27
II.7.1- Caractéristiques nominales des modules PV .................... 27
II.8- Conclusion ................................................................................................28
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Chapitre III :Système de poursuite du soleil ..........................................................29
III.1- Introduction ..............................................................................29
III.2- Position du soleil par rapport à un observateur ...............................29
III.2.1- Angle de zénith .......................................................................29
III.2.2- Angle d’azimut ........................................................................29
III.2.3- Angle extérieur d’azimut .........................................................30
III.2.4- Angle d’incidence .....................................................................30
III.3- Orientation de la surface .....................................................................31
III.3.1- Rotation suivant un axe .........................................................31
III.3.1.1- Axe vertical et inclinaison fixe de la surface .....31
III.3.1.2- Axe horizontal, surface parallèle à l'axe ..........31
III.3.2- Rotation suivant deux axes ...................................................32
III.4- Différents types de montures ...............................................................33
III.4.1- Monture altazimutale ...........................................................33
III.4.2- Monture équatoriale ..............................................................34
III.5- Comparaison entre un système PV fixe et un système mobile ...........35
III.6- Conclusion ........................................................................................... 35
CHAP IV : Realisation ...........................................................................................36
IV.1- Introduction ............................................................................................36
IV.2- Schéma Synoptique .................................................................................36
IV. 3- réalisation du suiveur ............................................................................37
IV. 3.1-Partie mécanique ......................................................................37
IV. 3.1.1-Description de la structure ..................................38
IV. 3.1.2-Orientation à l’axe horizon (élévation) ...............39
IV. 3.1.3-Orientation à l’axe vertical (l’azimute) ...............40
IV. 3.1.4-Chois d’emplacement du capteur .........................40
IV. 3.1.5-Chois du moteur électrique ...................................41
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IV. 3.1.6-les vérins électriques ............................................41
IV. 3.1.7-Le moteur à courant continue .............................41
IV. 3.2-Partie électronique ..................................................................42
IV. 3.2.1-Le bloc d’alimentation .........................................42
IV. 3.1.2-chois du capteur de lumière .................................42
IV. 3.2.2.1-La photorésistance ..................................42
IV. 3.2.3-Carte de puissance ................................................44
IV. 3.2.3.1-Constutiants ..............................................45
IV. 3.2.4-Carte de traitement ................................................47
IV. 3.2.5- pic16f877A ..............................................................49
IV. 3.2.5.1- Choix du microcontrôleur ....................51
IV. 3.2.6- L’oscillateur ........................................................52
IV. 3.2.7- Le module de conversion A/N ..........................53
IV. 3.2.8- La programmation du pic .................................53
IV. 3.2.8.1- organigramme ........................................57
IV. 3.2.8.2- programme sous logiciel microC ..........58
IV. 3.2.8.3- simulation en Isis ....................................58
IV. 4. Test et Problèmes rencontrés ..............................................................59
IV. 5. Conclusion ............................................................................................59
Conclusion générale ..................................................................................................60
Bibliographies ...........................................................................................................61
Annexes ................................................................................................................ 62
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Introduction générale
Les énergies renouvelables sont des énergies qui se renouvèlent assez rapidement pour
être considérées comme inépuisable à l’échelle humaine du temps. Face aux prévisions
d’épuisement inévitable des ressources mondiales en énergie fossile (pétrole, gaz, charbon...),
en énergie d’origine thermonucléaire (uranium, plutonium...), face aux multiples crises
pétrolières, économiques, aux changements climatiques dus à l’effet de serre, la science s’est
tout naturellement intéressée aux ressources dites " renouvelables " et notamment vers la plus
ancienne, le soleil, qui déverse chaque jour l’équivalent de 100 000 milliards de TEP (tonnes
équivalent pétrole). Cette valeur est à comparer aux 9,58 milliards de TEP que représente la
consommation annuelle mondiale en énergie primaire (1998).
Considéré dans l’Antiquité comme un dieu, le soleil est aujourd’hui réduit au statut
d’énergie, une énergie qu’il nous faut la capter, la transformer, la stocker.... Capter cette
énergie et la transformer directement en électricité par effet photovoltaïque, provient de la
conversion de la lumière du soleil en électricité au sein de matériaux semi-conducteurs
comme le silicium ou ceux qui sont recouvert d’une mince couche métallique. Ces matériaux
photosensibles ont la propriété de libérer leurs électrons sous l’influence d’une énergie
extérieure. C’est l’effet photovoltaïque. L’énergie est apportée par les photons, (composants
de la lumière) qui heurtent les électrons et les libèrent, induisant un courant électrique. Ce
courant continu de micro puissance calculé en watt crête (Wc) peut être transformé en courant
alternatif.
Dans ce contexte, notre motivation dans ce travail développé en chapitres est
d’optimiser l’énergie fournie par les panneaux photovoltaïques dans le but de maximiser la
quantité d’éclairement absorbé par les panneaux photovoltaïques en suivant le mouvement du
soleil pendant la journée.
Notre mémoire est organisé de la manière suivante :
-
Le premier chapitre concerne l’état de l’art du rayonnement solaire
-
le second chapitre porte sur la conversion photovoltaïque mobile.
-
Le troisième chapitre présente les différents systèmes de poursuite du soleil
-
Quatrième chapitre concerne la réalisation du suiveur de soleil a deux axes et
la programmation du PIC
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Le rayonnement solaire
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I.1- Introduction
La ressource de base la plus importante pour tous les potentiels énergétiques
renouvelables est l'énergie solaire, c’est le rayonnement émis dans toutes les directions par le
soleil, et que la terre reçoit à raison d'une puissance moyenne de 1,4 kW/m², pour une surface
perpendiculaire à la direction terre-soleil. Ce flux solaire est atténué lors de la traversée de
l'atmosphère par absorption ou diffusion, suivant les conditions météorologiques et la latitude
du lieu au niveau du sol.
Afin d’exploiter au mieux cette ressource énergétique et pour un bon dimensionnement
des installations solaires, il est nécessaire de connaître la quantité de l’énergie solaire disponible
à un endroit spécifique à chaque instant de la journée et de l’année. Pour cette raison, on a
jugé nécessaire de présenter dans ce chapitre une notion générale sur les coordonnées célestes
ainsi que le rayonnement solaire.
I.2- Mouvement du Globe terrestre :[1]
La terre décrit autour du soleil une orbite elliptique quasi circulaire avec une période
de 365,25 jours. Le plan de cette orbite est appelé plan de l’écliptique. C’est au solstice d’hiver
(21décembre) que la terre est la plus proche du soleil, et au solstice d’été (22juin) qu’elle en
est la plus éloignée.
La terre tourne sur elle-même avec une période de 24h. Son axe de rotation (l’axe des
pôles) a une orientation fixe dans l’espace. Il fait un angle 23°27 avec la normale au plan de
l’écliptique.
Figure I.1- Variation saisonnière du rayonnement solaire
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I.3- La sphère céleste :
La sphère céleste est une sphère imaginaire d’un diamètre immense, avec la terre au
centre. On considère que tous les objets visibles dans le ciel se trouvent sur la surface de la
sphère céleste. On peut résumer les différentes caractéristiques sur la sphère elle même comme
est représenté sur la figure (I-2)
Figure I.2- La sphère céleste
La direction des objets peut être quantifiée de façon précise à l’aide d’un système de
coordonnées célestes.
I.4- Les coordonnées célestes :
I.4.1- Les coordonnées géographiques :
Ce sont les coordonnées angulaires qui permettent le repérage d’un point sur la terre
I.4.1.1- Longitude :
La longitude d’un lieu λ correspond à l’angle que fait le plan méridien passant par ce lieu
avec un plan méridien retenu comme origine. On a choisi pour méridien (origine 0°) le plan
passant par l’observatoire de Greenwich. Par convention on affecte du signe (+) les méridiens
situés à l’est de ce méridien, et du signe (-) les méridiens situés à l’ouest.
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I.4.1.2- Latitude :
La latitude d’un lieu Φ correspond à l’angle avec le plan équatoriaal, que fait le rayon
joignant le centre de la terre à ce lieu. L’équateur terrestre est donc caractérisé par une latitude
égale à 0°, le pole nord parr la latitude +90° et le pole sud par la laatitude -90°. Cette
convention de signe affecte le signe (+) à tous les lieux de l’hémisphère noord et le signe (–) à
tous les lieux de l’hémisphère sud.
