JP SunTracker : héliostat tout simple

  • Auteur de la discussion freedom2000
  • Date de début
F

freedom2000

Compagnon
Mon fiston a un projet à faire : un héliostat.

Il était parti sur des montures à deux miroirs et finalement m'a posé un défi : "Papa fais moi un montage à microcontroleur"...

Le défi est relevé, je suis parti de l'électronique de ma bobineuse et j'ai adapté le logiciel.

Le prog calcule les équations des angles solaires du lieu et active deux moteurs pas à pas pour faire tourner en azimut/élévation un miroir mobile.

saisons.gif


Les équations solaires se trouvent à la NOAA et on trouve même du code "prêt à l'emploi"

Une fois qu'on a l’azimut et l'élévation solaire à un instant donné, il suffit de laisser couler le temps et de modifier à intervalle régulier la position du miroir.

Deux modes de fonctionnement existent :
- le suntracker : le miroir reste perpendiculaire au soleil (pratique pour des cellules photovoltaïques)
- l'héliostat : le miroir renvoie le soleil sur une cible fixe

Héliostat.jpg


Mon héliostat se règle en le connectant à un PC via une prise usb.

JP_SunTracker_IHM.jpg


On peut régler l'heure, la cible, le mode (héliostat ou suntracker) et les vitesses, accélération µsteps des moteurs. Tout ça en temps réel.
De telle sorte que si on veut changer de "cible" on peut le faire directement depuis l'IHM jusqu'à ce qu'elle soir bien éclairée et on sauve les paramètres

  • Un automate surveille le système
  • un fin de course sur chaque axe sert de protection,
  • une position de calibration existe qui permet de caler le miroir

Le système est automatique, il poursuit le soleil tant qu'il fait jour puis "s'endort" jusqu'au lendemain. A l'aube il se recalibre et repart pour sa course journalière.
Le miroir peut être recalé en position de toutes les secondes jusqu'à toutes les 5 minutes.
Entre deux mouvements la consommation est quasi nulle car les moteurs sont désactivés. Leur position est conservé par les vis sans fin qui servent d'entrainement.

La mécanique est en cours de réalisation, en voici une vue Solidworks préliminaire. La suite quand mon fiston l'aura finie :-D

JP_SunTracker.jpg


Pour l'instant le logiciel est terminé et l'électronique totalement qualifiée.
Si j'ai le temps j'y rajouterai quand même une horloge temps réel...
testbed.jpg



JP
 
M

moissan

Compagnon
tu te complique bien la vie a mettre 2 moteur pour regler site et azimut !

il y a plus simple : mettre un seul pivot d'axe paralele a la rotation de la terre , et un motoreducteur tournant a 1 tour par 24 heure ... et ca suit le soleil 24h sur 24 meme la nuit en regardant a travers la terre ! c'est la monture equatoriale classique des telescope

il n'y a qu'un petit reglage a faire pour tenir compte de la hauteur du soleil ... un reglage manuel peut suffir pour une parabole ... et etre completement oublié pour un panneau plan

pour eviter d'enrouler les fils avec une rotation continue , on peut tourner a l'endroit pendant les 12 h de jour , et a l'envers pendant les 12h de nuit

une rotation continue est plus economique en energie qu'un moteur trop rapide fesant des arret et demarage repeté

vu l'enorme raport reduction j'ai vu des moteur electrique minuscule faire tourner des enormes telescope
 
F

freedom2000

Compagnon
moissan a dit:
tu te complique bien la vie a mettre 2 moteur pour regler site et azimut !

il y a plus simple : mettre un seul pivot d'axe paralele a la rotation de la terre , et un motoreducteur tournant a 1 tour par 24 heure ... et ca suit le soleil 24h sur 24 meme la nuit en regardant a travers la terre ! c'est la monture equatoriale classique des telescope

il n'y a qu'un petit reglage a faire pour tenir compte de la hauteur du soleil ... un reglage manuel peut suffir pour une parabole ... et etre completement oublié pour un panneau plan

C'est sûr la solution "mécanique" fonctionne, mais chacun voir la simplicité dans son domaine de compétence !
Je reste persuadé que l'électronique est plus simple et sensiblement moins chère.
Je suis d'accord avec toi pour ce qui est du rapport de réduction, mes moteurs seront aussi tout petits :wink:

Je pense aussi que mon système devrait être naturellement plus précis que le tien (mais je reconnais que ce n'est qu'une satisfaction intellectuelle)

JP
 
B

Bth

Ouvrier
Bonjour JP, Bonjour à tous,

Merci pour ce nouveau montage mais je viens seulement de faire le circuit imprimé pour le transmetteur téléphonique. Heidi m'a demandé Mercredi un montage de ce type pour un membre de sa famille. Je vais finir le téléphone et ensuite je vais essayer le circuit pour les moteurs. Il faudrat nous laisser le temps de prendre des vacances!!!!
Bonne journée.

