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Orientation face au soleil

Envoyé par Pascal_qui_rame 
Orientation face au soleil
vendredi 27 janvier 2006 11:03:56
Bonjour,

Mon collègue et moi-même sommes en train de réaliser une mini-centrale solaire thermodynamique. Afin de maintenir nos capteurs alignés sur le soleil tout au long de la journée, nous envisageons de recourir à un motoréducteur activé chaque minute par un PIC, lequel gèrera d'autres choses (mise en drapeau sur alerte
météo, ARU, etc...). Notre problème, compte tenu de nos très faibles connaissances en programmation, consiste à trouver une base logicielle de départ gérant le delta d'ensolleillement reçu par deux photorésistances. Peut-être pourriez-vous nous aider en nous fournissant ce genre de code pour le PIC ?

MERCI d'avance pour vos réponses.

Petite question aussi sur la longévité : risque-t-on de "griller" les photorésistances en les maintenant alignées face au soleil en permanence ??? Notre installation est cencée fonstionner dix ans quand même...

Pascal Bertaux
impaqt@tiscali.fr

Re: Orientation face au soleil
vendredi 27 janvier 2006 23:00:38
Bonjour,

C'est un gros et beau projet réalisable... Mais qui demande beaucoup de chose et un cahier des charges bien construit...

L'utilisation du pic dans ce genre d'activité est une bonne solution... Mais avant tout parlons des premiers problèmes auquel il faut réfléchir avant d’automatiser le processus

1. Le capteur, en effet tu t'inquiètes s'il pourrait griller. La photorésistance est une résistance comme son nom l'indique auquel sa valeur varie en fonction de la luminosité. Je ne connais pas vraiment la longueur de vie d'une résistance, mais par contre on connait la formule de la puissance dissipée par celle-ci qui est U²/R ou encore RI². Soit si tu travails à tension constante, tu risque en cas de forte intensité d'avoir une résistance qui chute trop fort, ce qui engendre un trop grand courant, la puissance augmente, ce qui provoquerait éventuellement si le système est mal calculé une destruction de la résistance. Dans le second cas, un injecteur de courant, il faut le calculer pour que dans l'obscurité, que la puissance dissipée ne soit pas trop grande. Ce qui provoque une courant i très faible, donc un signal de sortie qui sera très faible et donc sensible au parasite lorsque la photorésistance sera exposée à la lumière... Faudra donc que tu penses (c'est peut-être déjà fait?) à mettre en place le capteur, suivit d'une chaîne d'amplification, et éventuellement de linéarisation si nécessaire.

2. S'il s’agit juste de repéré le niveau ou l'ensoleillement est le plus fort, tu peux le faire avec des ampli-op, comme c'est utilisé dans les robots qui cherche la lumiere (il y a un exemple dans "Petits robots mobiles" de Frédéric Giamarchi, voir rubrique livre de ce site).

3. Passons maintenant au pic, ils possèdent l'avantage comme tu le désires de pouvoir aussi contrôler d'autre chose...
Premièrement le choix du pic, un pic muni de convertisseur analogique vers numérique ou un comparateur s'impose dans ce genre d'application... A mon humble avis, à ta place, je pencherai vers un 16f877a, composant connu, très répandu, peu cher, suffisamment performant. Programmer un pic est quelque chose de très simple, le langage en lui même n'est pas très compliqué, et peut aussi être programmé en BASIC (voir livre S'initier à la programmation des PIC) (je cite ces livres, car c'est grâce à eux que j'ai commencé)... Je veux bien essayer de vous aider dans la limite du possible... Tenter d’apporter mon aide pour vous décoincer là ou ça ne va pas... Mais pour ça il faut donner beaucoup plus d'information sur le fonctionnement...

Voilà j'espère que je répond plus ou moins a tes questions, n'hésite pas à parler de ton projet de ton avancement, et surtout sur quoi tu coinces et j'essayerai d'apporter mon aide...


