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Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ay

Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi Dédicace Je commence par rendre grâce à DIEU pour la volonté, le courage et les compétences qu'il m’a donné pour la réalisation de ce modeste travail. À ceux qui ne cessent de sacrifier, à nos sources d'amour et de tendresse. Ma très chère mère Laila Mon très cher père Salah Je souhaite que DIEU les protège et qu'il m’aide à les satisfaire. À mes très chers frères et sœurs pour leurs affectueux soutiens morals. À toute la famille, en témoignage de mon sentiment d’amour, du respect et de l’effort qu’ils ont déployé pour m’encourager À mes amis, et à tous ceux qui me sont chers, J’ai le plaisir de leur dédier ce modeste travail. Imen Ayachi Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi Page 10 Dédicace Je dédie ce travail À mes chers parents Veuillez recevoir l’expression de ma profonde gratitude et ma reconnaissance envers vos sacrifices incessants. Vous n’avez cessé de m’entourer par votre assistance et vos encouragements qui ont été pour moi une source de persévérance. Que dieu vous garde afin d’éclairer mon chemin. À mes sœurs et mes frères Pour l’affectation et l’assistance dont vous avez toujours fait preuve. Que le succès vous soit allié. À tous les membres de ma grande famille Recevez ici le témoignage de mon grand respect, de ma gratitude et de mon profond attachement. À tous mes amis Pour votre aide, votre assistance et votre amour sincère. Du fond du cœur Merci Salma Jabloun Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi Remerciements Ce projet du cursus technique supérieur de L’ISET de Tozeur est une étape marquante dans la vie universitaire. Nous permettent d’avoir une expérience formidable pendant laquelle nous avons rencontré une multitude de personne qui nous ont beaucoup apporté, nous tenons donc a les remercier pour leur aide, leur accueil et leur disponibilité tout au long de ce projet. Nous tenons à remercier sincèrement mon encadreur : Mr. Mohamed houmia pour son aide, encadrement précieux durant ce travail il a mis à mes dispositions ses capacités, son expérience et son savoir-faire, n’ont pas cessé de m’aider, et de me conseiller judicieusement. Nous remercie tous les membres du jury qui ont acceptés de juger ce modeste travail. Enfin, nous remercie tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin à assurer les conditions convenables pour nos études et qu’ils veuillent accepter nous respects Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi Page 10 Table des matières Introduction générale..................................................................................................................1 Chapitre 1: Présentation et Analyse du Problème....................................................................3 I. Introduction......................................................................................................................4 II. Systèmes photovoltaïques................................................................................................4 III. L’effet photovoltaïque..............................................................................................5 IV. Technologie..............................................................................................................5 IV.1. Cellule photovoltaïque..............................................................................................5 IV.2. Module solaire ou photovoltaïque............................................................................7 IV.2.1. Association des cellules en série.......................................................................7 IV.2.2. Diodes «by-pass»...............................................................................................8 IV.2.3. Constitution d’un champ photovoltaïque..........................................................9 IV.2.4. Technologie de capteurs....................................................................................9 V. Etude de l’influence de dépôt de poussière sur les performances des modules PV.......11 V.1. Influence de la poussière........................................................................................11 V.2. Etude expérimentale des dépôts de poussier..........................................................11 V.2.1. Equipement de mesure.....................................................................................11 V.2.2. Condition de mesure et méthodologie.............................................................12 V.2.3. Résultat et interprétation de l’étude des dépôts de poussière sur les modules PV 13 VI. Nettoyage des modules...........................................................................................14 VI.1. Nettoyage avec un chiffon......................................................................................15 VI.2. Les technologies émergentes..................................................................................15 VI.3. Nettoyage photo catalyse avec TIO2......................................................................16 VI.4. Avantage et inconvénient de nettoyage de module PV..........................................18 VII. Problématique.........................................................................................................19 VIII. Conclusion..............................................................................................................20 Chapitre 2: La Robotique.......................................................................................................21 I. Introduction....................................................................................................................22 II. Les robots mobiles.........................................................................................................22 III. Historique de la robotique......................................................................................22 Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi IV. Types de robots.......................................................................................................23 IV.1. Robot industriel......................................................................................................23 IV.2. Robot Mobile..........................................................................................................23 V. Architecture des robots mobiles.....................................................................................24 V.1. Caractéristiques d'un robot.....................................................................................29 V.1.1. La charge maximale transportable..................................................................29 V.1.2. Le volume de travail........................................................................................29 V.1.3. Le positionnement absolu...............................................................................29 V.1.4. La respectabilité..............................................................................................30 V.1.5. La vitesse de déplacement...............................................................................30 VI. Conclusion..............................................................................................................30 Chapitre 3: Conception mécanique.......................................................................................31 I. Introduction....................................................................................................................32 II. Présentation du robot.....................................................................................................32 III. Mise en situation.....................................................................................................32 III.1. SADT niveau A-0...................................................................................................33 III.2. Diagramme de pieuvre............................................................................................33 III.3. Diagramme FAST...................................................................................................34 IV. Conception initiale..................................................................................................35 IV.1. Principe...................................................................................................................35 IV.2. Description..............................................................................................................36 IV.2.1. Système de transmission poulies et courroies.................................................36 IV.2.2. Système de nettoyage......................................................................................40 IV.2.3. Système de