Bth Thierry
 
F

freedom2000

Compagnon
Je viens de mesurer la consommation de mon système ayant réglé les drivers des moteurs à 1A max.
En max observé au multimètre les moteurs consomment 0,6A (les deux ensemble).
Un déplacement de 180° dure à peine 30s, soit 1 minute par jour de déplacement

Si je mets une batterie lipo 3s de 2000 mAh je tiens 2000* 3600/600/60 = 200 jours avant de devoir recharger la lipo :-D

ça paraît jouable ... car il aura sûrement fallu recaler l'horloge d'ici là ...

JP
 
G

Grub

Nouveau
Bonjour

Si le système est déplacé, bien penser à changer la latitude et l'heure universelle en fonction du lieu de démonstration/installation. Ou bien coupler un GPS dessus. :lol:

Bon système en tout cas.

En cas de volonté de recherche d'une précision importante, ne pas négliger la déformation de la structure, (contrepoids, équilibrage, niveau... les utilisateurs de montures équatoriales comprendront de quoi je parle).
 
F

freedom2000

Compagnon
chlore a dit:
freedom2000 a dit:
...200 jours avant de devoir recharger la lipo :-D ...

Bonjour
et en y mettant un suntracker pour faire la recharge ?

C'est sûr :wink: si j'y colle une cellule photovoltaïque et qu'il est en mode suntracker je pourrai m'en servir pour recharger la lipo !
S'il est en héliostat, faudrait que je rajoute un petit suntracker pour le recharger ... mais bon ça complique... ou alors je colle une bête cellule grossièrement orienté et basta :oops:

JP
 
F

freedom2000

Compagnon
Grub a dit:
Bonjour

Si le système est déplacé, bien penser à changer la latitude et l'heure universelle en fonction du lieu de démonstration/installation. Ou bien coupler un GPS dessus. :lol:

Bon système en tout cas.

En cas de volonté de recherche d'une précision importante, ne pas négliger la déformation de la structure, (contrepoids, équilibrage, niveau... les utilisateurs de montures équatoriales comprendront de quoi je parle).

Oui tu as raison. Pour l'heure c'est déjà en TU pour la latitude/longitude il faut que je rajoute ce paramètre dans l'IHM car pour l'instant c'est claqué en dur dans la flash du PIC.

La précision est aussi dépendante des calculs des angles solaires. J'ai remarqué que le même code entre le PC et le PIC ne donne pas tout à fait les mêmes résultats. Le PIC est limité en précision de codage des flottants à 32bits...
J'ai 2/10° d'écart entre les deux... négligeable pour ce que je veux en faire mais probablement trop pour de la haute précision.

JP
 
P

phil916

Compagnon
Bonjour JP,

toujours aussi impressionnant et toujours dans les domaines qui m'intéresse ... :prayer:

si tu me permet une remarque pour ton fiston (dont j'aimerai que le mien ai les mêmes passions :cry:)
dans un secteur "à tous vents" il va y avoir un soucis de résistance mécanique car je ne crois pas que les axes de rotation puissent encaisser sans fléchir dans tous les sens les forces créés par une telle "voilure" de panneau;
sauf si le panneau est tout petit par rapport aux tubes carrés/axes.

Il faudrait à mon humble avis plutôt partir sur un système par axe avec double charnières d'un coté et platine tige filetée/écrou de l'autre;
Il aura un bras de levier plus important pour résister aux coups de vent.

ça me tarde de voir ce système installé ... dans ton jardin ? :-D
à moins que ce ne soit une maquette d'intérieur ? auquel cas ... oublie toutes mes élucubrations :lol:
à+
Phil
 
M

michto

Compagnon
Bjr

Des "tronches" les gars, vraiment ce site est bourré de "tronches" :-D :-D :-D :prayer: :prayer: :prayer:

A++ Michel
 
F

freedom2000

Compagnon
phil916 a dit:
Bonjour JP,

toujours aussi impressionnant et toujours dans les domaines qui m'intéresse ... :prayer:

si tu me permet une remarque pour ton fiston (dont j'aimerai que le mien ai les mêmes passions :cry:)
dans un secteur "à tous vents" il va y avoir un soucis de résistance mécanique car je ne crois pas que les axes de rotation puissent encaisser sans fléchir dans tous les sens les forces créés par une telle "voilure" de panneau;
sauf si le panneau est tout petit par rapport aux tubes carrés/axes.

