TP de Construction

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Mécanisme de réservation d’emplacement de parking
VIGIPARK
TECHNIPACK® - réf. VIG4 - Notice n° 211140
ETUDE D'UNE ALIMENTATION AUTONOME
MATERIEL :
- Maquette vigipark
- Oscilloscope numérique
- Imprimante
- Ordinateur
COMPETENCES ATTENDUES :
- Déterminer l'autonomie d'une alimentation autonome à partir d'un cahier des charges et
de plusieurs essais.
PRE-REQUIS :
- Savoir utiliser des appareils de mesure
- Connaitre le principe de calcul de l'énergie
REFERENTIEL :
- B1 : Convertir et distribuer de l'énergie
B12 Les circuits de puissance
- Alimentation autonome.
Zone Juliette - Bât.126B Orly Fret 720 - 94399 Orly Aérogare Cedex - France
Tél. 01.49.75.46.46 - Fax 01.49.75.47.64 –email : [email protected] – www.ecodime.com
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ETUDE D'UNE ALIMENTATION AUTONOME
Ce Tp permet d'étudier le principe de fonctionnement d'une alimentation autonome (Batterie +
Panneau solaire)
- Principe de chargement d'une batterie avec un panneau solaire
- Mesure de la consommation d'un système (VIGIPARK) et calcul de l'autonomie d'une
l'alimentation autonome.
SCHEMA DE PRINCIPE :
PANNEAU
SOLAIRE
BATTERIE
Up
Ub
Surveillance de la
charge de la
batterie
(Température et
tension)
T (°C)
Ub
Ub : Tension batterie
Up : Tension du panneau solaire
- Lorsque la température de la batterie est trop élevée, le système de surveillance coupe la
charge de la batterie (Voir dossier technique).
- Lorsque la tension de la batterie est trop élevée, le système de surveillance coupe la charge de
la batterie (Voir dossier technique).
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I ETUDE DE LA CHAINE D'ENERGIE :
1.1 Encadrer en rouge ci-dessous les deux blocs correspondant à l'alimentation autonome
ACQUERIR
TRAITER
COMMUNIQUER
Capteurs
Informations
Microcontroleur
Liaison Série
RS232
Entrée Série
d'un PC
CHAINE D'INFORMATION
Energie
Solaire
CAPTER
Panneau Solaire
STOCKER
Batterie 7AH
CONVERTIR
Commande
+ Moteur
TRANSMETTRE
Réducteur +
mécanique
Energie
Mécanique
CHAINE D'ENERGIE
1.2 Expliquer rapidement le principe d'une alimentation autonome à l'aide du schéma bloc cidessus
Le panneau solaire (BLOC CAPTER) permet de transformer l'énergie solaire en énergie
électrique. La batterie stocke cette énergie électrique (BLOC STOCKER)
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II ETUDE DU PANNEAU SOLAIRE :
2.1 A l'aide des courbes I=f(V) pour les éclairements :
- E = 500W/m2
- E = 800W/m2
- E = 1000W/m2
Déterminer les courants de fonctionnement (Ib) lorsqu'on recharge une batterie de 12V.
I1 = 0,35A
I2 = 0,55A
I3 = 0,70A
Pour E = 500W/m2
Pour E= 800W/m2
Pour E = 1000W/m2
0,7A
0,55A
0,35A
Tension Batterie 12V
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2.2 Réaliser la courbe Ibat = f(Puissance de rayonnement du soleil)
Ibat
0,7A
0,55A
0,35A
500W
800W
1000W
P
2.3 Déterminer la durée nécessaire afin de recharger une batterie de 12V - 7AH.
REMARQUE : En moyenne, un panneau solaire fonctionnement à sa puissance maxi pendant
une durée de 9 heures par jour. (Puissance de rayonnement du soleil : Psol = 1000W).
En pratique, un panneau fonctionne en moyenne entre 2h et 3,3 h par jour à sa puissance
maximale. Pour cette question, on considère que le panneau fonctionne 9h afin d'avoir des
résultats corrects avec la maquette.
Energie fournie par le panneau solaire pour 1 heure = 12 x 0,7 = 8,4 Wh
Energie fournie par le panneau solaire pour 24 heures = 8,4 x 9 = 75,6 Wh
Energie maxi de la batterie = 12 x 7 = 84 Wh
84
Durée de recharge 
 10heures
8,4
2.4 Mesurer le courant consommé par le système lorsque le moteur ne fonctionne pas (Courant
consommé par une carte électronique).
Icarte = 0,24A
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2.5 Calculer l'énergie consommée par le système pendant une journée de 24h lorsque le moteur
ne fonctionne pas.
W consommée par la carte = 0,24 x 24 x 12 = 69,1 Wh
2.6 Calculer l'énergie stockée dans la batterie.
REMARQUE : Faire un bilan de l'énergie fournie par le panneau (Wpanneau), l'énergie
consommée par le système (Wconsommée) et l'énergie stockée par la batterie (Wbatterie).
Wbatterie = Wpanneau -W consommée par la carte (Bilan d'énergie pour une journée de 24 h)
Wbatterie = Wpanneau -W consommée par la carte
Wbatterie = 75,6 - 69,1 = 6,5 Wh emmagasinée pour une journée
2.7 Recalculer le temps nécessaire pour recharger la batterie en tenant compte de la
consommation de la carte.
Durée de recharge 
Wénergie_ max i _ de _ la _ batterie
Wenergie_ emmagasin ée _ pour _ une _ journée

