TP 15

Détermination du sens de rotation du panneau solaire Tourne Seul

Avant de commencer le TP notez dans votre agenda le travail à faire pour la prochaine séance :

1 - Réviser et éventuellement terminer ce TP

2 - Préparer le prochain TP en apportant et en ayant en tête tous les pré-requis

Mise en situation et objectifs du TP

Ce TP a pour but de découvrir la prise de mesure de courant et de tension sur le panneau solaire, puis de valider une solution pour automatiser la rotation du panneau en utilisant un microcontrôleur PIC programmé avec Flowcode.

Ce TP est structuré en 3 parties pour lesquelles le temps de travail conseillé est le suivant :

Partie

Durée conseillée

PARTIE 1 : Prise de mesure sur le système réel

1H00

PARTIE 2 : Programmation d'un microcontrôleur PIC sur la carte

1H00

PARTIE 3 : Programmation d'un microcontrôleur PIC dans Proteus

1H00

Il vous appartient de gérer le temps ET de posséder les pré-requis afin de terminer le TP dans la séance

Travail demandé

Rappels :

Vous devez arriver en TP en ayant en tête tous les pré-requis et en ayant fait à la maison tout le travail préparatoire de révision.

Toutes les réponses (mesures, schémas, courbes, algorigrammes, explications, grafcet, logigrammes, chronogrammes, tableaux, solutions, etc.) ne rentrant pas sur les photocopies du sujet sont à rédiger sur votre cahier marque-tout à la page de ce TP. A la fin du TP vous ne repartirez qu'avec ce que vous avez rédigé. A la veille de l'épreuve pratique du bac vous n'aurez que votre cahier marque-tout pour réviser tous les TP et leurs solutions.

PARTIE 1 : Prise de mesure sur le système réel (durée conseillée : 1H00 )

Vous rédigerez toutes les réponses de cette première partie sur un compte rendu personnel à conserver dans le but de le réviser ultérieurement.

Important : lorsque vous allez chercher du matériel dans les tiroirs en libre service veuillez lire et appliquer les nouvelles consignes de rangement indiquées dans les tiroirs "Appareils de mesure" et "Cordons souples".

Avant de commencer le TP :

demandez la clé de contact au professeur afin de pouvoir simuler le démarrage du camping car

ouvrez la trape à l'arrière du panneau puis branchez le panneau sur la borne + de la batterie

prenez le dossier technique du panneau placé verticalement à gauche de la batterie

allez cherchez un ampèremètre orange 38XR de 2 cordons souples de 1 M (un ROUGE et l'autre NOIR) dans les tiroirs

prenez connaissance des actions à effectuer en fin de séance (encadré en bas de cette page) et pensez à les réaliser avant de partir

1 - 1 - A l'aide d'un ampèremètre orange 38XR (sur le calibre 10 A) et de 2 cordons souples de 1 M (un ROUGE et l'autre NOIR), relevez sur le panneau solaire le courant consommé par les différents moteurs lors des 3 actions suivantes :

Mouvement de rotation dans le sens "Azimut"

Mouvement d'"inclinaison" lorsque le panneau se lève

Mouvement d'"inclinaison" lorsque le panneau se baisse

REMARQUE :

pour mesurer le courant consommé par un moteur du panneau solaire il faut brancher l'ampèremètre en série avec le moteur, entre les 2 bornes noires du moteur à la place du connecteur noir en U

pour connaître la procédure permettant de piloter les moteurs en "Commande manuelle" consultez l'algorigramme page 12/17 du "Dossier technique de la solution didactisée" du panneau solaire

pour piloter le panneau en mode manuel :

positionnez l'interrupteur rotatif "clé de contact" sur 0

positionnez l'interrupteur rotatif "carte" sur CLAVIER

positionnez l'interrupteur placé sous le clavier vers la gauche

utilisez le clavier de gauche possédant le bouton VAL

1 - 2 - Le courant consommé par le moteur d'inclinaison est-il le même lorsque le panneau se lève et se baisse ? Si oui, pourquoi ? Si non, pourquoi ? (en clair on vous demande ici d'argumenter votre réponse sans vous contenter de répondre OUI ou NON)

1 - 3 - Quelle est la consommation (en ampère) moyenne des moteurs du panneau solaire ?

1 - 4 - D'après sa plaque signalétique, quelle est la capacité (en ampère heure) de la batterie alimentant les moteurs du panneau solaire ?

1 - 5 - En déduire la durée (en heure) pendant laquelle une batterie pleine peut alimenter les moteurs.

1 - 6 - A l'aide du Chronomètre (programme disponible sur le bureau de Windows ou à télécharger sur Nessi dans le Centre de téléchargement) mesurez la durée (en secondes) d'un mouvement "Azimut" complet (d'est en ouest puis d'ouest en est) et d'un mouvement d'"inclinaison" complet (de bas en haut puis de haut en bas).

1 - 7 - On appelle "cycle" un mouvement Azimut complet (aller/retour) suivi d'un mouvement d'inclinaison complet (aller/retour). Quelle est l'énergie (en joule) nécessaire pour alimenter le panneau pendant 1 cycle ?

1 - 8 - En partant du principe que l'ensemble des mouvements du panneau au court d'une journée ne dépassera jamais 1 cycle (mouvement de retour en position du soleil levant compris), déduisez de cette première partie le nombre de jours pendant lesquels une batterie pleine pourait alimenter l'automatisation du panneau solaire.

