Chargeur solaire I
Transcription
Chargeur solaire I
CENTRAL MEDIA PROJET Réf. KCM 805 CHARGEUR SOLAIRE Version 1.02 AVANT PROPOS Ce projet est étudié en tenant compte de son aspect ludique et éducatif pour les ateliers de technologie. Chaque élève apprend à réaliser un projet dans les conditions réelles d 'une entreprise. Central Media fabrique tous ses projets dans un seul souci : vous donner une entière satisfaction par des contrôles stricts et rigoureux. Nous sommes toujours à votre disposition En cas de doute, d'hésitation ou d'explication supplémentaire n'hésitez pas à contacter nos services technique et assistance. Par téléphone : 01 48 65 45 59 Par fax : 01 48 65 45 65 Par E-mail : [email protected] Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 2 2 - SOMMAIRE - I : OBJECTIF I-1 : Etude de base I-2 : Définition du besoin I-3 : Désignation du produit II : ETUDE DE LA FAISABILITE II-1 : Fonctionnalité II-2 : Critères d ' appréciation II-3 : Facteurs de succès III : DOSSIER TECHNIQUE III-1 : Diagramme structurel III-2 : Schéma électronique III-3 : Principe de fonctionnement III-4 : Nomenclature IV : DÉFINITION DES ÉLÉMENTS IV-1 : La cellule solaire IV-2 : L'accumulateur IV-3 : Le soleil 3 3 V : REALISATION PRATIQUE V-1 : Opération de brasure V-2 : Opération d ' implantation des composants V-3 : Opération de perçage VI : FABRICATION VI-1 : Typon VI-2 : Synoptique d ' implantation des composants VI-3 : Gamme de montage VII : TEST TECHNIQUE VII-1 : Norme utilisée VIII : UTILISATION VIII-1 : Mise en place des accumulateurs VIII-2 : Orientation du chargeur solaire VIII-3 : Précautions d'utilisation ANNEXES Fiche 1 : Kits disponibles Notes personnelles Etude de qualité Suggestions personnelles 4 4 Chargeur solaire I : OBJECTIF Toute fabrication ou création répond à un besoin. Un industriel ne construit pas n ' importe quoi et n ' importe comment, sans cibler avant tout les besoins de ses clients. La fabrication d'un objet sans étude préalable, risque de conduire financièrement l' entreprise vers un échec : aucune garantie de vente du produit et de production n'est assurée. I . 1 : Etude de base Depuis l'antiquité l'homme invente et crée des machines pour nous aider et faciliter notre mode de vie. Or ces machines nécessitent de l'énergie pour fonctionner. Beaucoup d'énergie de différents types ont été utilisées jusqu'ici. Mais on c'est très vite aperçu que ces énergies polluaient énormément et commençaient à avoir des répercussions graves et désastreuses sur l'environnement. On a commencé à s'orienter timidement vers de nouvelles sources d'énergie dite "propre" : éolienne, cellule solaire, centrale hydraulique, etc ... Une entreprise décide de réaliser un chargeur solaire qui utilise l'énergie du soleil. Les avantages liés à cette solution sont énormes : - le soleil est un formidable réservoir d'énergie gratuite - la transformation d'énergie solaire en énergie électrique ne pollue pas - de réelles économies sont réalisées par l'utilisation d'accumulateurs rechargeables, contrairement à des piles sèches classiques qui ne servent qu'une seule fois - respect de l'environnement I . 2 : Définition du besoin Le bureau d'étude analyse l'idée. Ici l'idée répond à deux besoins : convertir l'énergie solaire en énergie électrique et emmagasiner cette énergie, pour l'utiliser ultérieurement. La lumière est un phénomène énergétique. Lorsque les rayons du soleil arrivent sur terre ceux-ci sont diffusés par l'atmosphère. Une partie de l' énergie de ces rayons est cédée à l'atmosphère et l'autre partie est transmise au sol : utilisée pour produire de l'oxygène et de la chaleur sur terre. Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 5 5 Les cellules solaires permettent de convertir une partie de l'énergie des rayons du soleil sous forme électrique : on les nomment les piles photovoltaïques. De plus il est possible de stocker cette énergie électrique dans des réservoirs appelés accumulateurs. I - 3 : Désignation du produit CHARGEUR SOLAIRE Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 6 6 II : ETUDE DE LA FAISABILITÉ Une fois le besoin ciblé, il reste à l ' entreprise à définir les caractéristiques du produit et ses éventuelles contraintes techniques. Une entreprise est limitée par sa structure. Elle ne peut pas construire n'importe quoi et n'importe comment. Elle réalise un prototype, pour garantir la faisabilité du produit, par la rédaction d'un cahier des charges. II - 1 : Fonctionnalité La fonctionnalité est l'action de définir toutes les applications prévues par le produit : - conversion de l'énergie solaire en énergie électrique (par cellule solaire à haut rendement) - stockage de l'énergie électrique dans des accumulateurs à charge rapide II - 2 : Critères d ' appréciation Les critères d'appréciation définissent les attentes du client face au produit. L'utilisation d'une cellule solaire à haut rendement charge les deux accumulateurs en 7 heures environ par beau temps. A l'image des piles sèches, les accumulateurs sont des sources d'énergie électrique mobile et donc très pratiques. Ils ont l'énorme avantage de se recharger un grand nombre de fois et d'être ainsi ré-utilisable. De cette façon, il y a moins de déchet et on respecte d'avantage l'environnement, tout en faisant des économies importantes. La cellule solaire utilisée est entièrement enrobée par une couche protectrice transparente qui assure fiabilité et résistance mécanique. Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 7 7 II - 3 : Facteurs de succès Les facteurs de succès sont l'ensemble des remarques d'appréciation du client face au produit : - ensemble compact, robuste et léger - composant électronique fiable - grande simplicité d ' utilisation - usage d'accumulateurs à charge rapide, pour un meilleur confort - cellule solaire haut rendement et très économique à terme Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 8 8 III : DOSSIER TECHNIQUE Le cahier des charges et celui du besoin définis, reste à l ' entreprise à élaborer le dossier technique. Ce dossier permet de comprendre les diverses fonctions du module proposé : dans son usage, dans son fonctionnement global et dans son principe. Le dossier technique coordonne les divers services internes de l ' entreprise. III - 1 : Diagramme structurel DEBUT Exposition à une source lumineuse Conversion de l'énergie solaire en énergie électrique stockage de l'énergie électrique Utilisation de l'énergie électrique Réutilisation des accumulateurs Déchargement des accumulateurs Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 9 9 III - 2 : Schéma électronique R1 + D2 D1 2 V / 250 mA - + + AC 1 AC 2 - - Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 10 10 III - 3 : Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement est la description littérale du schéma électronique. L'organe de conversion est une cellule solaire à haut rendement( 2 Volts / 250 mA ). L'énergie des rayons de la lumière solaire (ou d'une ampoule électrique) est convertie sous forme électrique par la cellule solaire. Cette énergie électrique est ensuite emmagasinée dans des accumulateurs à charge rapide, pour être utilisée ultérieurement. Les diodes "Schottky" D1 et D2 servent de protection pour éviter la décharge des accumulateurs à travers la cellule solaire lorsque celle-ci se trouve dans l'obscurité. Le rôle de la résistance R1 est de limiter la tension de charge des accumulateurs à 1.4 Volt lorsque le chargeur est surexposé au soleil. Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 11 11 III - 4 : Nomenclature R1 1 Résistance carbone 2 Ω − 1/4 W Phot 1 Cellule solaire 2 Volts / 250 mA D1 1 Diode Schottky 1 N5818 D2 1 Diode Schottky 1 N5818 C.I. 1 Circuit imprimé dim = 32 x 45 mm SA123 1 Boîtier plastique dim = 100 x 65 x 23 mm Fil1 1 Fil rouge long = 150 mm Fil2 1 Fil noir long = 150 mm CP 2 Coupleur d'accumulateur pré-équipé de 1 fil rouge + 1 fil noir ECR 2 Ecrou de fixation de la cellule solaire Μ 2 mm COS 2 Cosse Vis1 2 Vis de fixation du C.I Rep. Nb. Φ 2,2 x 4,6 mm Désignation Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Observation Echelle : Le : / A4 / 12 12 IV : DÉFINITION DES ÉLÉMENTS Le prototype utilise des éléments dans sa conception et sa mise au point. Ceci nécessite une définition pour chaque phase successive de fabrication. Elles serviront de base pour la fabrication de l'objet par l'entreprise. IV - 1 : La cellule solaire Ce composant convertit le rayonnement solaire en énergie électrique. Lorsque les rayons lumineux atteignent la surface de la cellule solaire, cela créer une tension électrique et un courant électrique. A noter que l'on peut brancher plusieurs cellules solaires en série ou parallèle pour augmenter la tension ou le courant électrique. IV - 2 : L'accumulateur Le principe de l'accumulateur est d'emmagasiner de l'énergie électrique pour ensuite la restituer. L'accumulateur permet ainsi de réaliser des économies, puisqu' il est rechargeable un grand nombre de fois. La plupart des accumulateurs utilisent la technologie cadmium-nickel et peuvent supporter divers temps de charge. IV - 3 : Le soleil Le soleil est une étoile dont la température est considérable. La terre reçoit de façon intermittente et abondamment l'énergie des rayons du soleil qui est captée et utilisée sous trois formes : - énergie éliochimique - énergie thermique - énergie électrique L'intensité du rayonnement du soleil varie avec les saisons et elle n'est pas la même suivant le lieu géographique. Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 13 13 V : RÉALISATION PRATIQUE V - 1 : Opération de brasure Pour réaliser une brasure, il suffit de chauffer l ' ensemble des parties métalliques des éléments à assembler. Puis de faire fondre du fil dit à " souder " sur les conducteurs. Une bonne brasure se reconnaît à son aspect clair et brillant. Procédure qui ne doit pas dépasser plus de 4 secondes les temps de chauffe. - maintenir le fer à souder comme un stylo - chauffer à l'aide de la pointe du fer à souder en la plaquant sur la pastille cuivrée et la patte du composant simultanément - approcher le fil d'étain jusqu'au contact avec la pointe du fer à souder et la patte du composant - l'étain se répand par fusion, puis retirer le fil d'étain lorsque le dépôt est suffisant - ôter le fer à souder - vérifier la brasure - dans le cas d' une mauvaise brasure : chauffer la brasure en question puis à l'aide de la tresse ou de la pompe à dessouder retirer la brasure. Attendre quelques instants, et recommencer l'opération de brasure. V - 2 : Opération d ' implantation des composants Les insertions de la résistance, des diodes sont assez aisées : à l ' aide d' une pince plate on cintre les divers éléments. Avec une pince coupante plate on coupe les connexions débordantes de façon à ce qu' elles ne dépassent pas de plus de 1mm par rapport à la surface cuivrée. Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 14 14 V - 3 : Opération de perçage V-3.1 Perçage du circuit imprimé - ◆ percer au Φ 2.5 mm percer au Φ 1.2 mm - ● percer au Φ 0.8 mm * * ◆ ● ● ● ● * * ● ** * ● ◆ Vue face cuivrée Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 15 15 V-3.2 Perçage du couvercle du boîtier 6,5 Φ 6,5 39 22 100 65 couvercle Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 16 16 VI : FABRICATION VI - 1 : Typon Vue côté composants Vue face cuivrée Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 17 17 VI - 2 : Synoptique d 'implantation des composants fil rouge fil rouge + + D2 D1 fil rouge + Vers Cellule solaire - fil noir - - R1 fil noir fil noir Vue côté composants Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 18 18 VI - 3 : Gamme de montage VI.3.1 - Braser la résistance R1 R1 Vue côté composants Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 19 19 VI.3.2 - Braser les diodes " Schottky " D1 et D2 en respectant le sens de polarisation, comme indiqué sur le schéma ci-dessous D1 D2 Vue côté composants Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 20 20 VI.3.3 - Prendre les deux fils ( un rouge et un noir ) et dénuder respectivement leur deux extrémités, puis étamer les - Braser une extrémité du fil rouge au point A+ comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Braser l'autre extrémité du fil rouge à une cosse (réf COS) comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Braser une extrémité du fil noir au point A- comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Braser l'autre extrémité du fil noir à l'autre cosse (réf COS) comme indiqué sur le schéma ci-dessous cosse réf COS fil rouge A+ Points de soudure Afil noir cosse réf COS Vue côté composants Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 21 21 VI.3.4 - Braser le fil noir venant du premier coupleur de pile CP1 au point " - L1" comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Braser le fil rouge venant du premier coupleur de pile CP1 au point " + L1" comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Braser le fil noir venant du second coupleur de pile CP2 au point "- L2" comme indiqué sur le schéma ci-dessous - Braser le fil rouge venant du second coupleur de pile CP2 au point "+ L2" comme indiqué sur le schéma ci-dessous fil rouge fil rouge + + CP 1 CP 2 - + L2 + L1 - fil noir - L2 - L1 fil noir Vue côté composants Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 22 22 VI.3.5 - Emboîter la cellule photovoltaïque sur le couvercle du boîtier - Introduire par le dessous du couvercle la cosse réf COS équipée du fil rouge sur le plot de contact repéré par le signe " + " sur la cellule solaire - Placer et visser l'écrou réf ECR - Introduire par le dessous du couvercle la cosse réf COS équipée du fil noir sur le plot de contact repéré par le signe " - " sur la cellule solaire - Placer et visser l'écrou réf ECR Impératif: les deux cosses ne doivent pas se toucher, pour éviter un court-circuit orienter les de façon à ce qu'elles soient bien éloignées l'une de l'autre. Plots Cellule solaire fil noir 1234567 1234567 1234567 123456 123456 123456 123456 1234567 1234567 1234567 123456 123456 Couvercle plastique 123456 123456 - fil rouge + écrous réf ECR Cosse réf COS Cosse réf COS Vue côté composants Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 23 23 VI.3.6 - Placer et coller à l'aide de la colle thermofusible les deux coupleurs d'accumulateurs CP 1 et CP 2 dans le même sens ( polarité ) côte à côte dans le fond du boîtier, du côté ou les plots de fixation ne gênent pas. - Fixer le circuit imprimé par les deux vis de réf Vis1 sur les deux plots de fixation du haut Vis de réf Vis1 + - + Coupleurs d'accumulateurs - Vue interne du fond du boîtier Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 24 24 VII : TEST TECHNIQUE Le produit sera placé en vente, il devra au préalable subir des tests techniques, qui assureront son mode d'emploi et la rédaction de sa notice d 'utilisation, ainsi que la notice technique pour d'éventuelle réparation. VII - 1 : Norme électrique Les fils de couleur noir sont reliés au potentiel négatif. Les fils de couleur rouge sont reliés au potentiel positif. VIII : UTILISATION Une notice d'utilisation