Chlef : Φ =36.100 N
Figurre I.3- Les coordonnées géographiques
I.4.2- Les coordonnées horai
aires
I.4.2.1- La déclinaison solair
re :
C’est l’angle formé paar la direction du soleil et le plan équatorial terrestre. Elle varie
tout au long de l’année, entrre deux valeurs extrêmes (-23°27’et
+23°°27’environ) et elle
s’annule aux équinoxes de prinntemps et d’automne, sa valeur peut être calcuulée par la formule:
δ = 23.45sin (360 ⋅ (284 + n) /365)
(I .1)
n : numéro du jour dans l’année
ée
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Figure I.4- La déclinaison du soleil en fonction des jours
I.4.2.2- Angle horaire (w) :
L’angle horaire du soleil est l’angle formé par le plan méridien du lieu et celui qui
passe par la direction du soleil si l’on prend comme origine le méridien de Greenwich, l’angle
horaire est compris entre 0 et 360 d e g r é s La valeur de l’angle horaire est nulle à midi
solaire, négative le matin, positive dans l'après midi et augmente de 15 par heure, L'angle
horaire et est obtenu de la façon suivante :
w= 180 x (TSV / 12 - 1)
(I .2)
ou encore :
w = 360 x (TSV - 12)/ 24
(I .3)
w :en degrés
Figure I. 5- les coordonnées horaires
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I.4.3- Les coordonnées horizontales
h
:
Le repérage du soleil see fait par l’intermédiaire de deux angles :
I.4.3.1- Hauteur angulaire du
d soleil (h) :
C’est l’angle formé paar le plan horizontal au lieu d’observationn et la direction du
soleil. Cette hauteur durant le jour peut varier de 0 (soleil à l’horizon) à 90 (soleil au zénith)
h = Arc Sin (Sin (Φ) x Sin (δ) + Cos (Φ) x Cos (δ) x Cos (w))
(I .4)
I.4.3.2- Azimut(a):
C’est l’angle compris enntre le méridien du lieu et le plan vertical passant
p
par le soleil.
La connaissance de l’azimut
ut du soleil est indispensable pour le calcul de l’anngle d’incidence des
rayons sur une surface non horrizontale
ure I.6- Les coordonnées horizontales
Figu
I.4.4- Temps solaires :
I.4.4.1- Temps solaire vrai :
On appelle " Temps Solaire Vrai " (en abrégé TSV) en un lieu et à un instant donné,
l’angle horaire du Soleil en ce lieu et à cet instant .C’est une notion qui traduit à la fois le
mouvement de rotation de la Terre sur elle-même
elle même et son mouvement autour du Soleil. Son
introduction est naturelle, car il
il est lié à l’alternance des jours et des nuits. C’est le TSV qui
est indiqué sur les cadrans solaires.
Remarque importante :
La définition de TSV donnée ci-dessus
ci dessus est la définition en Astronomie. En physique, on
prend, par commodité, TSV = 12h pour la valeur
valeur nulle de l’angle horaire (c’est-à-dire
(c’est
midi).
C’est cette dernière définition que nous utiliserons par la suite. TSV = 12 + (w/15)
(
en heures.
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I.4.4.2- Temps solaire moyen :
La vitesse de la Terre sur son orbite n’est pas constante au cours de l’année. Pour avoir
un temps qui " s’écoule " à vitesse constante (celui mesuré par les horloges), on définit donc
un temps solaire moyen.
Historiquement, la journée solaire moyenne a été utilisée pour définir les unités de temps. On
a encore avec une bonne précision 1 jour = 24h 00m 00s.
L’écart entre TSV et TSM varie selon la date, mais est nul en moyenne, par définition.
L’expression de cet écart porte le nom de " Equation du temps ".
I.4.5- Angle horaire de coucher du soleil :
L’angle horaire du soleil est le déplacement angulaire du soleil autour de l’axe polaire.
Dans sa course d’est en ouest, par rapport au méridien local.
Il est donné par l’équation Suivante :
Ws= arcos (- tan (Φ) tan (δ))
(I .5)
δ : Déclinaison solaire.
Φ: latitude.
I.5- Le rayonnement solaire :
Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme
d’ondes électromagnétiques. En dehors de l’atmosphère terrestre, il donne un éclairement
énergétique à peu prés constant et égale à 1367w/m2, appelé de ce fait constante solaire.
I.5.1- Types de rayonnements : :[1]
I.5.1.1- Rayonnement direct :
Le rayonnement solaire direct se définit comme étant le rayonnement provenant du
seul disque solaire. Il est donc nul lorsque le soleil est occulté par les nuages.
I.5.1.2 - Rayonnement diffus :
Dans sa traversée de l’atmosphère, le rayonnement solaire est diffusé par les
molécules de l’air et les particules en suspension. Le rayonnement solaire diffus n’est donc
nul que la nuit.
I.5.1.3- Rayonnement global :
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C’est la somme des deux types de rayonnements direct et diffus.
Figure I.7- Composantes du rayonnement global sur une surface inclinée
I.6- Rayonnement en Algérie :[2]
L’Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance
solaire maximale en tout point de notre pays est d’environ 1Kw/m2. L’énergie journalière
maximale moyenne (ciel clair, mois de juillet) dépasse les 6Kw/m2 et l’énergie annuelle
maximale en Algérie est de l'ordre de 2500 Kw/m2 La carte ci-dessous représente les
différentes zones énergétiques de l’Algérie.
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Figure I.8- les différentes zones énergétiques dans l’Algérie
I.7- Conclusion :
L’étude du rayonnement solaire s'avère nécessaire pour le choix du meilleur site en
vue d'une installation d'un système de captation solaire. Le rayonnement reçu par un capteur
solaire dépend également du niveau d’ensoleillement du site considéré et de son orientation
par rapport au soleil. Un capteur solaire fixe reçoit le maximum d’énergie lorsqu’il est orienté
vers le sud et est incliné selon un angle pratiquement égal à la latitude du lieu.
Pour que le rayonnement solaire soit perpendiculaire au panneau solaire, et afin
d'optimiser tout le système de captation, il est nécessaire de recourir à la technique de poursuite
du soleil.
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La conversion photovoltaïque
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II.1- Introduction :
Le développement de l’exploitation des énergies renouvelables a connu une forte
croissance ces dernières années. La production d’électricité par des sources d’énergie
renouvelables offre une plus grande sûreté d’approvisionnement des consommateurs tout en
respectant les normes écologiques de l’énergie. Nous rappelons brièvement le principe de la
conversion de l’énergie solaire en énergie électrique reposant sur l’effet photoélectrique,
c’est à dire sur la capacité des photons à créer des porteurs de charge (électrons et trous)
dans un matériau. Le domaine « Génie électrique » étant notre spécialité, nous nous sommes
attachés à utiliser des modèles électriques simplifiés pour décrire le comportement des
différentes cellules rencontrées tout au long de ce chapitre.
II.2- L’effet photovoltaïque:
L’effet photovoltaïque a été découvert par Alexandre Edmond Becquerel en 1839. Il
est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-conducteur, lequel génère alors
une tension électrique. Les cellules photovoltaïques produisent du courant continu à partir du
rayonnement solaire qui peut être utilisé pour alimenter un appareil ou recharger une batterie.
II.2.1- effet photoélectrique interne :[2]
Le rayonnement solaire est constitué de photons dont l’énergie est décrite par la
relation suivante :
E [J]=hν=h.c/λ
•
h : constante de Planck.
•
λ : longueur d’onde [m].
•
c : célérité de la lumière dans le vide
•
ν: fréquence [Hz].
(II.1)
Quand un photon heurte la cellule, il transmet son énergie aux électrons des semiconducteurs. Si l’énergie absorbée est suffisante pour permettre le passage de la bande
interdite (hv > Egap = Econcuction - Evalence), ces électrons quittent leur bande de valence et
entrent dans la bande dite de conduction. Cette émission d'électrons et des trous
correspondants (on parle de paires électron-trou) due à l'action de la lumière est appelée effet
photoélectrique interne (car les électrons ne sont pas éjectés en dehors de l’atome). Les
propriétés physiques du matériau sont alors modifiées et celui-ci devient conducteur
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(photoconductivité). Si à l’inverse l’énergie du photon n’est pas suffisante, il traverse le
matériau sans transmettre d’énergie.
Figure II.1- effet photoélectrique interne
Ainsi, un matériau semi-conducteur
conducteur dont la bande interdite est comprise entre 0.7 et 0.4 eV
est un matériau dit photovoltaïque du spectre solaire.
Le défi est de récupérer la paire électron-trou
électron
ainsi généré, car si celle-ci
ci n’est pas récupérée
suffisamment rapidement il y a recombinaison entre l’électron et le trou. Pour pouvoir
valoriser le potentiel électrique de cet effet, on utilisera la différence de potentiel
pote
induite par
une jonction pn.
II. 3- la jonction PN :
Une cellule solaire est composée d’une jonction p-n,, la couche supérieure étant un
matériau de type n et la couche inférieure de type p. Pour fabriquer ces jonctions, on effectue
un traitement de surface pour déposer un semi-conducteur
semi conducteur de type n sur la surface externe
d’un matériau de type p.
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Figure II.2-- la jonction PN
La mise en contact de ces matériaux génère une barrière de potentiel à la base du
champ électrique permanent. Cette barrière, appelée zone de déplétion, est formée par
recombinaison du surplus de trous et d’électrons des zones p et n remis en contact. Le
schéma suivant représente les niveaux d’énergie au voisinage
voisinage de la jonction :
Figure II.3-les
les niveaux d’énergie au voisinage de la jonction
Si la température d’une telle jonction augmente, les électrons rempliront
progressivement tous les états d’énergie, annulant la bande interdite et par là, l’effet de la
jonction p-n. Une telle jonction présente un comportement bien caractéristique selon qu’elle
soit soumise à une différence de potentiel dans le sens direct ou dans le sens inverse.
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II.3.1- La polarisation directe :[2]
De la jonction (en respectant les bornes) provoque un abaissement de la barrière de
potentiel et permet un passage important de courant dû aux porteurs majoritaires.
