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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
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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
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