Pour obtenir un rendement maximal d'énergie , le panneau solaire doit se situer exactement en face de la position du soleil pendant toute la journée . Aussi , il est nécessaire de le fixer sur un support vertical actionné par un système d'asservissement lui permettant d'obtenir le positionnement requit. Le matin , le système démarre en détectant la position du soleil et suit sa position durant la journée. Le soir , l'heure fixée suivant la saison , permet le retour automatique en position initiale. Après le retour , l'alimentation du dispositif de commande est coupée.
      La consommation moyenne du système d'asservissement et de la commande du moteur est de 1.5 wattheure sur
secteur EDF , ce qui est pratiquement insignifiant.
      Le positionnement du panneau sur l'axe honrizontal se fait deux fois par an au moyen d'une seule vis M8 suivant l'inclinaison de l'axe de rotation de la terre .
      La partie mécanique , actionnée par un moteur 12 volts 60 Watts , est en mesure de gèrer le positionnement de plusieurs panneaux . Un moteur d'essuie-glace de moyenne puissance avec réducteur de mouvement convient très bien.
      RENDEMENT D'UN PANNEAU SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE

      L'inclinaison optimale du panneau solaire photovoltaique par rapport au sol est obtenue par la rotation
      du panneau autour de deux Axes ( axe vertical et axe horizontal).

      Si un panneau solaire mobile autour de l'axe vertical testait uniquement le suivi solaire en azimut ,
      au 21 juin de chaque année (solstice d'été) , et au nord-est de la France , le soleil ayant une inclinaison
      de 28 degrés par rapport au sol ,
      le rendement du panneau solaire serait de valeur cos(alpha) = cos(28°) = 0.88 = 88 °/° maxi.
      Au 21 Décembre (solstice d'hiver) , et au Nord de la France , le soleil ayant une inclinaison de
      72 degrés par rapport au sol ,
      Le rendement du panneau solaire serait de valeur cos(alpha) = cos(72°) = 0.37 = 37 °/° maxi.

      Pour un rendement maximal , le rayonnement du soleil doit être constamment orthogonal par rapport
      au plan du panneau.
      Remarque: Les valeurs citées sont relevées au nord-est de la France et pour une latitude de 48 degrés
      environ.

      Contrôle de la position du panneau en azimut :
      Le contrôle de positionnement peut se faire à n'importe quelle heure de la journée . Pour vérification ,
      l'ombre sur le sol , du panneau et son mat ,doit présenter une image symétrique .
      L'ombre du panneau seul , doit représenter au sol , un parallelogramme rectangle.

      Contrôle de la position du panneau en élévation :
      Prendre une latte de 2 mètres en sont milieu . La faire pivoter en élévation . Lorsque l'image de
      l'ombre au sol de la latte passe par un maximum , les rayons du soleil sont perpendiculaires à sa position
      Si le panneau présente la même inclinaison que la latte , les rayons sont orthogonaux au plan du panneau .

TRACKERS OU SUIVEURS DE SOLEIL AVEC DEUX AXES DE ROTATION
UTILISANT UN SEUL MOTEUR

Photo prise à 19.00 heures ( heure été en france Nord EST
l'inclinaison du panneau 120 W est à 22 degrés

** ROULEZ GRATIS **

Production d'Electricté Gratuite pour Réseau électrique Domestique et Recharge de Batteries de Mini-Scooter

      Le réseau électrique domestique alimenté par un panneau solaire permet en outre la recharge de batteries.
      La recharge de la batterie 36 volts du mini-scooter s'effectue avec un chargeur muni d'une fin de charge automatique.
      Le chargeur est branché sur la sortie d'un convertisseur de tension 12 volts C.C./ 220 volts A.C.
      Un signal quasi-sinusoidal convient très bien Le panneau solaire alimente une batterie de 12 volts 360 Ampèreheures
      Le mini-scooter est actionné par un moteur de 450 watts sous 36 volts
      Durée de charge : 3 à 5 heures .
      La puissance absorbée sur la batterie 12 volts pendant la charge est de 62 Watts

1) TRACKER OU SUIVEUR DE SOLEIL AVEC CAPTEUR DE LUMIERE MODELE 1

      On remarque le détecteur de positionnement du soleil fixé au-dessus du panneau.Il est formé par un
      couple de cellules photorésistances [LDR] .

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TYPON echelle 1 = 102 mm. x 175 mm.