Figure II.44- caractéristique de la polarisation directe
II.3.2-La polarisation inverse :
Provoque un renforcement de la barrière de potentiel (élargissement de la zone de
déplétion par recombinaison) et un courant dû aux porteurs minoritaires (trous dans le type n
et électrons dans le type p). Ce courant, très faible, varie peu en fonction de la tension.
Figure II.55- caractéristique de la polarisation inverse
Cette caractéristique est à la base des diodes électriques, composant électronique qui
ne permet le passage de courant que dans un sens.
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Page 25
Ce schéma montre la relation typique entre l’intensité du courant et le potentiel d’un tel
composant :
Figure II.6- relation typique entre le courant et le potentiel v
Pour créer un courant utilisable dans cette jonction p-n,
n, deux moyens sont possibles :
•
Soit abaisser la barrière de potentiel (grâce à une polarisation directe). La jonction est alors
réceptrice (diodes de redressement).
•
Soit fournir une énergie supplémentaire (d’origine lumineuse, thermique…) aux porteurs de la
bande de valence. La jonction est alors génératrice.
Il ne reste alors plus qu’à collecter les charges avant leur recombinaison.
L'effet du rayonnement lorsqu’il fournit assez d'énergie (si celle-ci
celle ci est supérieure à la
largeur de la bande interdite)
terdite) fait apparaître des paires supplémentaires d’électron trou porteur
(apparition simultanée d'un porteur n et d'un porteur p) dans la jonction.
Les porteurs p ainsi créés ont tendance à migrer vers le matériau p et les porteurs n
vers le matériau n,, renforçant la barrière de potentiel. Une partie des porteurs générés par le
rayonnement sera elle aussi soumise à divers phénomènes de recombinaison (disparition
simultanée d'un porteur n et d'un porteur p).
II.3.3- L’éclairement a deux effets sur le fonctionnement :
Si le système fonctionne en mode récepteur (quadrant III) : la résistance diminue avec
l’éclairement, c’est la photorésistance.
Si le système fonctionne en mode générateur (quadrant IV) : le courant "courtcircuit" est proportionnel à l’éclairement et la tension à vide est celle de la diode en
polarisation directe. C’est la cellule photovoltaïque
photovoltaïque à jonction PN. C’est sur ce quadrant IV
que sont basées les caractéristiques des cellules.
cellules
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Page 26
Figure II.7II. l’effet de L’éclairement
II. 4- Les cellules solaires :
Les cellules solaires ou cellules photovoltaïques sont des composantes optoélectrique
qui transforment directement la lumière solaire en électricité. Elles sont réalisées à l’aide des
matériaux semi-conducteurs.
conducteurs. Le matériau de base est dans la plupart des cas le silicium. Selon
le procédé de fabrication, on obtiendra des photopiles plus ou moins performantes, sous forme
amorphe, poly cristalline, ou monocristalline .d’autres matériaux sont utilisables : Arséniure
de Gallium (AsGa), Tellurure de Cadium (CdTe).
(CdTe
II.4.1-Les
Les principaux types de cellule :
II.4.1.1-Cellule
Cellule en silicium amorphe :
Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projeté sur une feuille de
verre. La cellule est gris très foncé. C'est la cellule des calculatrices et des
de montres dites
"solaires".
Avantages:
elles fonctionnent avec un éclairement faible.
elles sont moins chères que les autres.
Inconvénients :
Leur rendement (6%) est moins bon que les autres en plein soleil.
Leurs performances diminuent sensiblement avec le temps.
II.4.1.2-Cellule
Cellule en silicium monocristallin :
On s’arrange, lors du refroidissement du silicium fondu pour qu’il se solidifie en ne formant
qu’un seul cristal de grande dimension. On découpe le cristal en fines tranches qui donneront
qui les cellules.
ules. Ces cellules sont en général d’un bleu uniforme.
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Avantages :
bon rendement (17%).
Inconvénients :
les cellules sont chères.
fonctionnement très médiocre sous un faible éclairement.
II.4.1.3-Cellule en silicium poly cristallin :
Pendant le refroidissement du silicium, il se forme plusieurs cristaux .ce genre de cellule
est également bleu, mais pas uniforme, on distingue des motifs crées par les différents
cristaux.
Avantages :
bon rendement (13%), mais cependant moins bon que le monocristallin.
moins chère que le monocristallin.
Inconvénients :
les mêmes que le cristallin.
Ce sont les cellules les plus utilisées pour la production électrique (meilleur rapport
qualité prix).
Il existe d’autres types de cellule, certains étant en cours d’étude. Leur utilisation est
pratiquement négligeable actuellement.
Les cellules
Les cellules
monocristallines
poly cristallines
Les cellules amorphes
Figure II.8- Différents types de cellules.
II.4.2- Modélisation électrique d’une cellule photovoltaïque :
UHBCH
Page 28
Lorsqu’une jonction PN réalisée à partir de matériaux sensibles à la lumière est
éclairée, elle présente la particularité de pouvoir fonctionner en générateur d’énergie. Ce
comportement en statique peut être décrit par l’équation électrique définissant le
comportement d’une diode classique. Ainsi,
le régime électrique statique d’une cellule
photovoltaïque constituée d’une jonction PN en silicium peut être décrit via l’équation
suivante :
( '
1!
"#$%
( II.2)
représente le potentiel thermodynamique. )*+, :le courant de saturation de la
Où &'
jonction. K.la constante de Boltzman (1.381 10-23 Joules/Kelvin). T : la température de la
cellule en Kelvin. e : la charge d’un électron. n. le facteur de non idéalité de la
jonction. )-.// :le courant fourni par la cellule. 0-.// : la tension aux bornes de la cellule. )-- : le
courant produit par la cellule lorsqu’elle est mise en court-circuit. 1 *234, : la résistance
modélisant les courants de fuites de la jonction. et finalement, 1 *.56. : la résistance série
caractérisant les diverses résistances de contacts et de connexions. La Figure II.8 représente
avec des composants électriques, le comportement électrique équivalent déduit de l’équation
précédente.
Figure II.9-Schéma électrique équivalent d’une cellule en silicium cristallin
La courbe présentée en Figure II.10 (a) représente la caractéristique courant-tension
normalisée notée I(V) d’une cellule solaire en silicium multi-cristallin ayant un rendement de
19.8%. La densité de courant délivrée par la cellule, ici notée J, est exprimée en ampère par
unité de surface (cm²). La tension présente aux bornes de la cellule est exprimée en volt et ne
dépend pas de la surface de la cellule. Le courant de court-circuit de la cellule est de
38.1mA/cm² (noté dans les notices constructeurs Icc ou alors Isc pour la terminologie
anglaise signifiant Short-Circuit current) et la tension de circuit ouvert s’élève à 654mV
(Voc, pour Open Circuit Voltage).
UHBCH
Page 29
Figure II.10- Caractéristique courant-tension d’une cellule en silicium multi-cristallin.
(a) Courbe réelle mesurée par le constructeur, (b) Courbe simulée.
Un paramètre important est souvent utilisé à partir de la caractéristique I(V) pour
qualifier la qualité d’une cellule ou d’un générateur PV : c’est le facteur de remplissage ou fil
factor (FF). Il est illustré sur la Figure II.11. Ce coefficient représente le rapport entre la
puissance maximale que peut délivrer la cellule notée Pmax et la puissance formée par le
rectangle Icc*Voc. Plus la valeur de ce facteur sera grande, plus la puissance exploitable le
sera également. Les meilleures cellules auront donc fait l’objet de compromis technologiques
pour atteindre le plus possible les caractéristiques idéales.
Figure II.11- Notion de facteur de forme FF pour une cellule photoélectrique. Vco
Le modèle électrique de la Figure II.8est facilement adaptable à tout logiciel de type
circuit. Nous l’avons utilisé pour modéliser par exemple la caractéristique d’une cellule en
silicium multi-cristallin à l’aide du logiciel de simulation électrique PSIM. Nous retrouvons
en Figure II.11, les éléments du schéma électrique équivalent présenté précédemment. La
résistance non-linéaire nous a servi à reproduire la caractéristique réelle d’une diode à
jonction PN.
UHBCH
Page 30
Figure II.12.. Schéma électrique équivalent d’une cellule solaire en silicium sous PSIM.
Figure II.12.. Schéma électrique équivalent d’une cellule solaire en silicium sous
PSIM. Grâce à ce montage simplifié, nous pouvons simuler les caractéristiques statiques
d’une cellule photovoltaïque soumise à un ensoleillement et à une température constante
donnés, quelle que soit sa technologie. Il suffit simplement de modifier les paramètres du
modèle pour avoir les bonnes caractéristiques.
Caractéristiques électriques des photopiles :
II.4.3-Caractéristiques
II.4.3.1-Caractéristique
Caractéristique CourantCourant Tension :
Figure II.13- Caractéristique CourantCourant Tension de photopile
Avec,
•
Icc [A] : courant de court-circuit
court
dû à l’éclairement E
•
Vco : tension en circuit ouvert.
Pour créer un courant, on place des électrodes sur chacun des matériaux et on les relie
par un circuit électrique. Ces raccordements et leur fabrication provoqueront des effets
UHBCH
Page 31
résistifs parasites qui différencieront les caractéristiques réelles des cellules
cellul
de ce
comportement théorique.
