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Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe



  1. #1
    raphfac

    Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bonjour, bonjour

    Après moults et moults expériences, l'idée de monter un panneau solaire d'environ 15-20 Wc ( le récepteur que je veux alimenter doit pouvoir fonctionner à 6W) sur un système traqueur de soleil est revenue sur le devant de la scène.

    En effet, si en théorie les gains en irradiation sur un lieu donné varient de 30 % sur une journée selon l'orientation du panneau PV ( normal au soleil ou Sud inclinaison optimale ), et qu'on travaille avec un panneau au rendement de 15 %, on devrait gagner au final 5% de production électrique, ce qui à l'origine m'avait dissuadé d'envisager cette solution.
    Cependant, en reprenant mes tests en couplant cette fois-ci Panneau/Batterie/Système embarqué, j'ai réalisé aussitôt que ce qui était vrai dans la théorie ne l'était pas dans la pratique. En gros, sur une charge adapté, l'orientation du panneau à un impact énorme sur le transfert de puissance.

    Ainsi, avec le panneau amorphe 6Wc à ma disposition aujourd'hui je mesurais ce matin à 9 heure une différence d'un rapport 10 entre mon panneau fixé à 36° ( angle optimal à l'année sur le site de mes études ) orienté plein Sud et le même Orienté à l'Est donc face au soleil. Bien sur à mesure que le soleil se rapproche du Sud l'écart se resserre mais sur une journée complète je n'ai pas encore pu effectuer de mesure mais je pense qu'avec un simple système traqueur de longitude solaire, on peut gagner plus de 30 % à l'année. Avec un système traqueur longitude latitude probablement un peu plus.

    Je cherche à optimiser un système isolé qui doit être aussi compact que possible. Un système traqueur pourrait donc dans cette optique la me faire gagner 30% de surface. Pas si mal ^^.
    Mais il y a un soucis. travaillant sur un système nécessitant de très faibles puissances, le risque est de consacrer les gains effectués grace au tracking à l'alimentation du moteur(un moteur pas a pas de petite taille consomme déja près de 5w apparemment). Ce qui serait une ineptie ...

    Je suis complètement novice et manque de repères dans ce domaine( les moteurs pas a pas). Auriez vous une idée des dimensions, consommations, prix, références, etc ... D'un moteur pas a pas a un axe(pour l'instant) capable de mouvoir un panneau solaire d'environ 40cm*40cm, soit environ 2kg.

    J'ai déja songé à un moyen de limiter la consommation
    d'un tel moteur. Au lieu de le faire fonctionner en continu, pourquoi ne pas le faire travailler par impulsions brèves toutes les heures par exemple, ou demi heure pour le replacer face au soleil.
    Ainsi on ne perd que très peu des atouts du traking tout en diminuant la consommation du moteur. Une telle idée vous parait -elle envisageable ?

    Pour ce qui auront lu jusque ici,merci, et aux autres aussi d'ailleurs ^^
    _________________
    Raphaël Malavieille

    -----


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  3. #2
    f6bes

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bj rà toi,
    Effectivement c'est une abberration de vouloir faire un suivi PERMAMENT.
    Cela ne se justifie que pour un suivi de télescope. Là n'est pas le cas.
    Donc un repositionnement tout les 1/4 d'heure, demi heure est suffisant.
    De plus un suivi PERMANENT impose une démultiplication TRES importante (1 tour/ 24 heure).
    Un suivi toute les demi/heure n'impose pas une telle démultiplication. On peut choisir sa démultiplication à sa guise ce qui simplifie parfois les recherches de démultiplicateur.

    A+
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  4. #3
    raphfac

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bonjour a toi f6bes, et merci de comprendre mes ambitions ^^.
    Jusqu a présent on m'a toujours dirigé vers des moteurs d'horloge par exemple sans prendre en compte le caractère non optimisé de cette démarche.

    Aurait tu une idée d'où je pourrais me procurer un moteur pas a pas et un démultiplicateur adapté à mon système?

  5. #4
    PA5CAL

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bonjour

    Pour quelle raison veux-tu utiliser un moteur pas-à-pas ?

    S'il s'agit de commander directement la position du panneau, alors ce n'est pas forcément le meilleure solution.

    En effet, en l'absence d'un système de contrôle, rien ne garantit que la position réelle obtenue par le seul pilotage électrique corresponde à la position désirée. La charge pouvant varier énormément (vent important, oiseaux perchés sur le panneau, etc.), des pas peuvent «sauter» durant la phase de fonctionnement, voire durant la phase de repos. Le repérage de la position initiale est également problématique.

