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Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie D

Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de génie électrique Sciences et Technologies Électrotechnique Machines électrique Réf. : …………………. Présenté et soutenu par : Azzi omar Ben bahan youcef Le : lundi 14 septembre 2020 Thème Réalisation d’un système de Suiveur à base arduino Jury : Mme. Khlili fatiha MAA Université mohamedkhiderbiskra Superviser Mme. Hadrie hamida amal MAA Université mohamedkhiderbiskra président Mme. Becha habiba MAA Université mohamedkhiderbiskra Examiner Année universitaire : 2019 - 2020 MÉMOIRE DE MASTER الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي والبحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la recherche scientifique Université Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : ELECTROTECHNIQUE Option : MACHINES ELECTRIQUE Mémoire de Fin d'Etudes En vue de l’obtention du diplôme : MASTER Réalisation d’un système de Suiveur à base arduino Présenté par : Avis favorable de l’encadreur : Azzi omar Ben bahan youcef Avis favorable du Président du Jury HADRIE HAMIDA AMAL Cachet et signature Remerciements Je remercie tout d’abord le bon dieu pour m’avoir donné le courage et la force de mener à bien ce travail. Je remercie particulièrement ma promotrice Madame khlili fatiha pour sa patience, sa confiance, ses remarques, ses conseils, sa disponibilité et sabienveillance. Qu’elle trouve ici le témoignage de ma profondegratitude. Je tiens aussi à remercier les membres du jury pour avoir accepté d’évaluer ce travail, pour toutes leurs remarques et critiques constructives. Enfin, merci à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration de ce travail. Ben bahan youcef Azzi omar Dédicace Je dédie ce modeste travail a: .A Mon père et ma chère mère A toutes mes sœurs. A toute la famille et tous mes amis de promotion de master 2020, mon ami Omar et a tous les gens que je connais. youcef Liste de tableaux I Dédicace Je dédie ce modeste travail a : À MA MERE, ce travail est le fruit de tes efforts et l'aboutissement de tes nombreuses nuits de prières. À Mon père, pour m'avoir soutenu moralement, matériellement et financier jusqu'à ce jour. A Mon frère Noureddine qui m’a toujours soutenue dans les moments les plus difficiles dans ma vie. A Mon frère Aissa et Yassin. A toutes mes sœurs. A Mon ami youcef. A toute la famille et tous mes amis de promotion de Master 2020, et à tous les gens que je connais. omar Liste de tableaux I Liste de tableaux Chapitre I : Généralité sur l'Energie solaire Tableau I.1 : Caractéristiques principales du soleil……………………………………………………………..5 Tableau I.2 : Potentiel d’Energie solaire en Algérie [7]………………………………………………………...9 Chapitre II : Les cellulephotovoltaique Tableau II.3. Cartes de l’irradiation globale en Algérie………………………………………………………14 Tableau II.4 : Avantages et inconvénients des cellules de la 2ème génération……………………………….14 Tableau II.5 : Comparaison entre différents matériaux……………………………………………………….16 Chapitre Ⅳ : Modélisation de suiveur de soleil Tableaux Ⅳ .6. Les fonctions spécifiques de langage d'Ardino……………………………………………….37 Tableaux Ⅳ.7. Caractéristique de la carte Arduino UNO……………………………………………………..40 Liste de figures II Liste de figures Chapitre I : Généralité sur l'Energie solaire Figure I.1. Rayonnement solaire transmis à la terre ........................................................................................................... .7 Figure I.2 : Composantes du rayonnement solaire au sol. .................................................................................................. .8 Figure I.3 : Ensoleillement global annuel dans le monde KWh/m2/an. ............................................................................. .8 Figure I.4. Cartes de l’irradiation globale en Algérie ......................................................................................................... .9 Chapitre II: Les cellulephotovoltaique Figure II.5. Schéma d’une cellule élémentaire [9] ........................................................................................................... .13 Figure II.6 : Arborescence de matériaux pour la fabrication de cellules PV .................................................................... .13 Figure II.7 : Courbe I =f(V) d’une cellule photovoltaïque ............................................................................................... .16 Figure II.8 : courbe de puissance P = f(V). ...................................................................................................................... .17 Figure II.9 : Module photovoltaïque ................................................................................................................................ .18 Figure II.10 : Association de n cellules PV en parallèle et m en série ............................................................................. .18 Figure II.11 : Caractéristiques de cellules solaires photovoltaïques en parallèle et en série ............................................ .18 Figure II.12 : Les différentes zones de la caractéristique I (V) ........................................................................................ .19 Figure II.13 : Panneaux photovoltaïques .......................................................................................................................... .20 Figure II.14 : Composants d’un champ de modules photovoltaïques .............................................................................. .21 Figure II.15 : Schéma d’un système photovoltaïque ........................................................................................................ .21 Figure II.16 : Système photovoltaïque autonome ............................................................................................................. .22 Figure II.17 : Système photovoltaïque raccordé aux réseaux ........................................................................................... .23 Figure II.18 : Système hybride PV-Eolienne.................................................................................................................... .23 Chapitre III Système de suiveur solaire Figure III .19 : Les différents types du suiveur solaire ..................................................................................................... .27 Figure III .20. Suiveur à axe horizontal ............................................................................................................................ .27 Figure III .21. Suiveur à 1axe vertical incliné .................................................................................................................. .28 Figure III .22.Suiveur à deux axes ADES : modèle 5F-27 M .......................................................................................... .28 Figure III .23.Variation saisonnière du rayonnement solaire ........................................................................................... .29 Figure III .24.Production électrique [JAG, 2013&MEC,2013] ........................................................................................ .29 Chapitre Ⅳ Modélisation de suiveur de soleil FigureⅣ.25.La LDR ........................................................................................................................................................ .32 FigureⅣ.26. Le capteur LDR de deviseue de tension ...................................................................................................... .33 Figure Ⅳ.27.présentation (capteures +actionneurs) de la carte Arduino ......................................................................... .34 Figure Ⅳ .28.Structures principales du système Arduino ................................................................................................ .35 FigureⅣ.29. L'Interface du logiciel Arduino ................................................................................................................... .36 Figure Ⅳ.30.la carte Arduino UNO ................................................................................................................................. .39 Figure Ⅳ.31. La résiliation entre la carte Arduino et plaque ........................................................................................... .40 Liste de figures III Chapitre Ⅴ : Réalisation d'un système de suiveur du soleil Figure Ⅴ.1. Schéma synoptique de notre suiveur du soleil ............................................................................................. .45 Figure Ⅴ.2. Photorésistance LDR ................................................................................................................................... .46 Figure Ⅴ.4. La carte Arduino ......................................................................................................................................... .46 Figure Ⅴ.5. Câble USB type A/B (Arduino UNO) ......................................................................................................... .47 Figure Ⅴ.6. Fils de pind’Arduino .................................................................................................................................... .47 Figure Ⅴ.7. Principe de fonctionnement du MCC ........................................................................................................... .47 Figure Ⅴ.8. Organigramme Principal .............................................................................................................................. .48 Figure Ⅴ.9. Interface du Partie de programmation dan logiciel Arduino ........................................................................ .49 Figure Ⅴ.10. Montage du système sous le logiciel Proteus-ISIS .................................................................................... .49 Figure Ⅴ.11. Plan de réalisation du système suiveur ....................................................................................................... .50 Figure Ⅴ.12. Test de rotation de deux petits moteurs à CC ............................................................................................ .50 Figure Ⅴ.13. Schéma du prototype des photorésistances LDR ....................................................................................... .51 Figure Ⅴ.14. Test de rotation de deux moteurs puissants à CC (à vide) ......................................................................... .51 Figure Ⅴ.15.Schéma de fonctionnement du suiveur ....................................................................................................... .51 Figure. Ⅴ.16. Orientation à un axe .................................................................................................................................. .52 Figure Ⅴ.17.Orientation à deux axes ............................................................................................................................... .52 Figure Ⅴ.18. Notre suiveur du soleil ............................................................................................................................... .52 Liste des abréviations IV Liste des abréviations Wh : Watt-heure (énergie consommée) PV : Photovoltaïque GPV :générateur photovoltaïque a-Si : le silicium amorphe CIS : le disélénium de cuivre indium cdTE: le tellure de cadniumEVA : éthylène -vynil- UV : ultra-violet L: Longitude LDR:light-dependent resistor CC: Courant Continu Mcc :Moteur à courant Continu Resumé V Résumé Dans ce travail, nous avons fait une étude pilote et pratique dans le domaine du contrôle d'un suiveur du rayonnement solaire à travers une carte "Arduino UNO" pour obtenir la valeur maximale de la puissance produite. Le mot clés: Photovoltaïque, Arduino UNO, Suiveur du soleil, Moteur à CC. Summary In this work, we presented a study and a practical control of a sun tracking with an Arduino UNO card to obtain a maximum generated power by a photovoltaic system. Key words: Photovoltaic, Arduino, Solar Tracking, DC Motor. Sommaire VI Sommaire Introduction générale .................................................................................................................................................. VIII Chapitre I ............................................................................................................................................................................. 3 Généralité sur l'Energie solaire ............................................................................................................................................ 3 I.1. Introduction ......................................................................................................................................................... 4 I.2. L'énergie solaire .................................................................................................................................................. 4 I.2.1 Les avantages de l’énergie solaire : ..................................................................................................................... 5 I.2.2 Les inconvénients ................................................................................................................................................ 