Figure II.14- Caractéristiques électriques des cellules et modules
Sous un éclairement donné, toute cellule photovoltaïque est caractérisée par une
courbe courant-tension
tension représentant l'ensemble des configurations électriques que peut
prendre la cellule. Trois grandeurs physiques définissent cette courbe:
•
Sa tension à vide : Vco. Cette valeur représenterait la tension générée par une cellule
éclairée non raccordée.
•
Son courant court-circuit:
circuit: Icc. Cette
Cette valeur représenterait le courant généré par une
cellule éclairée raccordée à elle-même.
elle
•
Son point de puissance maximal: MPP (en
( anglais : maximal power point) obtenu pour
une tension et un courant optimaux : Vopt, Iopt (parfois appelés aussi Vmpp, Impp).
Figure II.15II.1 Caractéristiques courant-tension
UHBCH
Page 32
Remarque : Pour permettre une comparaison de l’efficacité de différentes cellules, on définit
ces caractéristiques dans des conditions de test bien précises (STC = Standard Test
Conditions). Ces conditions sont : émission lumineuse de 1 000 W/m², température de 25 °C,
conditions spectrales Air Mass 1.5 (composition du spectre identique au spectre solaire
lorsqu’il traverse une épaisseur et demie d’atmosphère, ce qui correspond à un angle
d’incidence de 41.8°° par rapport à l’horizontale).
Actuellement, les cellules présentent des valeurs de l’ordre de 0.5V-3.5A-2.1
0.5V
2.1 Wc.
II.5- L’influence de l’éclairement et de la température sur le fonctionnement d’une
cellule PV :
Dans le cas d’application solaire de cellules PV, les caractéristiques standard des
cellules PV (puissance crête, Icc, Vco) sont indiquées dans le cas de tests de fonctionnement
standard en laboratoire (STC) c’est à dire une répartition du rayonnement
rayonnement de type solaire
AM = 1,5, un rayonnement incident normal sur la cellule PV de 1 000 W / m², et une
température de cellule à + 25 °C plus ou moins 2°C, la vitesse de l’air circulant autour de la
cellule - environ à 2 m / s - n’est pas précisée car elle
elle est prise en compte dans la température
de la cellule.
II.5.1/- L’influence de l'éclairement solaire sur le fonctionnement d’une cellule PV :
La luminosité influence considérablement les performances des cellules.
Figure II.16- L’influence de l'éclairement solaire sur la cellule PV
UHBCH
Page 33
Comme
le
montre
ce
graphique,
le
courant
de
court-circuit (Icc)
court-
croît
proportionnellement avec l’éclairement, alors que la tension à vide (Vco) varie très peu
(environ 0,5 V). Ainsi, au plus la couverture nuageuse est importante, au plus l’intensité du
courant généré est faible.
II.5.2/- L’influence de la température sur le fonctionnement d’une cellule PV :
La température a une influence considérable sur le comportement de la cellule et donc sur
su son
rendement. Cette influence se traduit principalement par une diminution de la tension générée
(et une très légère augmentation du courant).
Suivant les modèles, ce comportement induit, par degré, une perte de 0.5 % du rendement par
rapport au rendement
ent maximum de la cellule. On comprendra donc tout l’intérêt d’une
ventilation correcte
cte à l’arrière des panneaux .
Figure II.17- L’influence de température solaire sur la cellule PV
La perte de tension d’un module ou d’une cellule peut
peut être estimée par la formule
suivante :
U(T°) = U(25°C) + (∆T°*a)
(II.3)
Avec :
•
∆T
T : augmentation de température
température par rapport aux conditions STC (25°C)
•
a : coefficient de température Voc [mV/K], valeur fournie par le fabriquant
II.6- Regroupement des cellules:
cellules
UHBCH
Page 34
Dans les conditions standardisées de test, la puissance maximale pour une cellule Si
(silicium) de 100 cm² (10 sur 10) tourne aux alentours de 1,25 Watt. Cette cellule constitue
donc un générateur de très faible puissance, insuffisant pour les applications électriques
courantes. Les modules sont donc réalisés par association, en série et/ou en parallèle,
par
de
cellules élémentaires. La connexion en série augmente la tension pour un même courant alors
que la connexion en parallèle augmente le courant pour une tension identique.
Pour que l'électricité générée soit utilisable pour nos applications électriques,
électr
il est donc
nécessaire d’associer entre elles un grand nombre de cellules. Les modules (généralement
présentés sous forme de panneaux) sont constitués d’un certain nombre de cellules
élémentaires placées en série afin de rendre la tension à la sortie
sorti utilisable.
Ces modules sont ensuite associés en réseau (série-parallèle)
(série parallèle) de façon à obtenir les
tensions/courants désirés.
II.6.1- Association en série:
Par association en série (appelée "String"), les cellules sont traversées par le même
courant et la tension résultante correspond à la somme des tensions générées par chacune des
cellules
Figure II.18:
II.1 Association en série de Ns cellules solaires
Dans le cas ou un module défectueux existe au niveau de la chaîne série, il se
comporte en tant que récepteur car tous les autres modules de la chaîne y dissiperont une
partie importante de la puissance. Pour pallier à ce problème, on place des diodes de
protection en parallèle avec chaque module, Ces diodes ne débitant qu’un très faible courant
en fonctionnement normal, alors que si le module protégé se dégrade, la diode conduit et
dévie le courant délivré par les autres modules (Figure
(
II.19).
UHBCH
Page 35
Figure II.19:: Elimination de l'influence de la cellule défaillante, cas série
II.6.2- Association en parallèle :
Dans un tel montage, les modules doivent avoir la même tension de circuit ouvert et
des courants de court circuit qui peuvent être différent .on aura donc un courant égal à la
somme des courants de chaque module alors que la tension sera celle du module (Figure
(
II.18).
Figure II.20:: Association en parallèle de Np cellules identiques
Dans Le cas ou un module défectueux existe au niveau de la chaîne parallèle, les
autres modules de la branche dissiperont de la puissance dans ce module. Pour remédier à ce
problème, on place en série avec chaque module une diode polarisée en inverse et on ajoute
une diode anti retour
tour en série avec la branche des modules parallèles (figure19).
(figure19
UHBCH
Page 36
Figure II.21- Elimination de l'influence de la cellule défaillante, cas en parallèle.
II.6.3- Association mixte :
Si pour une application donnée il est nécessaire de faire augmenter le courant et la
tension délivrée par les cellules solaires, on réalise un groupement mixte ou groupement série
parallèle. On parlera dans ce cas de module et de panneaux solaires. Un panneau solaire est
par définition un ensemble de modules regroupés selon un montage mixte, le module étant à
son tour composé d’un ensemble de cellules montés généralement en série. Il est possible
d’utiliser un montage de NC cellules identiques en série sur un module, NSP nombre de
branche (placées en parallèle) et NMS nombre de modules par branche La courbe de
fonctionnement de cette association est une courbe semblable à celle de la cellule de base,
obtenue en modifiant les échelles sur les deux axes. La puissance PM d’un module s’exprime
en watt-crête et c’est par définition la puissance fournie par le module à sa charge optimale
sous un éclairement de 1KW/m² et à une température de 28°C.
La puissance totale disponible Pt, dans ces conditions, est égale à :
PT = N MSNSPPM
(II.4)
La résistance optimale est donnée par :
Ropt = (NMS/NSP) Roptm
(II.5)
Où Roptm est la résistance optimale du module dans les mêmes conditions.
UHBCH
Page 37
Figure II.22- Association mixte de NSP branches et de NMS module composés de NC
cellules identiques.
II.6.4- Les diodes de by-pass
pass (protection) :
Il arrive fréquemment que les cellules élémentaires qui composent le module ne
présentent pas toutes la même courbe caractéristique au même moment. Les raisons peuvent
être multiples : variété inévitable de fabrication, défaillance, différence d’éclairement ou de
température (dues par exemple à un ombrage non uniforme du module, un encrassement,…).
Sous certaines conditions, la cellule la plus faible peut alors se comporter comme une cellule
réceptrice,
eptrice, dissipant la puissance générée par la cellule la plus forte. Celle-ci
Celle peut même être
détruite si la contrainte ou la température
tempé
devient trop importante.
Pour éviter ce phénomène, on place des diodes de by-pass
by pass (empêchant tout courant ou tension
inverses). Celles-ci
ci sont placées en série lorsque les cellules sont connectées en parallèle et en
parallèle lorsque les cellules sont connectées en série.
Les modules aujourd’hui commercialisés comprennent généralement des diodes de
protection situées en parallèle des différents strings qui le composent.
Figure II.23II.
Les diodes de protection
UHBCH
Page 38
L’utilisation de ces by-pass
by pass induit néanmoins des perturbations de la courbe
caractéristique, modifiant le point de puissance maximal du module :
Figure II.241-effet
II.
de diodes de protection
Pour ne pas induire inutilement ces pertes, il est donc très important que ces diodes de
by-pass
pass soient utilisées et placées en cohérence avec les ombres générées par l’environnement
du module.
II.7-Les
Les modules photovoltaïques :
Le module photovoltaïque est un ensemble de cellules interconnectées entre elles pour
obtenir le courant et la tension souhaités.