Il faudrait à mon humble avis plutôt partir sur un système par axe avec double charnières d'un coté et platine tige filetée/écrou de l'autre;
Il aura un bras de levier plus important pour résister aux coups de vent.

ça me tarde de voir ce système installé ... dans ton jardin ? :-D
à moins que ce ne soit une maquette d'intérieur ? auquel cas ... oublie toutes mes élucubrations :lol:
à+
Phil

Salut Phil,

Tu as raison ça manque un poil de rigidité. Faut bien que mon fiston se fasse les dents un peu (je ne vais pas lui faire tout son projet :-D )

Ceci étant ils ont un budget très limité 300€ pour tout faire et ils font comme ils veulent --> je trouve ça super comme idée.
Par contre ils n'ont le droit qu'à du profilé, de la tôle, de la soudure, du meulage, du perçage et du pliage ...

JP
 
F

freedom2000

Compagnon
Ils sont pas si mauvais nos jeunes :-D

Voici la modélisation Solidworks de la déformation de la structure.
Mon fiston a pris pour hypothèse un vent de 100 km et a calculé le couple résultant sur l'axe de rotation puis ramené ça au niveau des jonctions de la tige filetée.

Bref voila :


voila deux photos une avec écrou et l'autre sans. ça passe encore un peu au rouge mais avec deux écrous ça devrait passer ...

analyse_deformation.jpg
sans écrou

analyse_deformation_ecrou.jpg
avec écrou


JP
 
Dernière édition par un modérateur:
P

phil916

Compagnon
hehe c'est du sérieux là ! papa peux être fier :-D
 
F

freedom2000

Compagnon
Suite aux conseils de Phil, voici un nouveau design de la partie mécanique.
Il est basé sur la récupération d'un arbre de moteur de machine à laver... donc pas cher :-D

arbre_moteur.jpg


Seuls l'arbre, les roulements et les cages sont récupérés. On arrive de suite à un arbre sensiblement plus robuste que la tige filetée de 8mm.
Ce qui permet de le monter vertical et d'offrir une rotation du miroir sur 360°.

heliostat_v2.jpg


JP
 
F

freedom2000

Compagnon
Bon voila une nouvelle version de mécanique sensiblement mieux conçue :-D

proto v3.JPG


et en détail :
proto v3_zoom.JPG


et le calcul des déformations :
Sans titre3.jpg


Bon je retourne au débat :-D

JP
 
N

Nikass

Compagnon
Salut !

C'est chouette, mais juste une question: pourquoi l'artillerie lourde à uC ? Dans une optique DIY et budget mini :

Sur chaque axe, deux LDR au fond d'un tuyau et posées sur un triangle de telle manière que lorsque l'axe est perpendiculaire au rayon, les deux LDR ne reçoivent plus de lumière.

Un bête ampli op qui commande un moteur à courant continu (bon, faut une alim sym pour que ça tourne dans les deux sens), et le truc cherche l'équilibre d'éclairage des LDR, le point zéro... Quasiment tout faisable en récup.

<mode vieukon>
Enfin c'est vrai les jeunes si y'a pas un PC y comprennent pu !!! :shock: :shock:
</mode vieukon>

Bon, ça va, je sors... Mais félicitations au papa et au fiston d'abord :-D :-D

a+
 
J

jblb72

Apprenti
je trouve la remarque de Nikass tout a fait pertinente, et ca a même un avantage sur le système a microcontroleur,, c'est que ca n'a pas de risque qu'il y ais une erreur de calcul dans la trajectoire du soleil.
Ca peu paraitre stupide comme remarque mais un amis africain m'a raconté cette histoire: Des panneaux solaires qu'une association avait envoyer pour alimenter, je crois la pompe d'un puits, regardaient "toujours trop bas" et rien a y faire malgré de nombreuses tentatives de réglage... c'est là que mon ami, prof d'électronique, interviens et fait bosser ces élèves sur un système de tracking a base de LDR, qu'ils installent et qui donne entière satisfaction... seulement il voulait comprendre pourquoi l'autre truc m'avait jamais marcher, en ouvrant il découvre que c'était microcontrolé, et nul part ou entrer l'élévation du lieu d'installation !!!!
 
N

Nikass

Compagnon
Salut !

Ah, le vieux débat que voilà. Le gros avantage du uC, c'est qu'il est évolutif et multimodes, alors que les solutions à l'ancienne ne font qu'un seul truc mais le font bien ! Et comme tu dis, sur le terrain le plus simple c'est toujours le mieux.