sera élaborée et devra accompagner le produit. Cette démarche pédagogique initie les élèves à effectuer des recherches sur l'homologation d'un produit. VIII - 1 MISE EN PLACE DES ACCUMULATEURS - ouvrir le boîtier - placer les accumulateurs en respectant les sens de polarités - refermer le boîtier VIII - 2 ORIENTATION DU CHARGEUR SOLAIRE Placer la cellule solaire du chargeur face au soleil, mais celle-ci accepte une certaine tolérance. Plus elle sera exposée face au soleil, plus il y aura de production d'énergie. En France les rayons du soleil ne sont jamais perpendiculaires à la surface du sol. Il est possible de placer la cellule solaire du chargeur avec une certaine inclinaison ( selon les saisons ) et orientée vers le SUD. Le temps de charge des deux accumulateurs est de 7 heures environ par beau temps. Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 25 25 VIII - 3 PRECAUTIONS D'UTILISATION - Ne pas exposer le chargeur à une chaleur excessive (pour tout degré supérieur à 25 °C cela occasionne une perte de 0,5% en moyenne de la cellule , la température joue un rôle important sur la qualité et la durée de vie de la cellule solaire ) - Eviter de rayer ou d'abîmer la surface protectrice de la cellule solaire - Nettoyer la cellule solaire avec un chiffon doux uniquement - Eviter toute action mécanique brusque sur la cellule solaire - Utiliser uniquement les accumulateurs à charge rapide, notre référence KR550AA ou équivalent IMPORTANT : Il est impératif de ne pas utiliser des piles sèches à la place des accumulateurs !!! Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 26 26 Kits disponibles Alarme de voyage ( 2 projets différents ) Alarme LDR (optoélectronique) ( 2 projets différents ) Alarme par contact (mécanique) ( 2 projets différents ) Alarme personnelle ( 1 projets différent ) Alarme magnétique ( 2 projets différents ) Alarme simple optoélectronique Alimentation et chargeur solaire Amplificateur téléphonique Arbitre électronique Attente téléphonique Basket Ball électronique ( 2 projets différents ) Carillon musical ( 2 projets différents ) Carte musicale Chargeur solaire Chenillard Dé électronique Emetteur FM Enceinte amplifiée pour baladeur ( 12 projets différents ) Feu arrière de stop pour vélo Feu arrière de stop + clignotant + position pour vélo Flash ( 4 projets différents ) Fontaine lumineuse simple Fontaine lumineuse « Arc-en-ciel » Golf musical électronique Horloge Horloge + porte-stylo Horloge + porte-stylo + bloc-note Horloge Pyramide «Arc-en-ciel» Horloge canette Horloge escargot Horloge solaire ( 2 projets différents ) Interphone duplex Jeux vidéo ( 2 projets différents ) Karaoké ( 2 projets différents ) Kits d’énergie solaire éducatif ( 4 projets différents ) Porte-clés lumineux ( 3 projets différents ) Porte-clés siffleur et lumineux Porte-clés musical et lumineux Radio FM Robot 6 ème éviteur éviteur d’obstacle ( 4 versions différentes ) Robot « Moustache » éviteur d’obstacle Robot « Explorer » éviteur d’obstacle Robot « Explorer » télécommandé Robot « lunaire » sonore Robot « lunaire » suiveur de lumière Robot solaire 6 ème "éviteur d'obstacle" Vélo modèle réduit Sablier Set de bureau Set de bureau pivotant Sirène + torche de vélo Soucoupe magique « Arc-en-ciel » Testeur de continuité Testeur d’habileté avec remise à zéro ( 2 projets différents ) Thermomètre Nouveauté 2006/2007 Quad 6 ème Voiture solaire 6 ème Hand Skate board + finger Skate Board Aéropropulseur 6 ème Robot 5 ème suiveur de ligne Robot 5 ème suiveur de lumière Nom : CENTRAL MEDIA Prénom : CHARGEUR SOLAIRE KCM 805 Classe : c CENTRAL MEDIA Site internet http://www.centralmedia.fr Echelle : Le : / A4 / 27 27 CENTRAL MEDIA 116, avenue Aristide Briand 93155 LE BLANC MESNIL Cedex Tél. 01 48 65 45 59 Fax : 01 48 65 45 65