Antoine Petetin en collaboration avec Lauriane Gérard Et Anthony Bruhl

1. PPE 2014 Antoine Petetin en collaboration avec Lauriane Gérard Et Anthony Bruhl

2. Présentation du problème dans son contexte • Situation du projet : Légende : 1 Mare 2 2 Garage à vélos 3 3 Regard 1

3. Présentation du problème dans son contexte La vanne commande le vidage total de la mare et est indépendante du trop plein. Pour ouvrir la vanne, on possède une clé en T de 1m50 de long Il y aura environ 1,90m de dénivelé. • Zoom sur le regard (repéré 3, avec trop plein et la vanne) :

4. Présentation du problème dans son contexte • Ajouter une photo du garage à vélo !

5. SOMMAIRE : 1. Utiliser le trop plein pour produire de l’électricité 2. Etude d’un servomoteur 3. Etude de l’éclairage du garage à vélos 4. Bilan sur les solutions retenues

6. 1. Utiliser le trop plein pour produire de l’électricité Transmission du mouvement Débit variable de l’eau • Principe de conversion d’énergie avec un diagramme SADT : Produire de l’énergie électrique Eau issue du trop plein non utilisée Eau issue du trop plein utilisée + Energie électrique Ensemble turbine/alternateur Nous voulions ensuite réutiliser cette énergie électrique produite.

7. 1. Utiliser le trop plein pour produire de l’électricité Environnement Electricité Garage à vélo • Deux solutions à étudier illustrées par un graphe des interactions : FC1 FC2 Turbine + alternateur FP1 Argent FC3 Utilisateurs garage à vélo FP2 Vanne Agent de maintenance

8. Simulation de cette vitesse (ancien alternateur) • On utilisera une perceuse. • Valternateur =300 tr/min (pour simplifier) • La vitesse du mandrin de la perceuse est de 1000tr/min • Comme on peut avoir une tension variable grâce à la gâchette, il faut appuyer à 1/3 de l’appui maximal.

9. 1. Utiliser le trop plein pour produire de l’électricité Valternateur = ? Vturbine = 60tr/min (donnée) Système poulie/courroie : On en déduit la puissance sur la poulie de l’alternateur : 300 tr/min est la vitesse de la poulie. Est-ce la même vitesse que celle du rotor de l’alternateur ? Rapport de réduction = Vturbine/Valternateur = 300/60 = 5 Le rotor ( ou poulie ???) de l’alternateur a une vitesse 5 fois plus importante que la vitesse de rotation de la turbine.

10. 1. Utiliser le trop plein pour produire de l’électricité XXXXX. Calcul de puissance et de couple exercé sur la turbine puis l’alternateur On connait le débit : Q= 15L/s soit Q=1,5E-2 m3/s (1 l/s = E-3 m3/s) La hauteur de chute est de h=1,90m La formule qui permet de calculer la puissance utile avec la hauteur et le débit est trouvée sur http://enrj.renouvelables.free.fr/energie_hydraulique.html : Pp = Q.u.g.h avec - Pp la puissance utile en Watts, - Q le débit en m3/s - u la masse volumique en Kg/m3, ueau = 1 Kg/m3 = 1000g/m3 - g = 9,81m/s² (accélération de la pesanteur) - h la hauteur de la chute (en m) Pp= 0,015 x 1000 x 9,81 x 1,90 = 280W La puissance utile de la chute est d’environ 280W. 4. D’après la relation P=Cω d’où . On sait aussi que avec ω en rad/s et V en tr/min. D’où Cturbine = 5. Toujours en utilisant , mais aussi le rapport de transmission : 6.On calcule ensuite la puissance sur la poulie de l’alternateur : Le rendement des puissances est d’environ 99%, autrement dit, le système poulie-courroie est une bonne solution sans trop de perte dans la transmission de l’effort.

11. 1. Utiliser le trop plein pour produire de l’électricité En résumé :

12. 1. Utiliser le trop plein pour produire de l’électricité • http://www.plaisance-pratique.com/alternateurs-en-savoir-plus-pour • Valternateur =297tr/min • Graphiquement I = 10A • P=UI=13,5 x 10= 135W • Il faut donc un servomoteur qui a une puissance et une consommation de courant inférieures à celles de l’alternateur. D’après le site constructeurs denso : http://densoautoparts.com/fr/alternateurs

13. 2. Etude du servomoteur • Expression du besoin : Agents de maintenance Vidage de la mare Vanne Automatiser l’ouverture/fermeture de la vanne

14. Mesure du couple nécessaire pour ouvrir/fermer la vanne 1. Couper l’arrivée d’eau dans le trop plein Ø600mm

15. Mesure du couple nécessaire pour ouvrir/fermer la vanne 1. Mesure du couple avec un dynamomètre On met la clé (à rallonger). Sur la base de la clé, on attache un peson. On tire sur le peson et obtient un résultat en Kg. On applique P=mg pour obtenir la norme de la force. Le couple C= d x P avec d la distance et P le résultat obtenu. 6. On a le résultat final du couple en Nm. d=25cm

16. Informations à connaitre pour choisir un servomoteur Pour la vanne :

17. Capture d’écran du site belimo

19. Commander un servomoteur • http://robotastuces.free.fr/?page_id=1119

20. Questions à résoudre au plus vite • Pour la vanne : • Raccord du tuyau (bride, filetage male, femelle ?) • Nombre de voies • Type de vanne (vanne de régulation à boisseau sphérique ?) • Mesure du débit dans la vanne ??? • Mesure de la pression ?? • Couple nécessaire pour ouverture ET fermeture • Nombre de tours pour ouvrir/fermer • Dimension de la vanne en pouces ?

21. Questions à résoudre au plus vite • Pour l’alternateur : • Peut on avoir une courbe de puissance (I=f(v)) ? • Tension continue ou redressé ? • Référence alternateur ? • Le nom de la pièce après le mandrin (j’ai demandé en méca auto mais je me souviens plus le nom) • Quel recepteur choisir pour éviter un court-circuit lors de la mesure de la tension et de l’intensité débit ? • Où se situera-t-il car il sera en zone humide ? • La vitesse de la poulie de l’alternateur est –elle la même que celle du rotor (ou y a-t-il multiplication de la vitesse)

22. Questions à résoudre au plus vite • Servomoteur : • A-t-on besoin de le commander ? • Comment détecter une fin course ou un excès de couple ? • Commande manuelle en cas de problème. • Quels sont les caractéristiques pour choisir un servomoteur ? • Tension d’alimentation en 12V • Couple servo>Couple calculé • Respecter la puissance. Pservo=Palt (environ) • Carte électronique pour commande ouverture/fermeture : • Isoler la carte de l’humidité