Le module standard commercialisé, connectant 36 cellules cristallines en série pour des
applications en 12 V, a généralement
néralement une tension à vide supérieure à 20 V et le point optimal
de fonctionnement est au voisinage de 16 V à 25 °C. Mais la température du module sous
rayonnement est souvent supérieure à 40 °C, et les performances des cellules sont réduites.
On compte en général par cellule une baisse de 2 mV/°C, soit 72 mV/°C pour les modules de
36 cellules. La tension du module tombe alors au alentours de 14 V ce qui est idéal pour la
charge d’une batterie.
II.7.1-Caractéristiques
Caractéristiques nominales des modules PV :
UHBCH
Page 39
La tension de circuit ouvert mesurée aux bornes de la cellule PV aux conditions
de fonctionnement standard, VCO (V) Volt.
L’intensité de court-circuit mesurée aux bornes de la cellule PV aux conditions de
fonctionnement standard, ICC (A) Ampère.
Notes : Le rendement du module est le rendement d’une cellule diminué par les pertes dues
aux connexions des cellules entre elles, à la transparence des matériaux d’encapsulation, et
éventuellement à la chute de tension dans la diode « anti-retour » lorsqu’il faut protéger la
batterie d’une éventuelle décharge nocturne.
II.8-Conclusion :
Ce chapitre nous a permis d’explorer le principe de la conversion photovoltaïque et de
voir la réaction des pv vis-à-vis la variation des paramètres.
UHBCH
Page 40
Système de poursuite du soleil
UHBCH
Page 41
III.1- Introduction :
L’orientation des capteurs est un problème important dans l’utilisation des capteurs à
rayonnement concentré. En effet, le principe même de la concentration suppose que le
rayonnement parvienne à la surface réfléchissante dans une direction déterminée.
Puisque la position apparente du soleil par rapport à un point de captation est
constamment variable à l’échelle d’une journée, nous serons donc obligés de modifier
constamment la position du concentrateur afin de suivre celle du soleil en utilisant un système
de poursuite automatique.
III.2- Position du soleil par rapport à un observateur :
L’énergie solaire que reçoit une surface est régie uniquement par des lois
astronomiques et géométriques. Ces dernières faisant intervenir la latitude de lieu, la
déclinaison solaire, l’heure du jour et enfin l’orientation de la surface réceptrice. La position
du soleil dépend du temps solaire, du numéro du jour et de l’année, elle est exprimée par
différents angles :
III.2.1- Angle de zénith :
C’est l’angle entre la verticale d’une surface est un rayon du soleil, il est donné par
l’équation suivante :
78
cos <= sin δ sin Φ @ cos δ cos Φ cos w )
(III.1)
δ : déclinaison solaire.
Φ : latitude du lieu.
w : angle horaire.
III.2.2- Angle d’azimut :[1]
C’est l’angle sur le plan horizontal mesuré à partir du sud avec la projection
horizontale des rayons directs du soleil. Il est également donné comme angle entre le méridien
local et la projection de la ligne de la vue du soleil dans le plan horizontal, défini par
l’équation suivante:
C
D ED C F @
sin<=
CF
D
E
UHBCH
U
=<G H G$
I
MNO P QRM δ
MNO ST
1 VW |Y| Z Y E a
1 [\]^ _ `]
D 180L
(III.2)
(III.3)
(III.4)
Page 42
1 VW Φ Φ δ c 0a
1
[\]^ _ `]
1 VW Y c 0 a
U
1
[\]^ _ `]
D
U
DE
(III.5)
(III.6)
Y E = cos <= cos Φ tan δ
(III.7)
III.2.3- Angle extérieur d’azimut (g ) :
C’est l’angle mesuré à partir du sud sur le plan horizontal avec la projection horizontale
de la normale sur la surface, il est également donné comme angle entrele méridien local et la
projection horizontale de la normale avec la surface.
III.2.4- Angle d’incidence [1]
C’est l’angle entre le rayon solaire direct et la normale extérieure du la surface du plan,
il est donné par l’équation suivante :
7
cos <= fcos 78 @ sin 78 sinβ cos C
78 : Angle de zénith.
γ i
(III.8)
β : inclinaison du surface.
γ : angle d’azimut.
C : Angle extérieur d’azimut.
Figure III.1- Position du soleil par rapport à une surface inclinée
UHBCH
Page 43
III.3- Orientation de la surface :
La position du soleil dans le ciel change tout au long du jour et de l’année. Pour une
surface : Suivre le mouvement apparent du soleil équivaut à orienter cette surface par la
rotation de ses axes.
III.3.1- Rotation suivant un axe :
Certains types de collecteur à concentration fonctionnent avec la rotation autour d’un
seul axe, il existe deux modes :
III.3.1.1- Axe vertical et inclinaison fixe de la surface :[1]
Ce mode utilise une surface orientable avec une pente extérieure fixe β et l’angle
extérieur d’azimut variable γ tournant autour d'un axe vertical comme montré sur la Figure
II.2. Pour ce cas, le rayonnement solaire est maximum quand γ= C .
Figure III.2- Orientation d’une surface (axe vertical)
III.3.1.2- Axe horizontal, surface parallèle à l'axe :[1]
Pour ce deuxième mode, la surface tourne autour d'un axe simple qui est toujours
parallèle à la surface.
Pour un axe horizontal, l’inclinaison extérieure de la surface est donnée par :
tan<= tan 7j cos γ
β
CV
(III.9)
où l'angle extérieur d'azimut est donné par :
γ
γ
γk @ 90L
γk @ 90L si
si
C
C
γk c 0
γk m 0
(III.10)
(III.11)
Si la surface tournant autour d'un axe simple qui est toujours parallèle à la surface mais
n'est pas vertical ou horizontal, l’angle extérieur d’azimut et la pente de la surface change
avec le temps.
γ
γk @ tan<=
UHBCH
MNO ST MNO n<no
MNO S ′ MNO β′
!
(III.12)
Page 44
β
tan
1
p
tanq′
QRM γ γr
s
(III.13)
Figure III.3- Orientation d’une surface (axe horizontal)
III.3.2- Rotation suivant deux axes :
Le collecteur tournant autour de deux axes (bi-axiales), dans ce cas l’ouverture du
collecteur sera toujours normale au soleil, par conséquent l'angle d'incidence est zéro tout le
long de la journée (cos Φ = 1).
Ceci est défini par :
γ=C
et
β = 78
(III.14)
(III.15)
Cette rotation est toujours exigée pour des collecteurs qui suivent le déplacement du
soleil à tout moment de la journée. Cela signifie que le collecteur devra être placé sur une
monture permettant de suivre le mouvement du soleil.
UHBCH
Page 45
III.4- Différents types de montures :
III.4.1- Monture altazimutale :
La monture altazimutale est mobile autour de deux axes perpendiculaires, l’un vertical,
l’autre horizontal. Le panneau solaire tourne autour d’un axe horizontal porté par une monture
qui elle même tourne autour d’un axe vertical. Ce système est couramment utilisé pour les
radars, les cinéthéodolites, les canons anti-aériens. La rotation autour de l’axe horizontal
assure la poursuite en hauteur (de haut en bas), en d’autres termes la normale du capteur
solaire suit la hauteur angulaire du soleil.
Alors que l’autre axe assure le déplacement en azimut (de gauche vers la droite). Cette
disposition très simple ne pose pas de problèmes mécaniques particuliers.
Les mouvements en hauteur et en azimut sont difficiles à coordonner et le coût du système
est exorbitant à cause de l'apport de deux moteurs, donc d’une consommation en énergie
beaucoup plus importante.
Figure III.4- Monture altazimutale
UHBCH
Page 46
III.4.2- Monture équatoriale
La monture équatoriale est la monture idéale pour assurer un suivi sidéral. Elle
emploie une rotation autour d’un axe parallèle à l’axe polaire du globe terrestre (mouvement
en angle horaire) et un axe orthogonal au précédent (mouvement en déclinaison).Cette
solution est plus délicate sur le plan mécanique, mais le mouvement autour de l’axe polaire
est pratiquement uniforme au cours de la journée. Donc la poursuite du soleil est grandement
facile.
Figure III.5- Monture équatoriale
UHBCH
Page 47
III.5-comparaison entre un système pv fixe et un système mobile :
Au cours d’une journée complètement ensoleillée, un système de 1 kWp bien orienté
produit 5,5 kWh d’énergie, alors que le même système avec suiveur dans les mêmes
conditions d’ensoleillement produit 11 kWh d’énergie.