Capteur de lumière étanche aux intempéries

      Le capteur comporte une embase en PVC fraisée avec adjonction du 3ème axe et le logiciel DEMOLPTX.EXE page 75
      2 tubes en PVC L= 40 mmm. Diam.ext.=20 mm., diam.int.= 16 mm. usinés avec MAN_LPTX.EXE page 75
      2 capuchons d'étanchéité en plexiglas transparent diam.18 mm.fixés à l'extrémité des tubes
      2 photorésistances LDR diam. 13 mm. montées en série dont un point commun ( liaison avec 3 fils au total )

Disque support des 2 cames :
     
     

      Le disque en PVC diam.46 mm.comporte 24 trous diam. 3mm. . Il est fixé sur un programmateur journalier et permet
      le positionnement des 2 cames
      La came A permet le démarrage de détection de la lumière émise par le soleil entre 7 à 9 heurs du matin.
      La came B détecte la fin du cycle journalier entre 17 et 20 heures et commande le retour automatique en mode rapide
      des panneaux jusqu'à la position du début de détection de lumière pour le jour suivant.

      Le tournage et le perçage du disque a été réalisé par le logiciel DEMOLPTX.EXE page 75 .
      Utiliser la fonction F6 "taillage Automatique " pour le perçage des 24 trous et charger le programme : NB_TROUS.SPE
      Entrer le nombre de trous que vous voulez obtenir : (soit 24 ).
      Lancer le programme de taillage/perçage . L'axe Z doit être connecté au moteur qui actionne la broche . ( voir page 4 ).
     

Programmateur journalier équipé d'une came fixée sur le disque et de contacts NO et NF

     

TRACKER OU SUIVEUR DE SOLEIL AVEC DETECTEUR DE LUMIERE MODELE 2

detecteur identique formé par un couple de cellules photorésistances.

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TYPON echelle 1 = 102 mm. x 175 mm.



      Liste des Composants:

      R1=R2=2.2 K     R3=R6=1K     2 leds 3mm.     2 transistors canal P   IRF9540     2 LDR diam. 10mm.     2 relais 12V. 10 ampères
    2 condensateurs 470 uF 30 volts     Moteur d'essuie glace 12 volts     fusible 5 ampères
     

schéma de principe du circuit de puissance



Les entrées E1 et E2 sont respectivements connectées aux collecteurs des transistors de puissance T1 et T2

2) TRACKER OU SUIVEUR DE SOLEIL AVEC HORLOGE D'UN PRORAMMATEUR JOURNALIER
DEUX AXES DE ROTATION UTILISANT QU'UN SEUL MOTEUR

      - Panneau photovoltaique articulé autour d'un axe vertical et axe horizontal            
- Le mat tournant est en tube acier inoxydable diam. 42.5 mm. hauteur de 1.50 m.
- Le mat intérieur fixe est en tube galvanisé de 1 pouce (diam. 37 mm.).            
- L'Ensemble peut supporter facilement un panneau de 180 watts.                      

     

Photo prise à 19.00 heures ( heure été en france Nord EST
l'inclinaison du panneau 120 W est à 22 degrés

Etude et réalisation

      Principe du système utilisant 2 axes de rotation pour suivre la trajectoire journalière du soleil

      Le panneau solaire doit être constamment dirigé en face du soleil durant toute une journée.
      L'orientation du panneau par rapport à la position du soleil se fera simultanément par la rotation
      d'un axe vertical ( axe du mat ) et une rotation horizontale de l'axe supportant le panneau.
      On utilisera un programmateur journalier dont la précision temporelle est largement suffisante
      pour gèrer la rotation journalière du panneau durant de longs mois.

      ROTATION AUTOUR DE L'AXE VERTICAL.
      Le cycle de rotation du mat supportant le panneau photovoltaique démarre à 8 heures du matin et se termine
      à 20 heures du soir. L'horloge sera programmée pour effectuer un état haut (220 volts A.C.) toutes les 30 minutes.
      Ce qui doit correspondre à une rotation du mat de 7.5 degrés dans le sens horaire.Soit 24 signaux
      durant les 12 heures. (180°/24= 7.5°) . L'erreur maximale angulaire obtenue est de + ou - 3°45'.
      Ce qui nous donne un rendement minimal en azimut de cos.(3°45') = 0.997 * 100 = 99.7°/°

      La sortie du moteur d'essuie-glace doit effectuer 1/4 de tour à chaque impulsion de l'horloge
      moyennant utilisation de 4 capteurs fixés sur l'axe moteur.Un jeux de roues dentées de 8 dent/ 96 dents
      permet en outre une réduction de 1/12 de tour sur le mat.