    Il faut donc rajouter au mécanisme un capteur de position ou un système d'indexation, ce qui fait perdre tout l'intérêt du moteur pas-à-pas pour le contrôle du positionnement. Et dans ces conditions, presque n'importe quel autre type de moteur (moteur continu, notamment) pourrait finalement convenir.


    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 09/09/2009 à 15h53.

  6. #5
    Qristoff

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bonsoir,
    J'ai déja songé à un moyen de limiter la consommation
    d'un tel moteur. Au lieu de le faire fonctionner en continu, pourquoi ne pas le faire travailler par impulsions brèves toutes les heures par exemple, ou demi heure pour le replacer face au soleil.
    le probléme est que tous les moteurs sans réducteurs, ne présentent aucun couple résistant s'ils ne sont pas alimentés ! (moteurs PaP compris) donc comme l'a dit PA5CAL, un coup de vent ou un oiseau qui passe et le panneau bouge.
    Je pense que le mécanisme d'horlogerie n'est pas si bête ! (mais pas forcément plus facile à mettre en oeuvre... t'as regardé du coté des pendules comtoises ?
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    f6bes

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    BJr à vous,
    Je ne pense pas qu'il soit TRES judicieux d'avoir l'axe de sortie "moteur" en entrainement direct sur l'axe à faire tourner. Le moteur est généralement PETIT (son axe itou) et la "mécanique " à entrainer (axe de rotation du sytéme) est autrement plus conséquente.
    Donc un syéteme "réducteur" de qualité (mécanique) s'impose.
    Moyennant quoi les "coup de vent" et autres sont quasiment jugulés.
    Bien sur les pignons de modélisme en plastique à 6 sous n'ont pas leur place içi !

    Bonne journée
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

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  10. #7
    raphfac

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Citation Envoyé par Qristoff Voir le message
    Bonsoir,
    le probléme est que tous les moteurs sans réducteurs, ne présentent aucun couple résistant s'ils ne sont pas alimentés ! (moteurs PaP compris) donc comme l'a dit PA5CAL, un coup de vent ou un oiseau qui passe et le panneau bouge.
    Tu as raison je prends note, j'avoue ne pas y avoir pensé.maintenant,comme le fait remarquer f6bes, installer des réducteurs n'est pas impossible non plus.
    Si il arrive aux moteurs pas a pas de sauter en cas de perturbations alors effectivement je perds tout les avantages de cette technologie, alors peut-être qu'opter pour un moteur à courant continu et donc asservi en position est une meilleure solution.

  11. #8
    PA5CAL

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    L'utilisation d'un réducteur et d'un mécanisme robuste me paraissait évident.

    Mais à moins de surdimensionner le moteur pas-à-pas (ce qui n'est pas conseillé si l'on ne veut pas avoir de casse), ça n'empêche pas ce dernier de pouvoir sauter des pas.


    De toute façon, je pense qu'avant de choisir le moteur et le réducteur, une étude mécanique sérieuse (chiffrée) s'impose.

    Il faut notamment fixer :
    - les efforts courants auxquels le mécanisme devra s'opposer à l'arrêt et en mouvement,
    - le moyen de maintenir couramment le mécanisme en position en l'absence de mouvement, sans dépenser d'énergie,
    - les efforts exceptionnels auxquels le mécanisme devra résister sans pouvoir avancer ou rester en position, mais sans rompre,
    - le moyen de mesurer et de rattraper la différence entre la position obtenue et la position désirée...

  12. #9
    f6bes

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    BJr Raphfac,
    Regarde cette discussion:
    http://forums.futura-sciences.com/el...r-solaire.html
    A+
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  13. #10
    Fanch5629

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bonjour.

    Je me souviens d'avoir bricolé un tracker de ce type quand j'étais jeune avec des pièces de mécano, à une échelle réduite par rapport au besoin exprimé ici.

    Le moteur était un moteur à courant continu à deux balles récupéré sur un jouet. Il était alimenté en tension réduite pour tourner assez lentement. Il entraînait un plateau tournant par une courroie avec une démultiplication assez forte. L'asservissement était fait par une logique à relais commandés par deux photodiodes et transistors.

    Le bazar ne servait à rien mais était capable de suivre une lampe torche que l'on déplaçait en gardant le faisceau pointé sur les photodiodes. Quand le soleil était apparent, cela marchait aussi.

    Le pointage n'était pas ultra précis (mais est-ce bien nécessaire) et la consommation statique était celle du peu d'électronique employée.

    Pour aller plus loin dans la direction du tracking solaire, il aurait fallu deux choses, je pense:

    1 - faire évoluer l'électronique pour prendre en compte les fluctuations de luminosité ambiante et adapter la sensibilité des détecteurs à photodiode

    2 - trouver un système de retour automatique à l'est du plateau tournant (contacts de fin de course ?)