Figure III.6- diagramme de comparaison entre la production avec suiveur et la
production avec système fixe
III.6- Conclusion
Le rôle de notre système de poursuite consiste à contrôler le mouvement du suiveur de
soleil et à le commander par un programme informatique à base de microcontrôleur. Le
s u i v e u r va être orienté pour suivre automatiquement le soleil suivant une trajectoire bien
déterminée. L’importance de ce système est de capter le maximum de rayonnement solaire. Le
système avec suiveur de soleil donne des résultats améliorés par rapport à un système avec
structure fixe
UHBCH
Page 48
Realisation
UHBCH
Page 49
IV.1-Introduction :
Apres avoir étudié les la conversion photovoltaïque et les différentes structures
mécaniques possibles nous avons opté pour la structure altazimutale que nous allons réaliser
et programmer sa commande en utilisant le microcontrôleur programmé avec le langage
microC
IV.2-Schéma Synoptique :
Capteur
structure mecanique
moteur d'elevation
moteur d'azimut
carte de puissance
Isolation galvanique
cate de traitement
Figure IV.1- Schéma synoptique d’un suiveur solaire
UHBCH
Page 50
IV. 3-réalisation du suiveur solaire :
Notre réalisation peut être décomposée en deux parties :
•
Partie mécanique
•
Partie électronique
IV. 3.1-Partie mécanique :
Pour que la production photovoltaïque soit maximale, les rayons provenant
directement du soleil doivent avoir un angle d’incidence égal à 90°. Le pointage du panneau
est donc optimal lorsque la normale au plan du panneau, en son centre, est dirigée vers le
soleil
Figure IV.2-schéma de fonctionnement du suiveur
UHBCH
Page 51
IV. 3.1.1-Description
Description de la structure :
Figure IV.3IV.3 structure mécanique réalisée
Notre structure mécanique est constituée de deux parties mobiles. Une partie sur l’axe
l’a
d’horizon pour la variation d’élévation du panneau par rapport au soleil et l’autre partie sur
l’axe verticale pour la variation d’azimut du panneau.
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Page 52
IV. 3.1.2-Orientation à l’axe horizon (élévation) :
La variation d’élévation est basée sur un vérin électrique
Figure IV.4- vérin du contrôle d’élévation
L’élévation minimale du soleil est obtenue à son lever et à son coucher et égale à 0°
(Horizon). L’élévation maximale du soleil est fonction de la latitude du lieu d’installation.
En fait, dans la configuration d’origine, les fins de course du vérin d’élévation sont
réglées par rapport à l’élévation max et min du soleil.
•
élévation min du panneau = latitude du lieu (CHLEF=36.10°)» lorsque la tige du
vérin est complètement rentrée.
•
UHBCH
élévation max du panneau = 90°)» lorsque la tige du vérin est complètement sortie.
Page 53
IV. 3.1.3-Orientation à l’axe vertical (l’azimute) :
Figure IV.5- moteur de contrôle d’azimut
Le mouvement en axe d’azimut est en une angle de 180°. Au matin de -90° à 0° et
après midi de 0° à 90°.Il faut orienter le milieu de l’angle de mouvement sur l’axe vertical
vert le sud où l’azimut=0°. L’emplacement de la fin de course est au -90° et +90° du point
milieu.
IV. 3.1.4-Chois d’emplacement du capteur :
Il faut que les capteurs sont posés sur le même plan du panneau solaire pour que le
l’éclairement soit le même sur les deux.
Figure IV.6-positionnement du capteur
UHBCH
Page 54
IV.3.1.5-Chois du moteur électrique :
Nous avons choisi un vérin électrique à base du moteur DC pour l’axe horizontal à
cause du poids du panneau et en axe vertical un moteur DC réducteur avec une chaine à cause
de sa commande très simple.
IV.3.1.6-les vérins électriques :
Les vérins électriques utilisent le principe de la transformation d’un mouvement de
rotation créé par un moteur électrique en un mouvement de translation grâce à un système
mécanique de transformation de mouvement. La vitesse linéaire de la tige du vérin dépend
donc de la vitesse de rotation du moteur et du pas du système de transformation de
mouvement. La force de entrée et sortie de la tige et très grande.
IV. 3.1.7-Le moteur à courant continue :
Nous avons choisi un moteur DC à aimant avec un réducteur parce qu’il est disponible
au marché.
IV. 3.1.7.1- GENERALITES :
Les moteurs à courant continu à excitation séparée sont encore utilisés assez largement
pour l'entraînement à vitesse variable des machines. Très facile à miniaturiser, ils s'imposent
dans les très faibles puissances. Ils se prêtent également fort bien à la variation de vitesse avec
des technologies électroniques simples pour des performances élevées et jusqu'à des
puissances importantes. Leurs caractéristiques permettent également une régulation précise du
couple, en moteur ou en générateur. Leur vitesse de rotation nominale est adaptable aisément
par construction à toutes les applications, car elle n'est pas liée à la fréquence du réseau. Ils
sont en revanche moins robustes que les moteurs asynchrones et nécessitent un entretien
régulier du collecteur et des balais.
IV. 3.1.7.2- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :
L'application par excellence de la loi de Laplace est le moteur à courant continu. Cette
loi affirme que l'action d'un champ magnétique sur un conducteur traversé par un courant,
produit une force, cette force engendre un couple qui fait tourner le moteur.
UHBCH
Page 55
IV. 3.1.7.3- BILAN DE PUISSANCE :
Figure IV.7-schéma du bilan de puissance du moteur DC
IV. 3.2-Partie électronique :
Après que nous avons décri le principe et la construction de système mécanique, nous
allons maintenant entamer la partie électronique qui va traiter tout le système. Commençons
tout d’abord par une description théorique des différents composants qu’on a utilisés pour
pouvoir réaliser notre carte de traitement.
IV. 3.2.1-Le bloc d’alimentation :
Des transformateurs nous fourni des tensions de 6v et de 12v qui est redressée par le
pont de diodes et filtrée par les condensateurs. Cette tension est ensuite régulée à 5v par
régulateur 78L05 et 12v par régulateur 78L12, On obtient :
la sortie du régulateur une tension de 5 v assez stable pour ne pas perturber le
circuit de commande.
la sortie du régulateur une tension de 12 v assez stable pour le relais.
IV. 3.2.2-Chois du capteur de lumière :
Nous avons utilisé un capteur à base de la photorésistance pour réduire le prix de
revient, et simplifier le fonctionnement. Le principe que nous avons adopté est classique, il
consiste à contrôler l'égalité d'éclairement de 4 détecteurs répartis dans les 4 quadrants deux
capteur du l’axe horizontal et les deux autres sur l’axe vertical.
IV. 3.2.2.1- La photorésistance:
IV. 3.2.2.1.1- Définition :
Les capteurs de lumière sont des composants qui réalisent la conversion d'un signal
lumineux en signal électrique.
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Figure IV.8-: Schéma d’un capteur de lumière
IV. 3.2.2.1.2-Fonctionnement :
Une photorésistance est un composant électronique dont la résistivité varie (souvent
une diminution) en fonction de l'augmentation de lumière qui l'atteint. On peut également le
nommer résistance photo-dépendante (light-dépendent résistor (LDR)) ou photoconducteur.
Une photorésistance est composée d'un semi-conducteur à haute résistivité. Si la
lumière incidente est de fréquence suffisamment élevée, les photons absorbés par le semiconducteur donneront aux électrons liés assez d'énergie pour sauter dans la bande de
conduction, les électrons libres (avec leurs trous d'électron) ainsi produits abaissant la
résistance de l'ensemble.
IV. 3.2.2.1.3-Réalisation du capteur :
Le montage est basé sur un deviseur de tension :
Figure IV.9-Branchement de résistance LDR en diviseur de tension
&Ft
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=LLLL
=LLLL
uvw
&x
(IV.1)
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&x : Tension d’alimentation du capteur (5v)
yz{ : Résistance du LDR
&Ft : Tension de la sortie du capteur (dépend de la lumière)
Les 4 capteurs sont posés sur le même plan
IV. 3.2.3.-Carte
Carte de puissance :
Figure IV.10
10-schéma de carte de puissance en logiciel isis
Figure IV.11-circuit
IV.1 circuit imprimé de la carte de puissance
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Figure IV.12- La carte de puissance
Maintenant étudions de plus près les différents composants qui constitues notre carte
électronique.
IV. 3.2.3.1-Les Constituants de la carte de puissance :
IV. 3.2.3.1.1-Les optocoupleur pc123 :
Figure IV.13-L’ optocoupleur
Le pc123 est un optocoupleur qui permet le transfert d'informations entre Deux parties
électroniques isolées l'une de l'autre d'un point de vue électrique. La Première partie est un
émetteur, et la seconde partie est un récepteur. L'émetteur Produit donc de la lumière, et le
récepteur, qui est sensible à la lumière émise par l'émetteur, réagit plus ou moins en fonction
de la quantité de lumière reçue.
Ce composant isole électriquement deux parties électroniques ou électriques Entre
elles, il s’agit d’une isolation galvanique. En effet les tensions mises en jeux ne Son pas
compatibles de part et d'autre, il y a une partie commande qui est alimenté En 5V et un circuit
puissance alimenté en 12V.
IV. 3.2.3.1.2-ULN2803A :
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ULN 2803A est composant électronique a base du transistor, elle est composé du
transistor bipolaire en montage Darlington avec un émetteur commun et des diode de roue
libre pour les charges inductives.
Figure IV.14- L’ULN 2803A
IV. 3.2.3.1.3-Relai électromagnétique :
IV. 3.2.3.1.3.1- Définition
Comme son nom l’indique, il sert à faire une transition entre un courant faible et un
courant fort. Mais il sert également à commander plusieurs organes simultanément grâce à ses
multiples contacts synchronisés. Il permet également la transition entre deux sources
différentes en isolant ces dernières.
