Réflexion sur le pilotage d'une ligne de capteurs cylindro-paraboliques

[invite653bb2f6]

Bonjour à tous,

Dans un cadre professionnel, je me penche actuellement sur la partie mécanique d'un système de suivi solaire pour des capteurs à concentration cylindro-paraboliques.

Ma question concerne dans un premier temps la partie motorisation même si l'architecture globale du système ne semble pas non plus évidente à la conception...

En gros, l'idée est de contrôler la position angulaire d'une rangée de capteurs cylindro-paraboliques (max. une dizaine par ligne, 5m² et 50 kg par capteur) avec une très bonne précision puisque celle-ci influence fortement le rendement de ceux-ci.

En première approche, trois procédés semblent envisageable :
* Solution 1 : Moteur pas à pas
* Soltution 2 : Servomoteur à CC
* Solution 3 : Commande de vérins hydrauliques

Comme ça, je pencherai pour la Solution 2 qui semble la plus judicieuse niveau asservissement (contrôle et surtout correction plus simple qu'avec un pas à pas).

De plus, se pose aussi la question de la transmission, l'idée étant de n'utiliser si possible qu'un moteur par ligne (arbre de transmission déporté à priori vu les possibilités de dilatation et associé au niveau de chaque capteur à un système d'engrenage par exemple...)

Voilà voilà, si vous avez des avis, des suggestions voire des conseils à donner sur le sujet, j'en serais ravi et je suis ouvert à toute discussion sur le sujet !!
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[f6bes]

Bjr à toi,
Peu importe le choix des moteurs, c'est la CONSOMMATION ce ceux çi qu'il vaut mieux prendre en compte.
Donc le critére est: consommation minimale.

Pourquoi " TRES bonne préçision" qui impliquerait un suivi..CONSTANT.
Une préçision à 5° prés est LARGEMENT suffisante . Donc suivi...INTERMITANT.
Là tu commences à économiser sur la consommation.
On va supposer que tu ne pourras utilser le soleil QUE 12 heures par jour.
360°/5° cela nous fait ..72 pas pour 24h.
Pour 5° cela fait un temps par pas de:24h /72=0.33 heure soit 20minutes.
Donc tu n'as besoin d'alimenter tes moteurs QUE toutes les 20 minutes.

Le plus délicat seront: le retour à l'EST durant la nuit et la "souplesse" des conduites qui vont devoir tourner.
Bonne journée

[invite653bb2f6]

Bonjour à toi,

Merci de ta réponse.

Dans notre cas, c'est une précision inférieure à 1° voire 0,5° qui est nécessaire pour optimiser ce capteur à concentration. Les rayons doivent arriver perpendiculairement pour être réfléchis au foyer sinon... On les récupère pas du tout.
Dès lors le suivi doit être plus régulier voire constant...

[PIXEL]

alors le servomoteur me semble la soluce évidente.

en radio-astronomie on pointe à mieux que ça avec ce systéme.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite653bb2f6]

Oui c'est ce que je me disais. Avec le pas à pas, assurer cette précision avec en plus un couple important ça semble moins évident.
Par contre l'idée des vérins hydrauliques, c'est complètement à côté ?? J'ai vu que c'était fait sur certaines centrales solaires cylindro-paraboliques justement.

[vincent66]

Oui, des vérins électriques sont très usités et donnent une bonne précision avec une faible consommation...
Vincent

[f6bes]

Bjr à nouveau,
Pour la préçision il y aussi le vérin électrique.
Un exemple d'uitilsation par cette entreprise Higt Tech:http://www.google.com/url?sa=t&rct=j...Qaz0vA&cad=rja
http://www.symetrie.fr/fr/hexapode/
Mais les prix grimpent vite !
A+

[Zozo_MP]

Bonjour F6bes

Un vérin électrique ne coûte pas cher du tout, surtout que dans ce cas l'effort ne doit pas être très grand et de plus rien n'interdit de mettre un bras de levier et de bouger le dit bras de levier avec le vérin électrique.
Regarder ici à 5mm/s ont peut piloter finement sans ce prendre la tête. Des merdes in china coutent encore moins et fonctionnent très bien.
Comme ces verins fonctionnent en 24v que l'on peut choisir une vitesse faible en standard sur étagère de plus ils ont tous un moto-réducteur on peut piloter le système très finement par un simple relais, à deux kopeks, piloté par le système de concentration.
Le débattement angulaire annoncé est facilement atteignable (et être même dépassé) sans être obligé d'avoir une usine électronique compliquée derrière.
Si tu prends un bras de levier disons de 400mm combien de mm de déplacement pour le vérin seront nécessaire pour 1/10 de degré. Sur un système que j'ai installé, je contrôle au dixième de mm l'atterrisage d'une pièce de 300 kg.
Autre avantage du vérin électrique indiqué, il n'y a pas de réversibilité donc pas besoin d'alimenter en courant en dehors du temps de déplacement et cela sans frein sur le moteur.

