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Acquisition des données en temps réel du panneau solaire UNIVERSITE KASDI MERBA

Acquisition des données en temps réel du panneau solaire UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA —————————- Faculté des nouvelles technologies de l’information et de la communication Département : D’électronique et des télécommunications Mémoire de fin d’étude En vue de l’obtention du Diplôme de Master Professionnel Filière : Électronique Spécialité : Instrumentation et Systemes Présenté par: Ahmed BAFLAH et Youcef BENABDELHAFID Thème: Soutenu publiquement Le: 14/06/2022 Devant le jury: Dr. OUCHEBI .M.L MC(B) Président UKM Ouargla Dr. MAHBOUB .A MC(B) Encadreur UKM Ouargla Dr. REHOUMA .Y Doctorant CO-Encadreur UKM Ouargla Dr. ROUABEH .B MA(A) Examinateur UKM Ouargla 2021 - 2022 Contents Liste des figures v List des Tables vi Generale Introduction 2 I L’état de l’art 3 I.1 Introduction ............................................................................................................... 3 I.2 Énergie solaire ........................................................................................................... 4 I.3 Intérêt l’acquisition .................................................................................................. 4 I.4 Définition du problème ........................................................................................... 5 I.4.1 Carte Arduino ............................................................................................... 5 I.4.2 Histoire de la carte Arduino ....................................................................... 6 I.4.3 Description de la carte ARDUINO UNO .................................................. 6 I.5 Lecteur carte SD ....................................................................................................... 7 I.6 Fils de connexion ...................................................................................................... 8 I.7 Afficheurs LCD .......................................................................................................... 8 I.7.1 Caractéristiques ............................................................................................ 8 I.8 Black boeard .............................................................................................................. 8 I.9 Panneau solaire ......................................................................................................... 9 I.9.1 Caractéristiques .......................................................................................... 10 I.9.2 Applications ................................................................................................. 10 I.9.3 Fabrication des cellules photovoltaïques ............................................... 10 I.9.4 Caractéristique mécanique ........................................................................ 11 I.10 Capteur de courant ACS712 ................................................................................... 11 I.10.1 Avantages ..................................................................................................... 12 I.11 Capteur de tension b25 ......................................................................................... 13 I.12 Thermocouple de type K avec module d’amplification MAX6675 .................. 13 I.12.1 Caractéristiques .......................................................................................... 13 I.13 Batterie ACID 12v 7Ah ........................................................................................... 14 I.13.1 Fiche technique .......................................................................................... 14 I.14 Régulateur de charge ............................................................................................. 15 I.14.1 Fiche technique .......................................................................................... 15 iii I.15 Résistances ............................................................................................................... 15 I.16 LED ........................................................................................................................... 16 I.17 Conclusion ................................................................................................................ 17 II Data aquisition de system Photovoltaique 18 II.1 Introduction ............................................................................................................. 18 II.2 Aperçu général du système ................................................................................... 18 II.3 Programmation ....................................................................................................... 19 II.4 IDE Arduino Mega ................................................................................................. 19 II.4.1 Description de l’IDE .................................................................................. 19 II.4.2 Les étapes d’utilisation du programme ................................................. 20 II.5 Feuille de calcul PLX-DAQ ................................................................................... 21 II.5.1 PLX-DAQ possède les fonctionnalités suivantes .................................. 21 II.5.2 Étapes d’utilisation du tableur PLX-DAQ .............................................. 21 II.5.3 Code de programme Arduino ................................................................... 