      ROTATION AUTOUR DE L'AXE HORIZONTAL.
      Le panneau solaire pivote autour de l'axe horizontal au moyen d'une liaison par tringle à un point fixe
      orienté plein sud .
      Le rapport entre la distance du point fixe à l'axe du mat et la longueur de la tringle à coulisse règlable ,
      détermine la position du panneau par rapport au soleil et permet de suivre sa trajectoire journalière.

      A 8 heures du matin , l'angle d'élévation perpendiculaire au plan du panneau est minimale , puis croît , atteind une valeur maximale
      vers 14 heures , ensuite décroît à nouveau jusqu'à 20 heures.
      Voir image ci-dessus.

      Pour passer de l'heure solaire vraie ( heure des cadrans solaires ) à l'heure de la montre ,
      il faut appliquer une correction . Ajouter 1 heure en hiver ou deux heures en été (france)
      Lorsqu'il est midi au cadran le soleil est plein Sud, au plus haut de sa course journalière
      (c'est vrai approximativement).           ( extrait de " heure du cadran et heure de la montre " )

      Fonctionnement du cycle:

      L'impulsion produite par l'horloge sera considérée comme la variable d'entrée (a) autorisant le départ
      du cycle permettant d'actionner le moteur dans le sens des aiguilles d'une montre.
      L'arrêt du moteur se fait par l'appui du contact N.O du fin de course à chaque 1/4 de tour.
      Ce fin de course est considéré comme la variable d'entrée (b).
      Bien que (b) restant appuyée , une nouvelle impulsion venant de l'horloge permet le démarrage du moteur
      pour effectuer un 1/4 de tour suivant et ainsi de suite.La fin des cycles successifs se termine par l'appui
      du fin de course (c) actionné par la came fixée sur l'axe vertical .
     
      Ce qui nous conduit à une logique séquentielle et non combinatoire représentée par la matrice primitive
      ci-dessous.





      LECTURE DE LA MATRICE PRIMITIVE :

      Etape 1 :   Le contact (a) est au repos et le contact (b) est appuyé : <===> Le moteur est à l'arrêt
      Etape 2 :   Implusion horloge (a) est actif et (b) reste appuyé :   <===> Le moteur tourne en sens horaire
      Etape 3 :   Le contact (a) reste actif et le contact (b) est relâché : <===> Le moteur continue à tourner
      Etape 4 :   Le contact (a) reste actif et le contact (b) est à nouveau appuyé : <===> Le moteur s'arrête
      Etape 5 :   = Etape 1 ( le cycle recommence ) le contact (a) inactif (état bas de l'horloge pendant 15 minutes)
      et le contact (b) reste appuyé : <===> Le moteur reste à l'arrêt
      Le cycle passe à nouveau à l'étape 2 et moteur redémarre et tourne , ainsi de suite ......

      MATRICE REDUITE :

      La matrice primitive nous permet de superposer les étapes compatibles , ce qui nous conduit
      à une matrice réduite en 2 lignes. On utilisera ainsi qu'une mémoire x=X

      TABLEAU DE LA MEMOIRE (X).

      L'asociation des cases compatibles nous permet d'obtenir 2 groupements de cases et lire
      dans ce tableau de karnaugh une équation simplée de la mémoire X.  Soit   X = /b + a.x
      Les états stables (cerclés) peuvent être reportés dans la colonne X de la matrice primitive pour
      mieux visualier le fonctionnement du système à l'aide d'un schéma electrique.

      TABLEAU DU RELAIS DE PUISSANCE (R)

      Le report des états stables du relais de puissance faisant tourner le moteur dans le sens des aiguilles d'une montre
      dans le tableau de karnaugh correspondant nous permet d'associer les cases compatibles et d'effectuer
      2 groupements et en déduire l'équation simplifiée du relais , Soit :  R = /b + a./x


      SCHEMA ELECTRIQUE DE SIMULATION POUR VERIFICATION DES EQUATIONS




      SCHEMA CELLULAIRE CORRESPONDANT :

     


      SIMULATION DU CYCLE :

      La simulation du cycle s'effectue par le contrôle de l'état de la LED .
      Une impulsion sur le contact (a) , la LED s'allume et représente la rotation continue du moteur.
      L'appui sur le contact (b) représente l'activation d'un des 4 fin de course , la sortie du réducteur
      du moteur s'arrête après avoir effectué un 1/4 de tour.
      L'ensemble complet de la partie électronique est figuré par la planche montrant le circuit imprimé coté composants: SOLAIREC.JPG
      La partie de commande peut conserver le contact N.O.(a) pour y effectuer une commande manuelle accelérée
      et faire tourner le panneau dans le sens de déplacement du soleil.Cette partie se situe à l'intérieur
      de l'habitation alors que la partie opérative comprenant le moteur , les 4 fin de course (b) et le réducteur ,
      se situe dans un boitier étchanche aux intempéries à l'extérieur.