Le soleil ne se déplace pas si vite que ça que cela nécessite un moteur pas à pas ultra précis (téléscope qui lui fait de la poursuite avec des angles déments vu la distance des amas étudiés).

Conclusion pour moi !
Le plus difficle me paraît être le système qui indique que la concentration max est atteinte au centre du tube. Mais ce point est déjà surement résolu.

Cordialement

[invite653bb2f6]

Merci pour vos réponses.

Les solutions à base de vérins électriques semblent intéressantes également.
Mais quand est-il de la précision sur ce type de système ? D'autant qu'un débattement angulaire d'au moins 180° serait nécessaire ce qui impliquerait l'utilisation de vérin rotatifs plutôt que linéaires ... ??

[Zozo_MP]

Bonjour

Vous dites

D'autant qu'un débattement angulaire d'au moins 180° serait nécessaire ce qui impliquerait l'utilisation de vérin rotatifs plutôt que linéaires ... ??

Pas du tout il est possible avec un système de deux biellettes de faire 180° et même plus en déplaçant la première biellette de seulement 90°.


Quand à la précision je me répète

Le débattement angulaire annoncé est facilement atteignable (et être même dépassé) sans être obligé d'avoir une usine électronique compliquée derrière.
Si tu prends un bras de levier disons de 400mm combien de mm de déplacement (à 400 mm ou plus) pour le vérin seront nécessaire pour 1/10 de degré.

Cordialement

Je ne suis pas chez moi mais Mécano41 que je salue bien bas m'avait offert une feuille excel avec un animation qui montrait comme déplacer un point de 180° avec seulement 90° de débattement pour le système à vérin ou mécanique. Si cela vous intéresse je le posterais dimanche : à moins que mécano41 entre temps.

[invite13dff322]

Bonjour,
vérin linéaire + renvoi d'angle.
Pour la précision je pense que vous pourrez trouver aussi précis que votre cahier des charges l'a défini.

édition message:
(réponse croisée avec zzmp)

[invite653bb2f6]

Un autre point sur la complexité des dispositifs à prévoir.

En effet, l'idée de base est de gérer une LIGNE de capteurs. Avec un système motorisé, un moteur peut suffire à gérer l'ensemble de la ligne si on lui associe des systèmes de transmission locaux.
Avec des vérins, il faudrait en mettre 2 pour chaque capteur ? En termes de consommation électrique, le maintien en position via des vérins n'est-il pas plus coûteux qu'un système basé sur un moteur ?

Je suis loin d'être expert sur ces problématiques et le contexte n'est pas forcément facile à appréhender mais je vous remercie pour vos réponses en tout cas, elles me permettent d'avancer ma réflexion sur le sujet !

[mécano41]

Bonjour,

Ci-joint, le dispositif évoqué par Zozo_MP...je suppose.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour sebjx

Avec un système motorisé, un moteur peut suffire à gérer l'ensemble de la ligne si on lui associe des systèmes de transmission locaux.

Expliquez nous ce que vous voulez dire par système de transmissions locaux.

Avec des vérins, il faudrait en mettre 2 pour chaque capteur ?

Expliquez nous pourquoi il suffirait d'un seul moteur dans un cas et pourquoi deux vérins si l'on mettait des vérins.

le maintien en position via des vérins n'est-il pas plus coûteux qu'un système basé sur un moteur ?

Dans les systèmes tubulaires est-ce qu'il y a poursuite dans le sens est-ouest en plus du calage vertical pour la concentration.
Si c'est le cas avec un seul moteur il faudra une mécanique compliquée pour entrainer sur deux axes ayant des vitesses de déplacement différentes avec un seul moteur.

De plus
Il faudrait prendre le temps de lire ce que l'on vous écrit.
Je vous ai dit que le système avec vérin électrique est irréversible. Donc en clair et en termes simples à l'arrêt le système ne peut pas bouger et cela même en l'abscence totale d'alimentation électrique.
Avant de dire qu'une solution est plus honéreuse que l'autre il faudrait faire un plan de principe même à main levée et nous le montrer pour que l'on vous donne un avis.