Benjamin
Re: Orientation face au soleil
samedi 28 janvier 2006 10:10:57
Bonjour Benjamin, et merci pour tes éclarcissements...
1) Les photorésistances... Alors là, je dois avouer que j'ai pris cela un peu au pif, supposant qu'une résitance devait être un tant soit peu... résistante... dans le temps. Je suppose que selon la techno de construction, on doit pouvoir d&gotter des machins + ou - solides... Mais là où je m'angoisse dans coup, c'est quand tu commences à causer d'amplification et de linéarisation... Je plane totaement... Le besoin est le suivant : laphotorésistance doit pouvoir détecter un niveau d'ensolleillement suffisamment bas (front descendant) en-deça duquel le PIC dit au capteur d'aller se coucher, et ce seuil doit pouvoir être détecté au lever du soleil (front montant) et le PIC compare avec une valeur de départ de cycle de tracking (cela résoud en partie les petits matins brumeux). Ce que fait ou envoie la photorésistance durant la nuit (noire ou claire), on s'en fout, faut juste effectivement que la photorésistance n'envoie pas durant la nuit de fausses valeurs de déclenchement (lesquelles peuvent du reste être détectées grâce à un simple test du style si photorésistance envoie 5 valeurs croissantes successives à une minute d'intervalle, c'est bien que le jour est en train de se lever, et non que la photorésistance est en train de bugger).

2) Pour le coup des passages nuageux, je pense résoudre le bazar ainsi : quand les valeurs des PR (photorésistance) restent cohérentes avec les valeurs de la minute précédente (écart compris entre telle et telle variable, croissante (matinée ou décroissante, après-midi), on poursuit la poursuite du soleil. Quand variation supérieure au seuil paramétrable, alors c'est un passage nuageux et on stoppe la poursuite because on veut pas consommer de courant à suivre un soleil très peu énergétique, surtout si cela dure jusqu'au soir (météo d'hivers...). Si les PR envoient 5 fois de suit à une minute d'intervalle des valeurs croissantes supérieures à l'écart paramétrable, c'est que le soleil revient, et alors là PWR jusqu'à ce que les deux PR envoient des valeurs égales.

--> du coup je ne sait pas si des ampli-op(quoi ?) peuvent assurer les différents niveaux de mesure décrit (en plus du prix...).

3) Pour le PIC, je pressentais un 16F876 ou 16F877 because les CAN disponibles et autres nombreuses E/S dispo. Pour cela, je me suis cogné les supers cours de Mr Bigonoff, mais je dois avouer que cela me prends un temps fou, ne serait-ce que pour comprendre, alors je ne vous parle pas des nombreux essais à répétition qui merdent becase je sais pas super bien souder, et de là à choisir le bon condensateur ou la bonne résistance, y'à un monde. Disons que j'en suis au stade où j'ais compris ce qu'un PIC peut faire et comment, où je suis capable de bien spécifier mon besoin et d'écrire de faon structurée en langage "humain" ce qu"il y a ç faire (et je pense que c'est cela une grosse partie du boulot), je sais décrypter et comprendre un prog écrit, le transférer dans le PIC, voire dénicher où ça cafouille (logique), mais je suis encore loin d'avoir la virtuosité nécessaire pour écrire en assembleur rapidement le programme décrit en langage clair... C'est là où j'ai besoin d'assistance et l'objet de ma requète sur le forum : auriez-vous déjà un bout de programme qui gère le genre de poursuite décrite, afin je puisse m'en inspirer et l'enrichir selon mes besoins ????

MERCI à tous pour votre patience pour la lecture de ce long message...

Pascal qui rame sur plein d'autres sujets en parrallèle qui vont de la thermo-dynamique à la RDM, en passant par le polyester, la céramique, et j'en passe... Bourf !!
Re: Orientation face au soleil
samedi 28 janvier 2006 16:05:43
Salut,

En cherchant complètement autre chose, je suis tombé sur ceci, ça pourra peut-être t'intéressé :

[www.digitalspirit.org]

Il n'utilise pas une photo résistance mais une photodiode, qui elle injecte du courant en fonction de la luminosité..