   

      carte de commande coté composants



Liste des Composants:
      2 diodes 1N 4007     1 led 3mm.     1 transistors canal N   BUZ11       2 relais 12V. 10 ampères     1 relais 800 ohms
    2 condensateurs 2200 uF 30 volts     Moteur d'essuie glace 12 volts     fusible 5 ampères     1 fusible 0.1 ampère     1 Pont 1 Ampère

Cliquer [ ICI ] , puis sur l'icône ,en bas à droite de l'image, pour l'agrandir

typon coté pistes 102 mm. x 175 mm.


     
schéma de principe du circuit de puissance



L'entrée E1 est connectée au collecteur du transistor de puissance T1 BUZ11
        L'entrée E2 commande le retour du panneau solaire en fin de journée .                  
  E2 est connectée au contacteur N.O. du programmateur journalier via
        un fin de N.F.1 actionné par une came fixée sur l'axe du mat. (voir schéma général).

      Partie commande située à l'intérieur de l'habitation.

      - Programmeur équipé d'une seule came en plexi.transparent. Les contacts N.O.sont au repos le jour , appuyés la nuit
      - Le programmateur fournit un état haut 220 Volts A.C. toutes les 30 minutes au boîtier de commande                        




PARTIE OPERATIVE à L'EXTERIEUR

transmission par courroie souple au pas de 5 mm.





SCHEMA GENERAL



La came sur l'axe moteur appuie successivement les capteurs (b) à chaque 1/4 de tour.                                  
La came située sur l'axe du mat appuie le fin de course N.F.1 au retour du panneau à 20 heures                    
Elle appuie le fin de course N.F.2 si il y a dépassement accidentel pour éviter une rotation complète du mat.
Dans ce cas , appuyer les poussoirs de dévérouillage manuel et de commande manuelle de retour.                

Sur le programmateur journalier , la came appuie les deux contacts N.0. le soir à 20 heures et assure le      
retour rapide du panneau à sa position de départ. Le matin suivant à 8 heures ,la came relâche les contact
et lance le départ d'un nouveau cycle journalier.
La commande manuelle permet de positionner le panneau solaire le mettant en "drapeau" , position offrant
une résistance minimale au vent en cas de fortes intempéries.

Le panneau pivote autour des deux axes par la liaison de l'extremité du panneau à la base du mécanisme
au moyen d'une tringle dont la longueur est réglable suivant la saison. Voir la photo ci-dessus.                    


SCHEMA DU MAT TOURNANT

Option pour panneaux photovoltaiques supérieurs à 180 watts

      Pour les panneaux dont le poids est supérieur à 20 kg. , il est souhaitable de réduire la vitesse de
      rotation du mat.
      Dans ce cas , on ajoute un réducteur à engrenage intermédiaire entre la sortie ( 8 dents) du moto-réducteur
      et la roue fixée sur le mat ( 96 dents ).
      A chaque impulsion , le moteur doit faire une rotation complète au lieu d'un quart de tour.
      On utilisera un seul capteur (b) au lieu de quatre capteurs (b) , auparavant.
      La réduction totale à engrenage est dans ce cas , 1/48 au lieu de 1/12 ,
      Soit : ( 8 x 12 ) / 48 x 96 ) = 1 / 48

Actionneur pour commande de deux mats tournants

Image du mat moteur sans couvercle du boîtier

      Cette option comprend le réducteur à engrenage cité et multiplie le couple du mat par quatre.
      Dans ce cas , on utilise qu'un seul capteur (b) et la sortie du moteur essuie-glace fait
      une rotation complète à chaque impulsion produite par l'horloge du système de commande
      La poulie à gorge entraine le second mat par un cable souple de 3 mm.
      Chaque mat peut supporter un panneau photovoltaique de 180 W.
      En cas de très fortes intempéries , la commande générale doit être mise à l'arrêt ,
      les deux panneaux orientés dans le sens du vent.(en position drapeau)
      Le mat tournant recepteur doit être muni d'un système de blocage.