Mais l'approche de JP permet aussi de découvrir un paquet de domaines autour d'un projet "simple", et dans une approche pédagogique c'est super aussi !

Et pour faire l'héliostat, suffit de mettre les LDR sur la cible et d'asservir le miroir, c'est pareil à l'envers, non ?

C'est sûr qu'il faut le caler une fois au début et s'assurer qu'il ne peut pas trop s'éloigner de la position max, sinon il ne saura pas dans quel sens corriger...

Enfin, bon, moi aussi j'ai eu la chance d'avoir un paternel qui bricolait des trucs :)

a+
 
F

freedom2000

Compagnon
Nikass a dit:
Salut !

Ah, le vieux débat que voilà. Le gros avantage du uC, c'est qu'il est évolutif et multimodes, alors que les solutions à l'ancienne ne font qu'un seul truc mais le font bien ! Et comme tu dis, sur le terrain le plus simple c'est toujours le mieux.

Mais l'approche de JP permet aussi de découvrir un paquet de domaines autour d'un projet "simple", et dans une approche pédagogique c'est super aussi !

Et pour faire l'héliostat, suffit de mettre les LDR sur la cible et d'asservir le miroir, c'est pareil à l'envers, non ?

C'est sûr qu'il faut le caler une fois au début et s'assurer qu'il ne peut pas trop s'éloigner de la position max, sinon il ne saura pas dans quel sens corriger...

Enfin, bon, moi aussi j'ai eu la chance d'avoir un paternel qui bricolait des trucs :)

a+

Le coup de la ldr j'y avais pensé...mais pour un heliostat ça ne marche pas... OK pour le suntracker par contre :-D

Autre chose : un µC est simple très simple et vraiment pas cher.... quand on y a goûté on ne s'en passe plus !


JP
 
N

Nikass

Compagnon
Salut

Eh... Justement si, je pense que ça marche. Si tu mets les LDR sur la cible fixe, alors tu asservis le miroir de renvoi pour qu'elles aient l'éclairement maximum, à mon avis ça va tout seul :)

Et t'en fais pas, je suis pas sectaire anti-uC, loin de là. Mais ce qui est marrant, c'est que tout le monde dégaine ça pour les choses les plus simples... L'autre jour, pour additionner deux tensions, y'en a quand même un qui m'a sorti 2 ADC + un uC + un DAC + le programme... !!!

Bravo pour tes réalisations en tout cas !

a+
 
F

freedom2000

Compagnon
Nikass a dit:
Salut

Eh... Justement si, je pense que ça marche. Si tu mets les LDR sur la cible fixe, alors tu asservis le miroir de renvoi pour qu'elles aient l'éclairement maximum, à mon avis ça va tout seul :)

Et t'en fais pas, je suis pas sectaire anti-uC, loin de là. Mais ce qui est marrant, c'est que tout le monde dégaine ça pour les choses les plus simples... L'autre jour, pour additionner deux tensions, y'en a quand même un qui m'a sorti 2 ADC + un uC + un DAC + le programme... !!!

Bravo pour tes réalisations en tout cas !

a+

Tu imagines la filasse pour aller de ton héliostat jusqu'au capteurs que tu colles sur la fenêtre que tu veux éclairer ? et comment tu changes de fenêtre ? (moi avec un clic sur la souris ou un bouton sur la carte)

Et puis comment tu bascules d'un mode heliostat à un mode suntracker ?

Autre exemple : piqué au vif par Phil sur la rigidité de la structure le fiston m'a demandé de mettre un petit anémomètre pour basculer le miroir en mode "survie" s'il y a trop de vent.
J'ai juste dit : "facile" ... avec un µC : anemometer et un poil de code en plus.

Les équations du soleil n'ont pas l'altitude du lieu... ben on les change : high accuracy solar motion computation

Honnêtement toute l'industrie bascule progressivement l'électronique vers des solutions numériques... il y a plusieurs raisons pour ça : simplicité, flexibilité, évolutivité et coût. Ce qui n'empêche qu'une solution électronique est en général plus "belle" qu'une solution "soft" (surtout pour additionner deux tensions) :-D

JP
 
F

freedom2000

Compagnon
Nikass a dit:
Salut !

C'est chouette, mais juste une question: pourquoi l'artillerie lourde à uC ? Dans une optique DIY et budget mini :

Sur chaque axe, deux LDR au fond d'un tuyau et posées sur un triangle de telle manière que lorsque l'axe est perpendiculaire au rayon, les deux LDR ne reçoivent plus de lumière.

