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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université de Mohamed El-Bachir El-Ibrahimi - Bordj Bou Arreridj Faculté des Sciences et de la technologie Département Electromécanique. Mémoire Présenté pour obtenir LE DIPLOME DE MASTER FILIERE : AUTOMATIQUE. Spécialité : Automatique et informatique industrielle. Par  DJOUDI Ahmed.  MECHATIA Abdechafi. Intitulé Soutenu le : ………………………… Devant le Jury composé de : Nom & Prénom Grade Qualité Etablissement Mr. ZAOUI Fares. MCB Président Univ-BBA Mr. KHENFER Riad. MCA Encadreur Univ-BBA Mr. LAYADI Toufik madani. MCA Examinateur Univ-BBA Mr. BenhadougaSeddik. Pr Examinateur Univ-BBA Année Universitaire 2021/2022 Conception Mécanique D’un Système De Nettoyage Des Panneaux Solaires Remerciements En préambule à ce mémoire nous remercions ALLAH qui nous aide et nous donne la patience et le courage durant ces langues années d’études. La personne que nous tenons à remercier est notre encadreur Mr KHANFER RIADH pour l’orientation, la confiance, la patiente qui a constitué un rapport considérable lui ce travail n’aurait pas pu être menée à bon port, Qu’il trouve dans ce travail un hommage vivant à sa haute personnalité. Nos remerciements étendus également à l’ingénieur dans laboratoire de Mr BENGUESMIA FAROUK pour ses bonnes explications qui nous ont éclairé le chemin de la recherche et sa collaboration avec nous dans l’accomplissement de ce modeste travail. Nous tenons à exprimer nos sincères remerciement à Mr ZAOUI FARES d’être le président jury et tous les professeurs Qui nous ont enseignée et qui par leur compétence nous on a soutenu dans la poursuite de nos étude. On n’oublie pas nos parents pour leur contribution, leur soutien et leur patience. Enfin, nous adressons nos plus sincères remerciement a tous nos proches et amis Qui nous ont toujours encouragés au cours de la réalisation de ces mémoires. Dédicaces Avant tous, je remercie dieu le tout puissant de M’avoir donné le courage et la patience pour réaliser Ce travail malgré toutes les difficultés rencontrées J’ai le grand honneur de dédier le fruit de mes année d’étude a : A mes parents .Aucun hommage ne pourrait être à la hauteur de l’amour Dont ils ne cessent de me combler. Que dieu leur procure bonne santé et longue vie. Sans oublier la personne la plus chère et la plus précieuse, mon frère Joseph, que Dieu lui fasse miséricorde dans les jardins du Paradis, et mes amis, A celui que j’aime beaucoup et qui m’a soutenue tout au long de ce projet : mes raouf et walid et hakim et yacin et hicham et salman et tous les étudiants et les étudiantes de la promotion M2 automatique et informatique industriel A mon binôme abdechafi. ET toutes les personnes qui ont contribuées de près ou de loin à l’élaboration de ce travail je vous dis merci. DJOUDI Ahmed Dédicaces Je dédie ce travail à : ma famille, elle qui m'a doté d'une éducation digne, son amour a fait de moi ce que je suis aujourd'hui : Particulièrement à mon père BRAHIM, pour le goût à l'effort qu'il a suscité en moi, de par sa rigueur. A toi mon mère AKILA, ceci est ma profonde gratitude pour ton éternel amour, que ce rapport soit le meilleur cadeau que je puisse t’offrir. A vous ma frères (AKRAM) et sœurs (HAYET, SABAH, WARDA) qui m'avez toujours soutenu et encouragé. Mechatia abdechafi Sommaire Introduction générale ................................................................................................................ 1 CHAPITRE I:Généralité sur les générateurs photovoltaïque I.1 Introduction ................................................................................................................................ 2 I.2 Énergie solaire photovoltaïque ................................................................................................. 2 I.2.1 Historique ........................................................................................................................... 2 I.2.2 Principe de la conversion photovoltaïque ........................................................................ 3 I.3. Cellule photovoltaïque ............................................................................................................. 4 I.3.1 Types de cellules photovoltaïques .................................................................................... 4 I.3.1.1 Cellules monocristallines ............................................................................................ 5 I.3.1.2 Cellules polycristallines ............................................................................................... 5 I.3.1.3 Cellules amorphes ........................................................................................................ 5 I.4. Générateur photovoltaïque (champ PV) .................................................................................. 6 I.4.1 Modules .............................................................................................................................. 6 I.4.2 Constituants ....................................................................................................................... 7 I.4.3 Fonction ............................................................................................................................. 8 I.5. Caractéristique électrique d‟un générateur Photovoltaïque ................................................... 8 I.5.1 Caractéristique courant – tension ..................................................................................... 9 I.5.2 Rendement de la conversion ............................................................................................. 9 I.6. Effets des conditions climatiques sur les modules PV ......................................................... 10 I.6.1 Influence de l'éclairement ............................................................................................... 10 I.6.2 Influence de la température............................................................................................. 