maintien.......................................................................................42 IV.2.4. Structure métallique........................................................................................43 V. Conception recommandée..............................................................................................44 V.1. Pourquoi ?...............................................................................................................44 V.2. Système de transmission de mouvement................................................................44 V.2.1. Systèmes mécaniques......................................................................................44 V.3. Les avantages et les inconvénients.........................................................................45 V.3.1. Les avantage....................................................................................................45 V.3.2. Inconvénients..................................................................................................45 V.4. Choix de Roues.......................................................................................................45 Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi Page 10 V.5. Driver du moteur....................................................................................................47 VI. Système de maintien...............................................................................................51 VI.1. La force d'aspiration nécessaire pour des objets dynamiques................................52 VI.2. Critères généraux de sélection d'une ventouse.......................................................53 VI.3. Principe de fonctionnement d'une ventouse...........................................................54 VI.3.1. Calculs théoriques...........................................................................................54 VI. 3.2. Conditions réelles............................................................................................55 VI.3.3. Les avantages..................................................................................................56 VI.3.4. Les limites.......................................................................................................56 VI.3.5. Sécurité............................................................................................................56 VI.3.6. Le choix de ventouse.......................................................................................56 VI.4. Conception d’un système........................................................................................57 VI.4.1. Calcul du poids d'une pièce.............................................................................57 VI.4.2. Force de prise théorique d'une ventouse.........................................................57 VI.4.3. Le choix d'un venturi.......................................................................................59 VI.4.4. la force pressante.............................................................................................59 VII. Conclusion..............................................................................................................62 Chapitre 4: Conception électrique.........................................................................................63 I. Introduction....................................................................................................................64 II. Présentation....................................................................................................................64 III. Carte Arduino..........................................................................................................65 III.1. Définition................................................................................................................65 III.2. Brochage externe d’un arduino-uno.......................................................................66 III.3. Brochage interne.....................................................................................................69 IV. Communication sans fil..........................................................................................69 IV.1. Principe de la Communication sans Fil..................................................................70 IV.2. Différents types de la communication sans fil........................................................70 IV.3. Différence entre le infrarouge et Bluetooth............................................................71 IV.4. Présentation de Shield Bluetooth HC 05................................................................72 IV.4.1. Caractéristiques...............................................................................................73 IV.4.2. Fonctionnement et brochage avec l’arduino...................................................74 IV.4.3. Configuration du module Bluetooth HC-05 - Commandes AT......................74 V. Commande de robot.......................................................................................................77 Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi V.1. joystick....................................................................................................................77 V.2. Fonctionnement et brochage avec l’Arduino.........................................................78 V.3. Brochage de partie émetteur...................................................................................79 VI. Électrique de robot..................................................................................................81 VI.1. La motorisation de robot.........................................................................................81 VI.2. Présentation des moteur DC...................................................................................81 VI.3. Présentation des Shield L298N (Pont H)................................................................83 VI.3.1. Le pont en H....................................................................................................83 VI.3.2. Principe de fonctionnement de Pont H...........................................................84 VI.3.3. Utilisation avec les moteurs à courant continu...............................................84 VI.3.4. Le module schild L298N (Pont H).................................................................85 VI.3.5. Fonctionnement et Brochage avec ARDUINO...............................................86 VI.4. Le relais..................................................................................................................89 VI.5. Les capteurs............................................................................................................91 VI.5.1. Capteur Ultrason.............................................................................................91 VI.6. Brochage de partie récepteur..................................................................................95 VII. Conclusion..............................................................................................................96 Chapitre 5: Logiciel & Réalisation pratique..........................................................................97 I. Introduction....................................................................................................................98 II. L’Arduino......................................................................................................................98 II.1. Environnement de développement Arduino...........................................................98 II.2. Etapes de programmation Arduino.........................................................................99 II.3. Charger un programme dans la carte......................................................................99 II.4. Structure d’un projet ARDUINO.........................................................................100 III. Proteus 8 Professional..........................................................................................100 IV. Organigramme de commande du système............................................................101 V. Conclusion...................................................................................................................104 Conclusion générale................................................................................................................105 Bibliographie...........................................................................................................................106 Annexe....................................................................................................................................109 Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi Page 10 Liste des figures Figure 1.1.: Schéma descriptif de système PV............................................................................4 