Au sujet de ton problème, le tout est avant de savoir si tu as besoins de connaitre le niveau de chaque capteur dans ce cas faut faire une acquisition des valeur (pas très compliqué) ou alors simplement voir si une des valeurs est plus grande qu'une autre et travaillé en système fermé jusqu'à ce que les deux valeurs soit égale, dans ce cas on peut travailler avec un comparateur, ce qui permet de ne pas devoir utiliser de convertisseur analogique sur le pic... En gros comment ça se passerait, tu as tes deux capteurs, qui renvoie deux signaux, et tu as deux sorties logiques, si les deux signaux sont égaux, les deux sorties sont a 0 si un signal est plus fort qu'un autre l'une des sortie passe à l'état 1 indiquant au pic dans quel sens il doit faire tourner le moteur pour retrouver sa position de stabilité... Bien sur la comparaison peu aussi être fait avec le pic ce qui permet d'arrondir les valeurs.

Je séparerais à ta place la procédure de recherche d'orientation avec la procédure de recherche de la nuit en voyant en dessous de quel valeur de luminosité tu estimes qu'il n'y a plus assez de lumière...

Autre chose, je ne pense pas qu'avec 2 capteurs tu aies assez, je viens d'y penser, mais si les deux capteurs sont dans l'ombre, ils pourront renvoyer la même valeur, et si le soleil est derrière ça risque de ne pas marcher, donc faut voir l'angle d'ouverture de chaque capteur et positionner suffisamment de capteur pour balayer toute l'air... Tu comprends ce que je veux dire? Mais a mon avis, deux capteurs sont insuffisants...

Je n'ai pas a proprement dit de "bout de programme tout fait pour cette application" maintenant pour le débugging, il y a 4 entrées analogique sur la carte usb dispo sur ce site... Mais de ton coté, qu'avez vous déjà fait point de vue électronique, schéma du montage des capteurs? Autres électronique? Contrôle du moteur (quel type? servo, steppers?)

Voilà, dis en moi plus et on ciblera le problème de près

Benjamin
Re: Orientation face au soleil
samedi 28 janvier 2006 19:45:01
Bonsoir Benjamin,
Le suiveur de lumière a une bonne tête, je crois, au vu du prog, que c'est même une bonne base de départ, je pense même que c'est cela que je cherchais...

Pour le nombre de capteurs, je pense au contraire que 2 sont suffisants (hors redondance pour fiabilité dans le temps) : en journée, le soleil se déplace toujours dans le même sens, donc le systèpme va s'autoréaligner dès qu'un delta significatif sera mesurable entre les 2 PR, delta pondéré, bien sûr, avec les tolérances propres de chacune des PR, et donc il n'y aura qu'un faible angle de visée à couvrir.
Le second problème réside dans la couverture nuageuse : effectivement, si le passage nuageux dure longtemps, il y a des chances pour que l'une des PR soit dans l'ombre lorsque le soleil réapparaît. Mais il y a toutes les chances qu'il réapparaissent plus loin sur son axe car il se déplace dans le même sens: moralité la PR qui est sensée viser "devant" le soleil, et qui se trouve donc derrière après le nuage, et bien cette PR doit être orientée avec une certaine "avance", et non symétriquement par rapport à laPR qui vise normalement "derrière" le soleil. De plus, le tube de visée de la PR "devant" est en fait un demi-tube, ce qui lui permet de "raccrocher" le soleil, même s'il a pris pas mal d'avance durant le stand by dû au passage nuageux.
Dernière hypothèse : le nuage s'est traîné très longtemps et la PR "devant" se retrouve quand même dans l'ombre, et ne "raccroche" donc pas le soleil. J'estime que lorsque cette configuration se produit, ben il n'y a plus beaucoup de temps d'ensoleillement qui reste, en tout cas pas suffisamment pour notre capteur solaire rattrape son retard, puis, une fois orieté, que le tube chauffe suffisamment longtemps pour commencer à produire de la vapeur, et qu'il en produise suffisamment pour que cela soit valable d'avoir dépensé du courant pour manouevrer les 10 paneaux de 2m² chacun... Et même si cela devait se produire (la réapparition du soleil) à partir de 15H, ce n'est pas rentable. Et le nombre de fois où le ciel se dégage enfin en milieu d'après-midi... Bôôôf OK, y'aura une perte... mineure sur le rendement à l'année.
Dernier cas de figure : le panneau s'est arrèté à 10H (ciel voilé) et ne se découvre pas. Quand le crépuscule arrive, le niveau de lumière global devient faible et égale pour les 2 PR, et du coup le panneau revient à zéro pour le lendemain matin, sans avoir produit de courant, certes, mais en ayant consommé un minimum, héhéhé...