11 I.7 Phénomène d‟ombrage sur les modules photovoltaïques ..................................................... 11 I.8 Différents types d‟ombrages ................................................................................................... 12 I.8.1 L‟ombrage partiel ............................................................................................................ 12 I.8.2 L‟ombrage total ............................................................................................................... 12 I.9 Protections standards d‟un module solaire photovoltaïque................................................... 13 I.9.1 Diode by-pass .................................................................................................................. 13 I.9.2 Diode anti retour .............................................................................................................. 14 I.10 Effet de poussière sur les panneaux PV ............................................................................... 15 I.10.1 Propriétés de la poussière ............................................................................................. 15 I.10.2 Effet poussière sur le module PV ................................................................................ 15 I.10.3 Augmentation de la température du module en raison du dépôt de poussière .......... 16 I.11 Nettoyage les systèmes photovoltaïque................................................................................ 16 I.11.1 Méthodes de nettoyage.................................................................................................. 16 I.12 Conclusion ............................................................................................................................. 18 CHAPITRE II : Description de la partie matérielle et logiciel II.1 introduction ............................................................................................................................. 20 II.2 Description de la partie matérielle ........................................................................................ 20 II.2.1 Carte Arduino ................................................................................................................. 20 II.2.2 Moteur pas à pas............................................................................................................. 24 II.2.2.1 Définition..................................................................................................................... 24 II.2.3 Driver moteur pas à pas ................................................................................................. 30 II.2.4 Panneau solaire............................................................................................................... 32 II.2.5 Généralités les batteries ................................................................................................. 33 II.3 Description de la partie logicielle.......................................................................................... 36 II.3.1 Logicielle Flowcode....................................................................................................... 36 II.3.2 Logicielle FRITZING .................................................................................................... 38 II.3.3 Logicielle SOLIDWORKS........................................................................................... 38 II.4 Conclusion .............................................................................................................................. 40 CHAPTER III: Etude & Réalisation d’un système nettoyage PV III.1 Introduction ........................................................................................................................... 45 III.2 cahier de charger ................................................................................................................... 45 III.3 Etape de réalisation de projet ............................................................................................... 45 III.3.1 dimensionnement d‟un système ................................................................................... 45 III.3.2 Fabrication de conception mécanique ........................................................................ 48 III.3.3 Réalisations du circuit électronique dans FRITZING ................................................ 53 III.4 résultats et discussion ........................................................................................................... 57 III.5 Conclusion ............................................................................................................................. 59 Conclusion générale .................................................................................................................62 Bibliographie Liste des tableaux Tableau II.1 Caractéristiques de la carte Arduino uno .............................................................. 22 Tableau II.2 les divers outils et fonctionnalités disponibles dans solidworks ........................ 39 Tableau III.1 Consommation du système pendant une journée ............................................... 46 Tableau III.2 Les caractéristiques du système PV .................................................................... 46 Tableau III.3 test charge batterie pour les tests en vide ............................................................ 58 Tableau III.4 test système de nettoyage en vide........................................................................ 58 Tableau III.5 test charge batterie pour les tests en charge ........................................................ 58 Tableau III.6 test système de nettoyage en charge.................................................................... 59 Liste des figures Chapitre I FigureI.1 Coupe transversale basique d'une cellule photovoltaïque à base de silicium ............ 3 Figure I.2 La cellule photovoltaïque............................................................................................. 