IV. 3.2.3.1.3.2- Constitution
Un relais " standard " est constitué d’une bobine ou solénoïde qui lorsqu’elle est sous
tension attire par un phénomène électromagnétique une armature ferromagnétique qui déplace
des contacts, voir figure ci-dessous.
Figure IV.15- relais électromagnétique
IV. 3.2.3.1.3.3- Caractéristiques :
Un relais est caractérisé par :
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La tension de sa bobine de commande, 12V.
Le pouvoir de coupure de ses contacts, qui est généralement exprimé en Ampère, 15A
max.
Son emplacement, circuit imprimé, à visser, embrochable, à souder.
Le type de courant de sa bobine, en général du continu.
IV. 3.2.3.1.3.4- Contacts :
On appelle contact, les parties métalliques qui transmettent ou interrompent le courant
en fonction de la commande de la bobine.
Comme nous l’avons vu ci-dessus, il existe différentes sortes de contacts.
Contact inverseurs, c’est à dire qu’ils peuvent à partir d’un point commun C, établir un
contact R lorsque le relais est au repos, qui deviendra T lorsque le relais sera alimenté
Un contact établi sans action est appelé contact Normalement Fermé : NF.
Un contact établi avec action est appelé contact Normalement Ouvert : NO.
IV. 3.2.4-Carte de traitement :
Figure IV.16- schéma de carte de traitement sous logiciel Isis
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Figure IV.17- circuit imprimé de la carte de traitement
Figure IV. 18 - carte de traitement
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IV. 3.2.5-pic16f877A :
Figure IV.19- LE PIC 16F876/877
IV. 3.2.5.1-Définition:
Une PIC n’est rien d’autre qu’un microcontrôleur, c’est à dire une unité de traitement
de l’information de type microprocesseur à laquelle on a ajouté des périphériques internes
permettant de réaliser des montages sans nécessiter l’ajout de composants externes.
La dénomination PIC est sous copyright de Micros hip, donc les autres fabricants ont
été dans l’impossibilité d’utiliser ce terme pour leurs propres microcontrôleurs.
Les PICs sont des composants dits RISC (Réduc Instructions Construction Set), ou
encore composant à jeu d’instructions réduit. Sachons que plus qu’en réduit le nombre
d’instructions, plus facile et plus rapide qu’en est le décodage, et plus vite le composant
fonctionne.
L’horloge fournie à la PIC est pré divisé par 4 au niveau de celle-ci. C’est cette base de temps
qui donne le temps d’un cycle.
Si on utilise par exemple un quartz de 4MHz, on obtient donc 1000000 de
cycles/seconde, or, comme la PIC exécute pratiquement une instruction par cycle, hormis les
sauts, cela donne une puissance de l’ordre de 1MIPS (1 Million d’Instructions Par Seconde).
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IV. 3.2.5.2-Les différentes familles des PICs :
Il y en a trois grandes familles de PICs :
-La famille Base Line, qui utilise des mots d’instructions de 12 bits.
-La famille Mid-Range, qui utilise des mots de 14 bits (et dont font partie la 16F84 et
16F877).
-La famille High-End, qui utilise des mots de 16 bits.
Toutes les PICs Mid-Range ont un jeu de 35 instructions, stockent chaque instruction
dans un seul mot de programme, et exécutent chaque instruction (sauf les sauts) en un cycle.
On atteint donc des très grandes vitesses, et les instructions sont de plus très rapidement
assimilées.
IV. 3.2.5.3-Les avantages du microcontrôleur :
L’utilisation des microcontrôleurs pour les circuits programmables à plusieurs points forts et
bien réels. Il suffit pour s’en persuader, d’examiner la spectaculaire évolution de l’offre des
fabricants de circuits intégrés en ce domaine depuis quelques années.
Nous allons voir que le nombre d’entre eux découle du simple sens.
-Tout d’abord, un microcontrôleur intègre dans un seul et même boîtier ce qui, avant
nécessitait une dizaine d’éléments séparés. Il résulte donc une diminution évidente de
l’encombrement de matériel et de circuit imprimé
-Cette intégration a aussi comme conséquence immédiate de simplifier le tracé du circuit
imprimé puisqu’il n’est plus nécessaire de véhiculer des bus d’adresses et de donnée d’un
composant à un autre.
-L’augmentation de la fiabilité du système puisque, le nombre des composants
diminuant, le nombre des connexions composants/supports ou composants/circuits imprimer
diminue.
-Le microcontrôleur contribue à réduire les coûts à plusieurs niveaux
-Moins cher que les autres composants qu’il remplace.
-Diminuer les coûts de main d’œuvre.
-Réalisation des applications non réalisables avec d’autres composants.
IV. 3.2.5.4-Structure d'un PIC :
Les PIC, au même titre que les microprocesseurs, sont composés essentiellement de
registres ayant chacun une fonction bien définie.
Les éléments essentiels du PIC 16F877A sont :
Une mémoire programme de type flash de 8K mots de 14 bits,
Une RAM donnée de 368 octets,
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Une mémoire EEPROM de 256 octets.
Trois ports d'entrée sortie, A (6 bits), B (8 bits), C (8 bits),D(8 bits), E(3 bits).
Convertisseur Analogiques numériques 10 bits à 8 canaux.
USART, Port série universel, mode asynchrone (RS232) et mode synchrone .
SSP, Port série synchrone supportant I2C.
Trois TIMERS avec leurs Prescalers, TMR0, TMR1, TMR2.
Deux modules de comparaison et Capture CCP1 et CCP2.
Un chien de garde.
1 sources d'interruption.
Générateur d'horloge, à quartz (jusqu’ à 20 MHz) ou à Oscillateur RC.
Protection de code .
Fonctionnement en mode sleep pour réduction de la consommation.
Programmation par mode ICSP (In Circuit Serial Programming) 12V ou 5V.
Possibilité aux applications utilisateur d’accéder à la mémoire programme.
Tension de fonctionnement de 2 à 5V.
Jeux de 35 instructions.
Figure IV.20- Architecture interne du PIC 16F877A
IV. 3.2.5.5-Choix du microcontrôleur :
Ce PIC dispose de 35 instructions de base et de 4 sources d’interruptions :
Interruption externe commune avec la broche RB0.
Interruption due au TIMER.
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Interruption sur changement d’état des broches de port RB0 à RB1.
Interruption de fin d’écriture en EEPROM.
Le choix d’un microcontrôleur est important car c’est de lui que dépendent en grande
partie les performances, la taille, la facilité d’utilisation et le prix du montage. Le PIC
16F877, possède plus de ports que les PICs (16F876 et 16F84), ce qui augmente d’autant le
nombre d’entrées/sorties disponibles, il dispose de 33 lignes d’entrées/sorties reparties en cinq
ports :
Un port A de 6 bits (RA0 à RA5).
Un port B de 8 bits (RB0 à RB7).
Un port C de 8 bits (RC0 à RC7).
Un port D de 8 bits (RD0 à RD7).
Un port E de 3 bits (RE0 à RE2).
IV. 3.2.6- l’oscillateur :
L’horloge est un système qui peut être réalisée soit avec un QUARTZ(a), soit avec
une horloge extérieur(b), soit avec un circuit RC(c), dans ce dernier la stabilité du montage
est limitée.
La fréquence maximale d’utilisation va dépendre de Microcontrôleur utilisé. Le suffixe
indiqué sur le boîtier donne la nature de l’horloge à utiliser et sa fréquence maximale.
Figure IV.21- l’oscillateur
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IV. 3.2.7- Le module de conversion A/N :
Figure IV.22-le module de CNA
Ce module est constitué d'un convertisseur Analogique Numérique 10 bits dont
l'entrée analogique peut être connectée sur l'une des 8 entrées analogiques externes. On dit
qu'on a un CAN à 8 canaux. Les entrées analogiques doivent être configurées en entrée à
l'aide des registres TRISA et/ou TRISE. L’échantillonneur bloqueur est intégré, il est
constitué d’un interrupteur d’échantillonnage et d’une capacité de blocage de 120 pF.
Les tensions de références permettant de fixer la dynamique du convertisseur. Elles peuvent
Être choisies parmi Vdd, Vss, Vr+ ou VrIV. 3.2.7.1-Configuration du registre d’adcon :
Le control du module se fait par les deux registres ADCON0 et ADCON1
ADCON0
Tableau IV.1-Registre ADCON0
ADCS1:ADCS0 : Choix de l'horloge de conversion donc du temps de conversion
00 : Fosc/2
01 : Fosc/8
10 : Fosc/32
11 : Oscillateur RC dédié au CAN
CHS2:CHS0 : choix de l'entrée analogique
000 = chaine 0, (RA0)
001 = chaine 1, (RA1)
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010 = chaine 2, (RA2)
011 = chaine 3, (RA3)
100 = chaine 4, (RA5)
101 = chaine 5, (RE0)
110 = chaine 6, (RE1)
111 = chaine 7, (RE2)
GO/DONE : Une conversion démarre quand on place ce bit à 1. A la fin de la
conversion, il est remis automatiquement à zéro. Ce bit peut aussi être positionné
automatiquement par le module CCP2.