Un bête ampli op qui commande un moteur à courant continu (bon, faut une alim sym pour que ça tourne dans les deux sens), et le truc cherche l'équilibre d'éclairage des LDR, le point zéro... Quasiment tout faisable en récup.

<mode vieukon>
Enfin c'est vrai les jeunes si y'a pas un PC y comprennent pu !!! :shock: :shock:
</mode vieukon>

Bon, ça va, je sors... Mais félicitations au papa et au fiston d'abord :-D :-D

a+

Allez je commente :)

Ta solution est OK mais :
- elle consomme "tout le temps" --> calcule la durée de vie de la batterie qui alimente les moteurs
- peu adaptée à un mode heliostat (voir plus haut)
- probablement plus précise que mon système "en boucle ouverte"

Si je devais l'implémenter je rajouterais juste les 4 LDR au fond d'un tube et je ferais un code sur mon PIC en gardant mes PAPs et toute la logique de gestion des alarmes :-D
On pourrait même envisager simplement un mode "poursuite sur équation" puis asservissement sur le soleil lui même.
C'est comme ça que marchent les antennes de réception des satellites sur orbite basse : exemple
- poursuite sur éphémérides
- autotracking sur signal

JP
 
J

jblb72

Apprenti
salut,
je te sens piquer au vif là, faut pas, pour ma part c'est plus une remarque gentille, une boutade... et l'expérience qu'il faut penser a tous les paramètres des le départ, et puis les controleurs de Microchips j'en use aussi pas mal dans mon domaine.
L'idée des LDR en plus du calcul est a mon avis très bonne.
si tu finalise le truc tu le publiera quelque par ? je connais quelqu'un qui pourrais être intéresser...
 
N

Nikass

Compagnon
jblb72 a dit:
salut,
je te sens piquer au vif là, faut pas

Salut JP

Oh non, loin de moi cette idée, j'espère que tu ne l'as pas mal pris, sinon je m'auto-flagelle :axe: . Il se trouve que je bouffe pas mal de systèmes embarqués à longueur de journée, alors c'est vraiment pour le plaisir de la discussion, je fais mon rétrograde nostalgique parce que j'adore les anachronismes, entre autres !!. En plus de ça, la programmation est une école de patience et de rigueur qui vaut bien la réalisation de montages électroniques...

Il est évident que la solution à uC, on lui fait faire papa-maman. Le seul truc qui me gêne, comme je le disais, c'est qu'aujourd'hui il n'y a même plus d'autre solution envisagée alors que dans bon nombre de cas, c'est une usine à gaz qui ne se justifie pas vraiment. Tant que ça marche... c'est pas grave, mais c'est aussi à cause de ça qu'on se retrouve avec des trucs indépannables !

Bref, en filigrane - le mieux, c'est de montrer aux gosses aussi comment on faisait "avant", je pense: les problèmes d'obsolescence dans l'industrie, ca ne fait que commencer, et il y a là un filon IMHO.

Bon, faudra quand même nous mettre des photos du bouzin en situation :)

bonne continuation

a+
 
F

freedom2000

Compagnon
jblb72 a dit:
salut,
je te sens piquer au vif là, faut pas, pour ma part c'est plus une remarque gentille, une boutade... et l'expérience qu'il faut penser a tous les paramètres des le départ, et puis les controleurs de Microchips j'en use aussi pas mal dans mon domaine.
L'idée des LDR en plus du calcul est a mon avis très bonne.
si tu finalise le truc tu le publiera quelque par ? je connais quelqu'un qui pourrais être intéresser...

piqué au vif OUI mais piqué au vif techniquement, j'adore discuter de tout ça, alors vous pouvez-y aller les gars je n'ai absolument pas pris cette discussion pour une "attaque" :-D

JP

PS : et oui bien sûr je publierai dès que ça marchera... pour l'instant le soft tourne sur une électronique qualifiée qui fait bouger les moteurs "avec une certaine cohérence". J'attends de voir en situation avant de faire le fier :-D
 

Sujets similaires

C
Réponses
16
Affichages
1 445
philempreinte
philempreinte
V
Réponses
38
Affichages
2 433
Doctor_itchy
D
S
Réponses
18
Affichages
2 512
francois23
F
D
Réponses
7
Affichages
403
jujurassik
J
L
Réponses
10
Affichages
710
copeaudacier
C
G
Réponses
11
Affichages
3 572
jean-marieraymonde.weber
jean-marieraymonde.weber
lepierre
Réponses
12
Affichages
812
françois44
françois44
Haut