COUPLE DE MATS TOURNANTS



photo prise à 18.00 heures

      Les deux panneaux sont identiques et situés à la même hauteur .
      La distance entre les deux mats doit être suffisante pour ne pas produire ,
      même partiellement , de l'ombre sur l'un ou l'autre des panneaux .



DELESTAGES AUTOMATIQUES


1) DELESTAGE AUTOMATIQUE DU CURCUIT D'ALIMENTATION PAR BATTERIES

Typon correspondant : échelle 1 = 12.53 x 5.90 cm




      Si le réseau domestique est équipé en outre d'un réfrigérateur , il est conseillé d'utiliser
      un dispositif de délestage du circuit d'alimentation des batteries lorsque la tension de celles-ci est inférieure à 11 volts .
      Le système de délestage est réglable de 10.8 volts à 12 volts par le potentiomètre AJ. de 47 Kohms
      En cas d'une décharge de batterie inférieure à la tension règlée , le délestage du circuit
      batterie se fait automatiquement et commute le circuit domestique au réseau principal.
      Le délestage automatique est instantané et se fait sans rupture d'image de la télévision en marche
      Une action manuelle sur le relais de puissance bistable ou utilisation du délestage automatique
      du réseau EDF qui suit , rétablit le circuit d'alimentation batterie .



2) DELESTAGE AUTOMATIQUE DU RESEAU PRINCIPAL



typon correspondant : échelle 1 = 12.53 x 5.90 cm




      Lorsque la batterie 12 volts est convenablement rechargée par les panneaux solaires , le circuit
      domestique est automatiquement commuté sur l'alimentation par batterie et déleste le réseau principal
      Le règlage de la tension optimale par l'ajustable AJ. 47K peut se situer entre 12.6 volts et 13.8 volts
      Remarque :
      Si les deux dispositifs de délestage sont utilisés , le second peut être directement alimenté par le premier
      Dans ce cas , l'alimentation de la seconde carte se fait à partir de la sortie du régulateur 7815
      Une seule batterie 18 volts 7AH et son circuit de maintien en charge sont utilisés via DZ12 et DZ9
      Les composants d'alimentation de la seconde carte sont donc inutiles. (transformateur 220V/2 x 6 volts et redresseur )

** Construction d'un régulateur de Charge pour panneaux solaires 12 Volts 8 Ampères **

      Le panneau solaire se connecte entre les bornes A et B
      Le voltmètre qui vérifie la tension de référence (vref) n'est pas indispensable ainsi que l'ampèrementre (A)
      Le règlage de la tension de fin de charge se fait par le potentiomètre P
      En fin de charge , règlée à 13.80 volts maxi , la LED clignote
      La reprise de charge se fait automatiquement lorsque la tension de la batterie est à 13.00 volts

typon : échelle 1 = 60 mm. x 60 mm.



typon correspondant

** Construction d'un régulateur de Charge avec MLI ( PWM) 1.5 volts à 12 Volts - 0.1 à 4.5 Ampères **

typon echelle 1 : 10.3 cm x 5.63 cm



      Le règlage en intensité s'effectue avec Aj ou un potentiomètre
      Intensité de charge pour une batterie de 1000 mA est de 1000/10 = 100 milliAmpères
      Intensité de charge pour une batterie de 45 AH est de 45/ 10 = 4.5 Ampères
      Le règlage de la tension de fin de charge ( vref) de la batterie s'effectue avec P








      Logiciels et programme utilisés pour l'usinage de la partie mécanique.
      Voir lien en bas de page

      DEMOLPTX.EXE     Voir Lien ci-dessous
      MAN_LPTX.EXE
      TAILLE.EXE
      NB_TROUS.SPE

      Remarque :   Les logiciels téléchargés doivent se situer dans un dossier commun
                            Possibilité d'écrire de nouveaux programmes compatibles à DEMOLPTX.EXE ou DEMO_863.EXE
                            avec "programmation" en page 5



Usinage de l'emporte-pièce pour découpe du joint d'étanchéité du mat Diamètre 52 mm. INOX

L'emporte-pièce est en alliage d'aluminium . Découpe le joint dans un plan en caoutchouc synthétique de 3 mm.
Le logiciel utilisé est MANU_LPTX.EXE . Les paramètres du cône sont: axe X = - 4 ; axe Y = +1 Diamètre intérieur
de l'emporte-pièce = 36 mm. = Diamètre intérieur du joint pour le mat en inox Diamètre 36 mm.


     

     

taillage du pignon 8 dents pas = 5mm. fixé sur l'arbre du moteur essuie_glace





      taillage de la roue dentée fixée sur le mat en tube inoxydable





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