Du reste, je commence même à me demander si j'ai réellement besoin d'un PIC... De simples résistances ajustables derrière les PR pour ajuster les seuils de déclenchement devraient suffire pour enclencher des transistors de puissance pour piloter le servo-moteur. 2 fins de course en sécurité, et un relais crépusculaire...

Votre avis ???

Pour le moteur, il m'en faut un tout petit (rapport de démultiplication de 1 à 1 million - ben oui, quand on calcule la vitesse du soleil à suivre, ça se traîne) sous 12V. J'écarte les brushless (prix faramineux), j'écarte les pas-à-pas because l'électronique de pilotage que je pressens pas vraiment simple, reste un petit moteur CC de modélisme. Reste à en trouver un fiable et durable dans le temps...

Pascal
Re: Orientation face au soleil
dimanche 29 janvier 2006 15:40:48
Hello,

L'utilisation d'un pic n'est vraiment pas obligatoire pour ce genre d'application. Comme je le disais dans le premier poste :

Quote

2. S'il s’agit juste de repéré le niveau ou l'ensoleillement est le plus fort, tu peux le faire avec des ampli-op, comme c'est utilisé dans les robots qui cherche la lumiere (il y a un exemple dans "Petits robots mobiles" de Frédéric Giamarchi, voir rubrique livre de ce site).

tu te sers de deux comparateur ou 2 ampliop monté en comparateur et tu te sers de leur sortie pour controller directement le moteur (avec un étage de puissance bien sur) tu auras une traine bonne précision... Le seul probleme, si on appelle ça un probleme, c'est qu'il va chercher continuellement la stabilité, c'est à dire que si tu ne parviens jamais a avoir la même valeur à la sortie des deux capteurs, le moteur va tout le temps tourner pour osciller autour de la position parfaite... L'avantage du pic est que tu peux de façon software lisser les valeurs obtenue et ne décidé de faire tourner tes plaques que quand la valeur est suffisament écartée de l'anicienne...

Point de vue longueur de vie, si c'est bien construit en respectant les recommandation des constructeur (c'est indiqué dans les datasheets des composants quels sont les meilleurs valeurs pour l'alimentation pour avoir la longueur de vie optimal) ça tiendra 10 ans... Pour ce qui est des pièces mécanique, je ne suis pas un expert, mais tu devras prévoir un entretien régulier...



pour ce qui est du comparateur, tu trouveras le schéma de la mise en place du composant ici :

[perso.wanadoo.fr]



Benjamin
Re: Orientation face au soleil
lundi 30 janvier 2006 20:47:42
MERCI Benjamin !

Avec les liens que tu m'as envoyé, je pense avoir suffisamment de matière pour ne pas trop me gourrer. Ceci étant, je vais quand même rester sur le PIC car cela me permettra d'implémenter davantages de tests si besoin...


MERCI ENCORE !!!!

Et bonne soirée à toi...

A bientôt
Re: Orientation face au soleil
lundi 30 janvier 2006 22:30:57
Hé bien voilà, tout qui est bien qui avance bien...

Le Pic est une solution qui te donnera beaucoup de souplesse, si j'avais à l'utiliser dans cette application, comme je le suggérais, j'utiliserai simplement des comparateurs et je ressortirai les niveaux logiques sur le pic, du moins pour commencer, c'est ce qui y'a de plus simple...


Bonne continuation et peut-être à bientôt (j'espère que si tout fonctionne tu viendras nous poster deux trois photos winking smiley)

Benjamin
Re: Orientation face au soleil
mardi 31 janvier 2006 09:42:31
Si tout se déroule comme nous le souhaitons, ce sera mieux que des pkotos : un vrai site présentant le proto en action, histoire d'attirer les investisseurs (si ça existe encore d'ici là...)

MERCI ENCORE et à bientôt

Pascal
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