23 II.6 Conclusion ................................................................................................................ 23 III Résultats expérimentaux 26 III.1 Introduction ............................................................................................................. 26 III.2 Banc d’essais ............................................................................................................ 26 III.3 Experiment results ................................................................................................. 26 III.4 Résultats et interprétations ................................................................................... 26 III.4.1 Evolution des radiations solaire .............................................................. 27 III.4.2 Évolution de la température des panneaux solaires ............................. 27 III.4.3 Evolution des puissances ......................................................................... 28 III.4.4 Evolution des courants ............................................................................. 28 III.5 Evolution des tensions .......................................................................................... 28 III.6 Conclusion ................................................................................................................ 29 Conclusion Generale32 Bibliography 33 v Liste des figures I.1 (a) Carte Arduino UNO (B) Carte Arduino Mega ................................................ 6 I.2 Port Arduino USB ..................................................................................................... 7 I.3 Lecteur carte SD ........................................................................................................ 7 I.4 Fils de connexion ............................................................................................................8 I.5 Afficheur LCD ............................................................................................................ 9 I.6 Black boeard .............................................................................................................. 9 I.7 Panneau solaire ............................................................................................................ 10 I.8 Capteur de courant ACS712 30 ............................................................................. 12 I.9 Capteur de tension et leur Montage ...................................................................... 13 I.10 Capture Thermocouple tybe K .............................................................................. 14 I.11 Batterie Acid 12 v 7Ah ........................................................................................... 14 I.12 Régulateur de charge MPPT .................................................................................. 15 I.13 Resistence................................................................................................................. 16 II.1 Ebauche de l’expérience .............................................................................................. 19 II.2 Interface IDE Arduino ............................................................................................ 20 II.3 Injection de programme .............................................................................................. 21 II.4 Feuille de calcul PLX-DAQ .................................................................................... 22 II.5 Code de programation carte arduino uno ................................................................ 23 II.6 Code des capteurs (courant, tension, température) ............................................... 24 II.7 Code de programation carte SD ............................................................................ 24 II.8 Code de programation Affichage lCD 16x2 .......................................................... 25 III.1 Prototype de Banc d’essai ...................................................................................... 27 III.2 Résultat de jour 15/05/22 ...................................................................................... 28 III.3 Radiations solaires ....................................................................................................... 29 III.4 Températures en fonction de temps.......................................................................... 30 III.5 Ppuissances de PV pendant la journée ................................................................. 30 III.6 Courants de PV en fonction temps ....................................................................... 30 III.7 Tension de PV en fonction de temps .................................................................... 31 III.8 Text exprimentale de data avec site web .............................................................. 35 vi List des Tableaux I.1 Caractéristique mécanique ..................................................................................... 11 I.2 Caractéristique électrique ....................................................................................... 11 I.3 Caractristique du Capteur de courant ACS712 .................................................. 