PARTIE 2 : Programmation du panneau solaire en utilisant un microcontrôleur PIC (durée conseillée : 1H00)

On considère dans cette partie que le panneau solaire est équipé de 2 capteurs de lumière de type LDR : un capteur Gauche et un capteur Droit.

Si la lumière reçu sur le capteur gauche est supérieure à la lumière reçu sur le capteur droit alors le panneau doit tourner vers la gauche afin de se repositionner face au soleil.

Si la lumière reçu sur le capteur droit est supérieure à la lumière reçu sur le capteur gauche alors le panneau doit tourner vers la droite afin de se repositionner face au soleil.

Sur la carte de développement PIC on utilisera la LDR et le potentiomètre RV3 comme capteur de lumière :

la LDR représente le capteur GAUCHE

le potentiomètre RV3 représente le capteur DROIT

L'afficheur LCD de la carte doit afficher à tout moment un des 3 messages suivants en fonction de la position du soleil :

Soleil à gauche

Soleil en face

Soleil à droite

Rappel : le soleil est considéré face au panneau lorsque la différence entre la lumière arrivant sur le capteur gauche et sur le capteur droit est "relativement faible".

la tension délivrée par la LDR (et proportionnelle à la lumière arrivant sur le capteur gauche) sera convertie en numérique dans une variable GAUCHE de type octet (nombre entier sur 8 bits)

la tension délivrée par le potentiomètre RV3 (et proportionnelle à la lumière arrivant sur le capteur droit) sera convertie en numérique dans une variable DROITE de type octet (nombre entier sur 8 bits)

on considère que le panneau est en face du soleil si la différence entre les valiables numériques GAUCHE et DROITE est inférieure à 20.

L'ordre de mise en rotation du panneau sera indiqué par le microcontrôleur par le clignotement (à 250 mHz) d'une LED connectée sur le port A :

Si la LED A3 clignote alors le panneau est en train de trourner vers la GAUCHE

Si la LED A4 clignote alors le panneau est en train de trourner vers la DROITE

Les LED A3 et A4 doivent s'éteindre pour indiquer que le panneau solaire est immobile

Proposez et validez (valider signifie tester toutes les possibilités et faire la preuve que votre solution fonctionne correctement) dans Flowcode une solution répondant au précédent cahier des charges pour détecter la position du soleil. Transférez puis testez votre solution sur la carte de développement PIC.

PARTIE 3 : Programmation du panneau solaire en utilisant un microcontrôleur PIC dans Proteus (durée conseillée : 1H00)

On réalise maintenant le montage suivant dans Proteus, utilisant un microcontrôleur PIC 16f88, un afficheur LCD LM016L, et 2 capteurs de lumière TORCH_LDR de type LDR :

Description du montage :

le microcontrôleur utilisé est un pic16f88

l'afficheur LCD LM016L est connecté sur le port B du PIC

le capteur LDR de gauche envoie une tension variable sur l'entrée analogique A0 du port A du PIC

le capteur LDR de droite envoie une tension variable sur l'entrée analogique A1 du port A du PIC

les deux résistances limitant le courant dans les LDR ont une valeur de 10 kilo ohms

afin de désactiver le RESET la borne 4 du PIC est reliée à +5V (la borne 4 est la RESET, actif au niveau bas)

Concernant le câblage de l'afficheur au PIC :

Comme l'indique la connexion du LCD dans Flowcode, RS est reliée à B4 et E à B5.

Les 4 bits de données (B0 à B3 côté PIC) seront reliées aux entrées D4 à D7 sur l'afficheur LCD

Les 4 entrées de données D0 à D3 de l'afficheur peuvent rester non connectées

VSS et R/W sont reliées à la masse

VDD qui est la borne d'alimentation de l'afficheur est reliée à +5V

Travail demandé :

Réalisez dans Proteus le montage ci-dessus, puis proposez dans Flowcode un algorigramme affichant un des 3 messages suivants en fonction de la position du soleil (les conditions de détection étant les même que pour la partie 2) :

Soleil à gauche

Soleil en face

Soleil à droite

Validez votre solution dans Proteus et faite-la évoluer en cas de dysfonctionnements constatés.

Le but n'est pas d'obtenir la solution finale immédiatement et sans effort, mais c'est au contraire de tendre vers une solution fonctionnelle (sans forcément l'atteindre vraiment) qui ne peut être que le fruit d'un travail de recherche intensif.

Améliorez votre montage sous Proteus en ajoutant le moteur azimut du panneau solaire, puis proposez une solution de câblage (entre le PIC et le moteur) et de programmation (dans Flowcode) afin que :

le moteur tourne dans le sens trigonométrique lorsque le panneau se déplace vers la droite

le moteur tourne dans le sens horaire lorsque le panneau se déplace vers la gauche

A la fin de la séance :

* rangez les cordons et le multimètre à leur place

* remettez le panneau en position initiale (FERM+VAL)

* débranchez le + de la batterie afin qu'elle ne se vide pas

* replacez le dossier technique à gauche de la batterie

* refermez entièrement la trappe à l'arrière du panneau

* rendez la clé de contact au professeur

* rangez votre compte rendu afin de le retrouver un jour !

Retrouvez d'autres TP sur le site ressource

www.gecif.net