84
 12,9 jours
6,5
On remarque que la consommation de la carte est importante et la durée de recharge est
augmentée 12,9 jours au lieu de 10 heures.
ATTENTION : Un oscilloscope permet seulement de relever une tension en
fonction du temps. Le relevé de courant est réalisé à l'aide d'une résistance
mise en série avec le moteur R = 3,3 Ohms. La tension mesurée est
proportionnelle au courant U = R x I
La Résistance est intégrée au pupitre.
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2.8 Relever la courbe imoteur = f(t) à l'aide d'un oscilloscope.(Imprimer le résultat et coller cidessous)
REMARQUE : Pour réaliser cette mesure, mettre directement l'oscilloscope aux bornes des
sorties COURANT MOTEUR.
Les essais seront réalisés pendant la montée et la descente en mode manuel.
I=f(t) pendant la montée
I=f(t) pendant la descente
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2.9 A l'aide des courbes ci-dessus, estimer l'énergie consommée pendant une descente et une
montée.(Déterminer la surface de la courbe et calculer l'énergie)
Nombre de carreau : environ 7,5
0,2
W
 7,5 *
*12  1,5mWh
descente
3,3 * 3600
Nombre de carreau : environ 9
0,2
W
 9*
*12  1,8mWh
montée
3,3 * 3600
2.10 En considérant que le bras fonctionne environ 10 fois par jour (10 montées et 10
descentes).
Déterminer l'énergie consommée par le moteur pendant une journée.
Wmoteur = 10 x (Wdescente + Wmontée)
Wmoteur = 10 x (1,5 .10-3 + 1,8 .10-3)
Wmoteur = 33 mWh
2.11 Calculer l'énergie stockée dans la batterie pendant une journée en tenant compte de la
consommation de la carte et du moteur.
REMARQUE : Faire un bilan de l'énergie fournie par le panneau (W panneau), l'énergie
consommée par le système (W consommée) et l'énergie stockée par la batterie (W batterie).
W batterie = W panneau -W consommée par la carte -Wmoteur
Wbatterie = Wpanneau -W consommée par la carte -Wmoteur
Wbatterie = 75,6 - 69,1 - 33.10-3= 6,47 Wh emmagasinée pour une journée
2.12 Recalculer le temps nécessaire pour recharger la batterie.
Durée de recharge 
Wénergie _ max i _ de _ la _ batterie
Wenergie _ emmaga sin ée _ pour _ une _ journée

84
 13,0 jours
6,47
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2.13 Comparer l'énergie consommée par le moteur et par la carte électronique pendant 24h.
Réaliser une conclusion
On remarque que la consommation du moteur est faible par rapport à la consommation de
la carte électronique. Le système en mode veille consomme beaucoup.
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