J'ai l'impression que vous suivez votre idée sans trop tenir compte de ce que nous pouvons vous dire.
Nous pouvons quand même vous aider, mais ici nous sommes plutôt méthodiques et même pour certains très expérimentés en contruction de système.

Cordialement

@ mecano41 Merci oui c'est bien ça mais je ne me rappellais plus du nom du fichier.

[polo974]

Merci pour vos réponses.
...
D'autant qu'un débattement angulaire d'au moins 180° serait nécessaire ce qui impliquerait l'utilisation de vérin rotatifs plutôt que linéaires ... ??

C'est pas pour dire, mais normalement, les cylindro-paraboliques sont montés est/ouest, et on ne compense que +/- 22°, un cycle par an...

Donc pour un petit site, un réglage manuel, une fois par jour et basta...

[invite653bb2f6]

Bonjour sebjx

Si je manque de méthode c'est que je récupère ce projet en cours de route sans en maîtriser encore tous les aspects (projet de fin d'études ingénieur). J'en suis désolé...

Initialement, l'idée aurait été d'utiliser un seul moteur qui fasse tourner un arbre principal sur tout la ligne de capteurs et sur lequel viendrait se greffer au niveau de chaque capteur des systèmes de transmission de type engrenage ou courroie (à définir également) qui fassent eux tourner directement les réflecteurs.

Pour les vérins électriques, en partant sur une rotation souhaitée possible sur 180° (je confirme étant donné qu'il y a une position de sécurité à assurée, miroir vers le sol), il me semble que seul un système de 2 vérins / 2 bielles permettrait d'assurer cette rotation là où un moteur entraînant directement en rotation le système suffirait.
Sur l’irréversibilité, j'avoue avoir loupé quelque chose dans le post en question... ^^ C'est bien clair maintenant.

Pour l'orientation et la poursuite, sur le site en question, le bâtiment a une orientation bâtarde, proche d'une "est-ouest" mais pas exactement. Le système de rotation serait quant à lui uniaxial, suivant l'orientation des lignes de capteurs.

Le rendu globale de la structure est conforme à l'image ci-dessous pour le prototype en cours de réalisation :


Merci encore pour vos réponses !

[Zozo_MP]

Bonjour

Alors ça ! c'est le détail qui tue !

(je confirme étant donné qu'il y a une position de sécurité à assurée, miroir vers le sol),

Il faudrait savoir combien de débattement maximum vous voulez car avec le système proposé par mécano41 et donc pour mémoire avec un seul vérin on peut aller jusque 250 à 260 ° ce qui est bien plus que 180°.

Je vois que vous voulez absolument utiliser un moteur électrique, soit ! A vous de voir après tout .

Quand vous aurez fait la mécanique complète qui va bien avec le moteur que vous aurez choisi et le moto-réducteur, nous en reparlerons.

Quand je dis mécanique complémentaire car il ne nous as pas échappé que l'axe de rotation des miroirs se trouve dans la partie concave et non pas à l'extérieur de la partie convexe donc vous ne pourrez pas avoir un seul tube-arbre de transmission sur toute la longueur. Dans la partie concave vous ne pouvez rien mettre sans gêner la concentration. Les axes sont situés entre deux miroirs.

Pour l’irréversibilité je suis sûr que vous devez connaître si vous êtes élève ingénieur

Source wikipédia

Engrenages à vis

Un engrenage à vis est un engrenage gauche constitué d’une vis sans fin et d’une roue à vis conjuguée, appelé « roue et vis sans fin ». Le profil de la vis est en général trapézoïdal.

Dans de nombreux cas, ce dispositif est « irréversible », ce qui signifie que si la vis peut entraîner la roue, la roue ne peut pas, en raison des frottements et de l'angle de l'hélice de la vis, entraîner celle-ci. Cet aspect est intéressant notamment pour la commande d’un treuil qui ne peut pas se dérouler tout seul. Son rôle de réducteur de vitesse est aussi très intéressant, car il permet un rapport de rotation très élevé avec seulement deux éléments, et ce dans un espace réduit et avec un renvoi d'angle à 90 ° au prix d'un rendement nettement inférieur à celui d'un engrenage conique. C'est d'ailleurs ce mauvais rendement qui lui permet d'assurer dans certaines conditions l'irréversibilité.

Cordialement.

PS Quel logiciel de DAO utilisez vous (CATIA ou autre)