ADON : Ce bit permet de mettre le module AN en service
ADCON1
Tableau IV.2- Registre ADCON1
ADFM : justification à droite ou à gauche du résultat dans les registre ADRESH et ADRESL
ADRESH ADRESL
1 : justifié à droite 000000XX XXXXXXXX
0 : justifié à gauche XXXXXX XX XX000000
PCFG3:PCFG0 : configuration des E/S et des tensions de références. Les 5 broches de
PORTA et les 3 de PORTE peuvent être configurés soit en E/S digitales, soit en entrées
analogiques RA2. Et RA3 peuvent aussi être configurées en entrée de référence.
Tableau IV.3-configuration des entries analogique
IV. 3.2.7.2-Déroulement d’une Conversion :
Le PIC dispose d’un échantillonneur bloqueur intégré constitué d'un interrupteur S,
d'une capacité de maintien C=20 pF et d’un convertisseur Analogique numérique 10 bits.
Pendant la conversion, la tension Ve à l'entrée du convertisseur A/N doit être maintenue
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constante. Au départ il faut commencer par faire l’acquisition du signal en fermant
l’interrupteur S, ceci se fait à l’aide du registre ADCON0, soit au moment de la validation du
module par le bit ADON soit après un changement de canal si ADON est déjà positionné.
Après la fin de l’acquisition, on peut démarrer une conversion
en positionnant le bit
GO_DONE, l'interrupteur S s’ouvre pour assurer le blocage de la tension. La conversion
commence, elle est réalisée en 12 TAD, à la fin, le bit GO_DONE repasse à 0, le drapeau
ADIF passe à 1 et le résultat est chargé dans les registres ADRESL et ADRESH. Le module
met 2 TAD supplémentaires pour fermer l'interrupteur S ce qui démarre une nouvelle phase
d’acquisition pendant laquelle la tension Ve rejoint la tension analogique d'entrée Va. Le
temps d'acquisition dépend de la constante de temps RC, R étant la somme des résistances
entre le module de conversion et la source de la tension analogique. Après la fin de
l’acquisition, on peut démarrer une nouvelle conversion et ainsi de suite.
Figure IV.23-conversion analogique numirique
IV. 3.2.7.3-Temps de conversion :
Le temps de conversion est égal à 12 TAD TAD est le temps de conversion d'un bit, il
dépend de la fréquence du quartz et du prédiviseur (div) choisi : TAD = div x 1/fosc. Le
choix de div doit être ajusté pour que TAD soit ≥ à 1,6 µs
Tableau IV.4-Temps de conversion d'un bit TAD (les cases grisées sont hors plage
d’utilisation)
Avec un quartz de 4 MHz, il faut choisir div=8 ce qui donne TAD = 2 µs
Soit un temps de conversion : TCONV = 24 µs
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IV. 3.2.7.4-Temps d'acquisition :
Temps d'acquisition = TACQ = Tc + CT +2 µs
(IV.2)
Tc : temps de charge du condenseur = (Ric+Rss+Rs) C Ln(2047)
Ric = Résistance d’interconnexions, elle est inférieure à 1k
Rss = Résistance du l’interrupteur S
(Sampling switch), elle dépend de la tension
d’alimentation Vdd. Elle est égale à 7kΩ pour Vdd=5V
Rs : Résistance interne de la source du signal analogique. Micro chip recommande de ne pas
Dépasser 10 kΩ
C : Capacité de blocage = 20 pF
CT : Coefficient de température = (Tp -25°C) 0.05 µs/°C
(IV.3)
Tp = Température Processeur, voisine de 45°C en temps normal
IV. 3.2.7.5-Fréquence d'échantillonnage
Si on veut échantillonner un signal variable, La période d'échantillonnage Te doit être
supérieur ou égale à Temin = TCONV + 2 Tad + TACQ Avec l’exemple précités, on aura la
période d’échantillonnage min Temin = 24 + 2 + 12 = 38 µs La fréquence d’échantillonnage
max est donc fe max = 1/Temin = 25 kHz
Si on tient compte de la règle de Shannon (fe | 2 fmax), on constate que l’on peut
échantillonner des signaux dont la fréquence ne dépasse pas 12 KHz.
Quelle est la relation entre la tension analogique convertie et le nombre N recueilli
dans le registre ADRES ?
Si on note :
Q = pas de quantification = (Vref+ - Vref-)/1024
(IV.4)
Va = tension analogique à convertir
N = valeur numérique obtenue,
N = valeur entière de (Va – Vref-) / Q
(IV.5)
Avec Vref- = masse, on obtient
(IV.6)
N = int (Va / Q)
IV. 3.2.7.6-Etape du lecture une antrie analogique :
1) Si des entrée de PORTE sont utilisées, le configurer en mode normal à l'aide du bit
PSPMODE
2) Configurer les E/S en Analogique/Numérique/Référence (ADCON1)
3) Configurer les entrées analogiques en entrées (TRISA, TRISE)
4) Définir l'horloge de conversion à l'aide du diviseur DIV dans ADCON0
5) Choisir le canal à convertir et valider le module (ADCON0)
6) Attendre le temps d’acquisition (12 µs )
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7) Lancer la conversion, GO = 1 (ADCON0)
8) Attendre fin de conversion, GO = 0 ou drapeau ADIF=1
9) Traiter le résultat
10) Si l'on désire prendre d'autres mesures, recommencer au point 7 en faisant attention aux
Timings
IV. 3.2.8-Programmation du pic :
IV. 3.2.8.1-organigramme :
Debut
lire analogique A0
lire analogique A1
lire analogique A2
lire analogique A3
portD=0
aretez les 2 moteur
Corection des donneè
si A0=/=A1
ou A2=/=A3
non
si A0=/=A1
oui
non
non
si A2=/=A3
oui
nonn
si A2>A3
non
si A0>A1
oui
si portc.f1=0
non
oui
non
non
si portc.f0=0
si portc.f2=0
oui
portd.f0=1
portd.f1=0
stop
portd.f0=1
portd.f1=0
oui
non
si portc.f3=0
oui
portd.f0=0
portd.f1=0
stop
oui
portd.f0=1
portd.f1=0
stop
portd.f2=0
portd.f3=1
portd.f0=0
portd.f1=1
portd.f0=1
portd.f1=0
stop
portd.f2=1
portd.f3=0
Delai 10Mn
Fin
Figure IV.24- logigramme de programme du pic
IV. 3.2.8.2-programme du pic en MicroC :
Le programme du pic est ecrit et compilé par le logiciel microC
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Figure IV.25-programme écrit sous logiciel microC
IV. 3.2.8.3-Simulation en isis :
Figure IV.26- simulation en logiciel Isis
La simulation en Isis indique que notre montage sa marche sans problème.
Maintenant après la simulation nous allons tester notre suiveur en labo.
IV. 4.Test et Problèmes rencontrés :
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Nous avons teste notre suiveur à l’aide d’une lampe et nous avons rencontré un
problème de perturbation sur les capteurs, mais on a réglé se problème dans la partie du carte
de traitement.
Apres le réglage du problème le suiveur fonctionne normalement.
IV. 5.Conclusion :
La réalisation du suiveur de soleil nécessite un bon chois du composants électronique
utilise pour ne pas compliqué le principe de commande et pour réduire la consommation de
l’énergie consommé par le suiveur
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Conclusion :
Les travaux présentés dans ce rapport ont porté sur la conception et la réalisation d’un
système de poursuite de soleil à l’aide des composants électroniques programmable, en
utilisant: un microcontrôleur de la famille PIC c’est le 16F877A.
Le but de ce projet réside au niveau de la mise en œuvre d’une solution technique
permettant de transformer un panneau photovoltaïque fixe en un suiveur de soleil afin
d’améliorer son rendement.
Pendant ce projet, un système de commande a été simuler par le logiciel Proteus SIM
et les signaux de commande générer ont été simulé à l’aide du logiciel ISIS.
Avant que nous avons testés le fonctionnement de notre structure, nous avons trouves
plusieurs problèmes en premier le chois entre une carte analogique a base de comparateur ou
une carte numérique a base du microcontrôleur, après se problème on un autre problème de
chois de capteur et son emplacement. Nous avons toujours un problème de chois des
composants.
Notre grand problème est dans les premiers tests, c’est le problème du capteur, même
que les deux capteurs sont dans le même éclairement mais ses sorties sont défirent.
A cause de se problème la pression de notre suiveur est très mauvais, nous avons
réglés se problème a l’aise des résistances et au programme du microcontrôleur.
Apres la calibration des capteurs, le suiveur fonctionne mais avec une certain erreur de
position.
Nous espérons au future que notre travail soit complété pour amélioré la précision.
C'est-à-dire faire une correction de position a l’aide d’un microordinateur, comparer
les positions donner par les capteurs avec les positions calculées et faire la correction.
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Page 76
Bibliographie
•
[1] :
Mémoire
Etude et Réalisation d’un Concentrateur Solaire parabolique par ZEGHIB ILHEM
UNIVERSITE MENTOURI – CONSTANTINE
•
Site Internet
[2] :http://www.energieplus-lesite.be
http://fr.wikipedia.org/wiki/panneau_solair
http://www.datasheecatlog.com
http://www.datasheet .com
http://www.microship.com
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1. Le PIC 16F877A :
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2. L’Optocoupleur SHARP PC123 :
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3. L’uln 2803A :
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