    Cela dit, et après réflexion, je ne pense pas qu'il soit possible de se passer complètement d'un système d'horlogerie (méca ou élec). Les photodiodes sont assez directives. Trop dépointé après un épisode nuageux (donc sans asservissement), le système risque de ne pas être capable de se récupérer au retour du soleil. D'autre part, le retour automatique à l'est par fin de course ne me paraît pas fiable : il faut que le système soit asservi jusqu'à action sur le fin de course et cela ne me paraît pas garanti dans tous les cas possibles de couverture nuageuse.

    Bonnes cogitations, donc, et au revoir.

    F.

  14. #11
    f6bes

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Franch 5629,
    Il suffit donc de se passer d'une "poursuite" à base d'opto et faire un suivi "théorique" sur 12 heures, mais impose une alimentation permanente avec démulti.
    On "suit" la marche théorique du soleil, nuage ou pas .On est sur d'etre sur le "meme trajet" horaire.

    Les 12 heures suivantes retour à la case départ.
    On ne se pose pas de question par cette méthode.... la terre va toujours à la meme vitesse !
    A+
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  15. #12
    Fanch5629

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bonjour, f6bes.

    Je ne faisais que relater une expérience personnelle en rapport avec la discussion en cours (du moins je le crois).

    Il est bien évident qu'une rotation héliosynchrone par incréments de quelques degrés est la solution la plus simple. Le tout est de trouver le mécanisme idoine le plus simple, le moins cher, le moins gourmand en énergie, etc.

    Ca pourrait faire l'objet d'un concours ...

    Cordialement,

    F.

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  17. #13
    f6bes

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Citation Envoyé par Fanch5629 Voir le message

    Ca pourrait faire l'objet d'un concours ...
    Bsr à toi,
    Tiens ça c'est une idée.
    Pourquoi pas recycler une "comtoise" avec ses poids et son balancier!
    Reste à créer un entrainement mécanique et c'est pas ....énergivore.

    Bonne soirée
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  18. #14
    Qristoff

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Pourquoi pas recycler une "comtoise" avec ses poids et son balancier!
    il y en a qui y ont pensé au post #5, déja !
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  19. #15
    raphfac

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Citation Envoyé par Qristoff Voir le message
    il y en a qui y ont pensé au post #5, déja !
    Comme quoi les grands esprits se rencontrent^^, c'est tout de même fou ça, surtout pour moi qui n'avait jamais entendu parler de Comtoise...

    Pour ma part, je suis vraiment pour un suivi théorique héliosynchrone qui me paraît plus fiable, d'autant plus que la bécane embarquée est suffisamment maligne pour gérer et actualiser les coordonnées du soleil sur plusieurs années.

    A la base je pensais à un moteur pas à pas pour sa fiabilité au positionnement sans besoin de boucles de retours, d'autant plus que d'après mon expérience, +ou- 5° d'erreur n'affecte pas l'efficacité d'un système traqueur, donc un moteur pas à pas de seulement 50 pas me suffirait même. Lorsque le soleil est levé, toutes les demi heures un pas, la nuit : retour en une fois à la position initiale du soleil le lendemain matin. 24 impulsion par jour (en gros), plus un retour à la base: économe a priori non ?

    Vous avez mis en avant des problèmes propres à cette idée:
    Sans alimentation pas de couple résistant. Une crémaillère pourrait-elle suffire?
    Un moteur pas à pas peut sauter et dériver avec le temps soumis aux intempéries? Je pensais que l'atout des moteurs pas à pas étaient la fiabilité de leur position, êtes-vous sur ?
    Un moteur à courant continu, pourquoi pas. Mais l'asservissement en position ne consomme-t-il pas beaucoup d'énergie ?

    Je dois vous avouer qu'à la base je voyais le problème assez naïvement et pensait pouvoir trouver une solution utopique quasiment non énergivore, grâce à vous je suis revenu sur terre donc merci pour votre aide, passé et future.

  20. #16
    Fanch5629

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bonjour.

    Voir du côté des motoréducteurs, avec ou sans vis sans fin.

    A partir d'un certain rapport de démultiplication, les réducteurs sont irreversibles : freinage assuré en absence d'alimentation.

    Pas besoin d'asservissement, il suffit de contrôler le nombre de tours que fait le moteur à chaque mise en route pour garantir un incrément angulaire constant à la sortie.

    Je regarderais du côté du modélisme aéro ou naval pour les éléments.

    Un peu d'électronique, genre PIC, pour gérer tout cela et cela devrait le faire.

    Pour finir, les systèmes de suivi solaire pour le photovoltaïque, cela existe tout fait. Question de budget.