12 7 liste des ABREVIATIONS PV: Photovoltaique MPPT: Maximum Power Point Tracking PLX-DAQ: Parallax microcontroller data acquisition add-on tool for Microsoft Excel. LCD: Liquid-crystal display SD: Secure Digital LED: Light-emitting diode SPI : serial peripheral intrface 8 Intrduction Generale Les besoins mondiaux en électricité ne cessent d’augmenter, alors que les ressources fos- siles qui permettent de la produire se raréfient, et que le pétrole et le gaz naturel seront pratiquement épuisés dans les quarante prochaines années, sans oublier que cette consom- mation accrue d’énergie contribue au réchauffement et les catastrophes climatiques qui en résultent. L’homme est confronté à un double défi : satisfaire ses besoins énergétiques tout en réduisant l’impact de sa consommation sur l’environnement. Le soleil est une source d’énergie inépuisable, émettant chaque jour l’équivalent de 27 ans de consommation d’électricité sous forme de lumière. Il existe plusieurs façons d’utiliser l’énergie du soleil, dont la conversion de sa lumière en électricité à l’aide de cellules photosensibles ; C’est ce qu’on appelle le solaire photovoltaïque. Dans ce travail, nous nous intéressons à la réalisation d’un dispositif solaire PV avec système d’acquisition de données embarqué pour analyser et diagnostiquer les données collectées lors de son utilisation. Cette thèse est divisée en trois chapitres : Dans le premier chapitre, nous parlons de l’énergie solaire et de son importance, ainsi que de la définition de l’extraction de données et d’un examen des appareils qui ont été utilisés dans le kit spécial pour concevoir ce système. Le deuxième chapitre est consacré à la conception du générateur solaire (Arduino UNO photovoltaïque) et à la mise en œuvre du système d’acquisition de données. Et comment le lier pour extraire les données des panneaux solaires. Dans le troisième chapitre, nous présentons nos résultats. Et notre analyse de celui-ci, et enfin nous terminerons cette thèse par une conclusion générale qui résume notre étude. 9 Chapiter I L’état de l’art I.1 Introduction Les sources d’énergie renouvelables sont devenues l’une des principales sources d’énergie en raison de leur abondance. Aujourd’hui, alors que la civilisation se développe rapide- ment, divers défis à la structure énergétique se produisent. En raison de la préoccupation concernant la pollution et le réchauffement climatique et la demande accrue de ressources énergétiques renouvelables. Par conséquent, l’énergie solaire est la source d’énergie renouvelable la plus promet- teuse en raison de sa Abondance, diversité et nature respectueuse de l’environnement. Le développement et l’utilisation de cette énergie fournissent non seulement un moyen d’utiliser les ressources, mais produisent également une évaluation efficace pour modifier les ressources de manière à mieux surmonter la crise des ressources énergétiques. Il existe divers facteurs environnementaux et géographiques affectant les ressources, de sorte que la mesure des ressources solaires en fonction de ces facteurs rend le système rentable et améliore le taux d’utilisation de l’énergie solaire renouvelable. L’acquisition de données aide à mesurer l’état des systèmes solaires sous ces facteurs. La précision du système d’acquisition de données est également importante car différents outils sont utilisés pour obtenir des données du système [1]. Arduino est un prototype d’outil d’objets interactifs composé d’une carte électrique et d’un environnement de programmation. [2] Sans rien connaître ni comprendre à l’électronique, cet environnement matériel et logiciel permet à l’utilisateur de développer ses projets par expérimentation directe à l’aide de nombreuses ressources en ligne. Arduino est un pont entre les mondes physique et numérique qui vous permet d’étendre les capacités des relations capteur ou environnement- machine. Chapiter I. L’état de l’art page 10 Université de Ouargla 2021/2022 I.2 Énergie solaire L’énergie solaire est la lumière et la chaleur émises par le soleil qui sont exploitées par l’homme depuis l’Antiquité à l’aide d’une gamme de technologies en constante évolu- tion. Les techniques d’utilisation de l’énergie solaire comprennent l’utilisation de l’énergie thermique du soleil, que ce soit pour le chauffage direct ou dans le cadre d’un processus de conversion mécanique pour le mouvement ou l’énergie électrique, ou pour générer de l’électricité par des phénomènes photovoltaïques à l’aide de panneaux photovoltaïques, en plus des conceptions architecturales qui dépendent de l’exploitation de l’énergie solaire, qui sont des techniques qui peuvent contribuer de manière significative à résoudre certains des problèmes les plus urgents du monde aujourd’hui. La plupart des sources d’énergie renouvelables disponibles à la surface de la Terre sont attribuées au rayonnement solaire en plus des sources d’énergie secondaires, telles que l’énergie éolienne, l’énergie des vagues, l’hydroélectricité et la biomasse. Il convient de noter que seule une petite partie de l’énergie solaire disponible a été utilisée au cours de notre vie. L’énergie électrique est générée à partir de l’énergie solaire par des moteurs thermiques ou des convertisseurs photovoltaïques. Une fois l’énergie solaire convertie en énergie électrique, seule l’ingéniosité humaine contrôle ses utilisations. Parmi les applications qui utilisent l’énergie solaire figurent les systèmes de chauffage et de refroidissement lors de conceptions architecturales qui dépendent de l’exploitation de l’énergie solaire, l’eau potable lors de la distillation et de la désinfection, l’exploitation de la lumière du jour, le chauffage de l’eau, la cuisson solaire et les températures élevées à des fins industrielles. I.3 Intérêt l’acquisition il y’a plusieur aventage pour acquisiser: • L’acquisition de données uploads/Geographie/ 06-baflah-benabdelhafid-pdf-ok.pdf