Figure 1.2.Cellule photovoltaïque...............................................................................................5 Figure 1.3. La cellule photovoltaïque.........................................................................................6 Figure 1.4.Panneaux en séries et en parallèles............................................................................7 Figure 1.5.Un panneau solaire dispose d'une à trois diodes by-pass..........................................8 Figure 1.6.Une chaîne de modules ou string...............................................................................9 Figure 1.7.Schéma d’Expérimentation de dépôt de poussière..................................................12 Figure 1.8. Evolution de la puissance Moyenne (Uco x Icc) en fonction du jour....................13 Figure 1.9.Dioxyde de Titane...................................................................................................17 Figure 1.10.Mode d'application de Photo cal SC......................................................................18 Figure 2.1.Structure d’un robot mobile.....................................................................................24 Figure 2.2.Robot de type uni-cycle...........................................................................................25 Figure 2.3.Robot de type tricycle..............................................................................................26 Figure 2.4.Robot de type voiture..............................................................................................26 Figure 2.5.Robot mobile omnidirectionnel...............................................................................27 Figure 2.6.Exemples de robots mobiles à chenilles..................................................................27 Figure 2.7.Exemple d’un robot aspirateur................................................................................28 Figure 2.8: Robot de piscine en action......................................................................................29 Figure 3.1.Modélisation du système.........................................................................................33 Figure 3.2.Diagramme de pieuvre............................................................................................33 Figure 3.3.Le diagramme FAST (Functional Analysis Système Technique )..........................35 Figure 3.4.Structure de conception initiale...............................................................................36 Figure 3.5.Système poulies et courroie.....................................................................................36 Figure 3.6.Courroie trapézoïdales.............................................................................................37 Figure 3.7. Poulie crantée.........................................................................................................37 Figure 3.8.Système polie courroie............................................................................................38 Figure 3.9. Grandeurs de flux...................................................................................................39 Figure 3.10. Grandeurs d'efforts...............................................................................................40 Figure 3.11. Système de nettoyage...........................................................................................40 Figure 3.12. Schéma d’une brasse et électrovanne...................................................................40 Figure 3.13. Schéma réel de l’électrovanne..............................................................................41 Figure 3.14. Raclette.................................................................................................................41 Figure 3.15. Figure réel de raclette...........................................................................................41 Figure 3.16. Système de maintien.............................................................................................42 Figure 3.17.Schéma de deplacement d’un robot.......................................................................42 Figure 3.18. Structure métallique en aluminium.......................................................................43 Figure 3.19. Schéma réel de la structure métallique.................................................................44 Figure 3.20. Système roues dentées-chaine..............................................................................45 Figure 3.21. Roue......................................................................................................................46 Robot nettoyeur des panneaux photovoltaique ISET Tozeur Salma Jabloun & Imen Ayachi Figure 3.22. Robot en plan incliné............................................................................................46 Figure 3.23. Bilan de forces......................................................................................................48 Figure 3.24. Conception d’un système de maintien..................................................................51 Figure 3.25. Une accélération de force verticale en parallèle sur la surface de la ventouse.....52 Figure 3.26. Ventouse...............................................................................................................54 Figure 3.27. Pompe à vide........................................................................................................60 Figure 4.1. Schéma explicatif de la partie récepteur.................................................................64 Figure 4.2. Schéma explicatif de la partie commande..............................................................65 Figure 4.3. Exemples de carte arduino......................................................................................65 Figure 4.4. Le brochage externe de l’arduino-uno....................................................................66 Figure 4.5. Connecteur ICSP....................................................................................................67 Figure 4.6. Schéma d’atmega328..............................................................................................68 Figure 4.7. Le brochage interne d’un arduino-uno...................................................................69 Figure 4.8. Icône de Bluetooth..................................................................................................71 Figure 4.9. Photo d’infrarouge..................................................................................................71 Figure 4.10. Shield Bluetooth HC 05........................................................................................73 Figure 4.11. Schéma de branchement Shield Bluetooth avec Arduino en proteus...................74 Figure 4.12. Les commandes et le format du module Bluetooth..............................................75 Figure 4.13. Configuration esclave...........................................................................................76 Figure 4.14. Configuration maître............................................................................................77 Figure 4.15. Le joystick............................................................................................................78 Figure 4.16. Le branchement du joystick avec l’Arduino(ISIS)...............................................79 Figure 4.17. Brochage d’une partie émettrice...........................................................................80 Figure 4.18. Schéma réel de partie émetteur.............................................................................80 Figure 4.19. Schéma réelle de moteur essuie glace...................................................................83 Figure 4.20. Pont en H..............................................................................................................84 Figure 4.21. Le pont en H avec une branche active..................................................................84 Figure 4.22: Shield L298N Pont H...........................................................................................85 Figure 4.23. Sens du courant en fonction de l’état des interrupteurs dans Moteurs.................86 Figure 4.24. le brochage du module L298N (ISIS)...................................................................87 Figure 4.25. Le brochage de deux moteurs CC.........................................................................88 Figure 4.26. Relai électrique 5V...............................................................................................89 Figure 4.27. Schéma électrique.................................................................................................90 Figure 4.28. Schéma électrique de branchement relai avec Arduino et uploads/Geographie/ rapport-pfe-ima-converti.pdf