    @+

  21. #17
    raphfac

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Oui en effet, cela existe tout fait c'est vrai, mais d'une part ça a a un prix comme tu le dis, et d'autre part cela consomme donc nécessité d'un panneau PV plus grand pour alimenter tout ça donc avantage du système traqueur réduit à néant dans le cadre de mon projet. ^^

    Je vais par contre me tourner du côté des motoréducteurs

  22. #18
    PA5CAL

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Citation Envoyé par raphfac Voir le message
    A la base je pensais à un moteur pas à pas pour sa fiabilité au positionnement sans besoin de boucles de retours
    Un moteur pas-à-pas avance pas par pas, mais sans qu'on sache vraiment dans quelle position il se trouve. Il faut donc au minimum un index pour déterminer la position initiale.


    Ensuite, le moteur pas-à-pas a forcément un couple maximum, lequel pourrait s'avérer insuffisant compte tenu de la charge aléatoire du système. Pour un pas commandé électriquement, le moteur pourrait ne pas avancer, ou au contraire avancer de plusieurs pas.

    De même, au repos, le couple résistant de l'ensemble moteur+réducteur est limité, et une force extérieur pourrait faire sauter des pas au moteur (c'est ça, ou bien on décide qu'en cas de surcharge c'est la mécanique qui doit casser... pas très malin).


    Selon moi, il est nécessaire d'avoir une boucle de retour indiquant, d'une manière ou d'une autre que le système pointe bien, même approximativement, dans la bonne direction.

    Toutefois je ne pense pas qu'il soit nécessaire de faire un véritable asservissement en position, qui serait trop consommateur d'énergie. Un système corrigeant très approximativement les grosses erreurs de positionnement semble suffire. On pourrait peut-être aussi y rajouter un système de sécurité dans le cas où le positionnement deviendrait durablement impossible (tempête ?).

    Citation Envoyé par raphfac Voir le message
    Sans alimentation pas de couple résistant. Une crémaillère pourrait-elle suffire?
    N'importe quel système réalisant un «point dur» (augmentation locale du couple résistant) constituerait une bonne solution. Je pense notamment à un système de cliquet souple sur roue dentée, ou à des aimants agissant sur une roue intermédiaire du réducteur...

    Mais sans aller jusque là, un réducteur présentant un faible rendement (couple résistant important) peut faire l'affaire.

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  24. #19
    raphfac

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Merci Pascal,

    un des enjeux principal du projet sur lequel je travaille est justement la surveillance de sites naturels à risque dans le cas de violentes crues, tempêtes etc ^^. En effet un système de sécurité est donc nécessaire. Cependant le système doit pouvoir fonctionner pendant ces périodes-ci - c'est même pour ça qu'il est conçu -. Vous me direz, la batterie est la pour ça...

  25. #20
    Fanch5629

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Citation Envoyé par raphfac Voir le message
    Oui en effet, cela existe tout fait c'est vrai, mais d'une part ça a a un prix comme tu le dis, et d'autre part cela consomme donc nécessité d'un panneau PV plus grand pour alimenter tout ça donc avantage du système traqueur réduit à néant dans le cadre de mon projet. ^^
    Si le critère du coût est prépondérant, il faut se demander si le jeu en vaut la chandelle. A part le principe de fonctionnement, rien n'a été dit sur la réalisation mécanique du système. S'il s'agit d'une installation à poste fixe, destinée à un service prolongé (semaines, mois, années) et ne devant faire l'objet que d'un minimum de maintenance, cette réalisation doit être particulièrement soignée, ne serait-ce que pour résister aux agressions de l'environnement. On n'est plus dans le domaine du bricolage, et cela a un coût certain ...

    @+

  26. #21
    raphfac

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Bien sur, mais je suis dans la phase un du travail sur ce sujet la, et il est trop tot pour engager des sommes amenant des tests sur du matériel dédié. Pour l'instant l'étude vise à estimer si une telle idée est viable donc si possible a tester en labo avec un moteur et réducteurs de récup.De toute façon je pense que le jeu en vaut la chandelle pour le gain de surface qu'on effectue sur le panneau solaire si l'on arrive à motoriser tout ça pour une moidre dépense énergétique

  27. #22
    Fanch5629

    Re : Moteur pas a pas pour système traqueur de soleil économe

    Une autre piste à explorer : les servomoteurs utilisés en modélisme. Enormément de constructeurs et de modèles, et une gamme de prix très étendue. Certains présentent des couples faramineux en regard de leur taille. Ca se commande en largeur d'impulsion. L'électronique nécessaire n'est donc pas bien conséquente. Il faut simplement imaginer comment commuter leur alimentation quand on a besoin d'ajuster la position du panneau.

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