4 Figure I.3Types de cellules photovoltaïques ................................................................................ 4 Figure I.4 Constituants d‟un générateur PV ................................................................................. 6 Figure I.5 Constituants d‟un module photovoltaïque (Si cristallin) ........................................... 7 Figure I.6 Caractéristique I(V) d‟une cellule ............................................................................... 8 Figure I.7 les défèrent zones de fonctionnement du module PV. ............................................... 8 Figure I.8 Caractéristique courant-tension d‟une cellule photovoltaïque. ................................ 9 Figure I.9 Effet de l'éclairement sur la caractéristique P-V. .................................................... 10 Figure I.10 Effet de l'éclairement sur la caractéristique I-. ....................................................... 10 Figure I.11 Effet de La température sur la caractéristique P-V(I=F(V) et P=F(V) ). .............. 11 FigureI.12 Caractéristique de deux cellules photovoltaïques soumises à un ombrage partiel avec et sans by-pass. ..................................................................................................................... 13 Figure I.13 Etat de fonctionnement de diode by-pass. .............................................................. 14 Figure I.14 Protection avec une diode anti-retour. .................................................................... 14 Figure I.15 Sable sur les bords du cadre .................................................................................... 17 Figure I.16 Fientes d'oiseaux ...................................................................................................... 17 Chapitre II Figure II.1 Schéma complet des broches ................................................................................... 21 Figure II.2 Vue d‟ensemble d‟un moteur pas à pas ................................................................... 24 Figure II.3 Structure d’un Moteur pas à pas ............................................................................. 25 Figure II.4 schéma simplifié d‟un moteur à aimant. ................................................................. 26 Figure II.5 Représentation schématique d‟un moteur unipolaire Comme. ............................. 27 Figure II.6 Représentation schématique d‟un moteur bipolaire. .............................................. 26 Figure II.7 Séquences de commande d‟un moteur bipolaire. ................................................... 28 Figure II.8 Structure classique d‟un moteur à reluctance. ........................................................ 29 Figure II.9 Moteur pas à pas hybride. ........................................................................................ 30 Figure II.10 driver moteur pas a pas (DMH860H) .................................................................... 31 Figure II.11 panneaux solaire 10 w ........................................................................................... 32 Figure II.12 environnement de travail de Flowcode ................................................................ 36 Figure II.13 environnement de travail de SOLIDWORKS....................................................... 40 Chapitre III Figure III.1 Dimensionnement et modélisation géométrique de cadre .................................... 49 Figure III.2 cadre de système nettoyage ................................................................................. 49 Figure III.3 Dimensionnement et modélisation géométrique de guide................................... 49 Figure III.4 guide mécanisme de système nettoyage ................................................................ 49 Figure III.5 Dimensionnement et modélisation géométrique d‟un support moteur ................ 50 Figure III.6 support moteur......................................................................................................... 50 Figure III.7 Dimensionnement et modélisation géométrique de tige ....................................... 50 Figure III.8 tige acier inoxydable .............................................................................................. 50 Figure III.9 Dimensionnement et modélisation géométrique de guide de tige ....................... 51 Figure III.10 guide de tige ......................................................................................................... 51 Figure III.11 Dimensionnement et modélisation géométrique de roue ................................... 51 Figure III.12 roue gommée ........................................................................................................ 51 Figure III.13 Dimensionnement et modélisation géométrique de couverture ......................... 52 Figure III.14 couverture de mécanisme .................................................................................... 52 Figure III.15 Dimensionnement et modélisation géométrique de support de fixation ........... 52 Figure III.16 support de fixation de PV ................................................................................... 52 Figure III.17 assemblage conception mécanique d‟un robot nettoyage PV ........................... 53 Figure III.18 circuit électronique dans FRITZING ................................................................... 53 Figure III.19 choisissons de Nouveau projet ............................................................................. 54 Figure III.20 la liste des microcontrôleurs ................................................................................. 54 Figure III.21 la fenêtre de code avec la boucle BEGIN et END .............................................. 54 Figure III.22 déclarer des variables et de leurs donner une valeur ......................................... 55 Figure uploads/Geographie/ memoire-fin-d-x27-etude-djoudi-ahmed-et-mechatia-abdechafi-final 1 .pdf