5 I.3. L’utilisation de l’énergie photovoltaïque ............................................................................................................ 6 1. Les centrales électriques: ..................................................................................................................................... 6 2. Pour les bâtiments: .............................................................................................................................................. 6 3. Pour les dispositifs autonomes: ........................................................................................................................... 6 4. Pour les satellites: ................................................................................................................................................ 6 I.4. Rayonnement solaire ..................................................................................................................................... 6 I.5.1.Types de rayonnements ........................................................................................................................................... 7 I.5.1.1.Rayonnementdirect ........................................................................................................................................ 7 I.5.1.2.Rayonnementdiffus ........................................................................................................................................ 7 I.5.1.3.Rayonnementglobal ....................................................................................................................................... 7 I.6. Le gisement solaire: ............................................................................................................................................. 8 I.6.1. Cartes d’irradiation globale et de l’ensoleillent enAlgérie .............................................................................. 9 I.7. conclusion ...................................................................................................................................................... 9 Chapitre II.......................................................................................................................................................................... 11 Les cellule photovoltaique ................................................................................................................................................. 11 II.1. Généralités ......................................................................................................................................................... 12 II.2. Principe .............................................................................................................................................................. 12 II.3. 1.Les cellules de la 1ère génération ....................................................................................................................... 13 II.3. 3.Les cellules de la 3ème génération ..................................................................................................................... 15 II.3. 4. Le rendement des cellules PV ....................................................................................................................... 15 II.4 Caractéristiques ................................................................................................................................................. 16 II.4 .1 .Caractéristique courant-tension .................................................................................................................... 16 II.5.1. Zones de fonctionnement du module photovoltaïque .................................................................................... 19 II.5.2. Panneau photovoltaïque ................................................................................................................................. 20 II.5.3.1. Système photovoltaïque autonomes .............................................................................................................. 21 II.5.3.2. Système photovoltaïque raccordé à un réseau ............................................................................................... 22 II.6. Conclusion ......................................................................................................................................................... 24 Chapitre III ........................................................................................................................................................................ 25 Système de suiveur solaire ................................................................................................................................................ 25 III.1. Introduction ....................................................................................................................................................... 26 III.2. Systèmes de suiveur solaire ............................................................................................................................... 26 III .3. Les différents systèmes de suiveur solaire .......................................................................................................... 26 III .3.1.Suiveur à axe horizontal .................................................................................................................................... 27 III .3.2. Suiveur à axe vertical incliné ........................................................................................................................... 28 III .3.3.Suiveur à deux axes ........................................................................................................................................... 28 III .4.Mouvement du Globe terrestre ............................................................................................................................. 28 Sommaire VII III .5. Les différents systèmes de la production électrique ............................................................................................ 29 III .6.Conclusion ............................................................................................................................................................ 30 Chapitre Ⅳ Modelisation de suiveur de soleil ......................................................................................................... 31 Ⅳ.1.Introduction ........................................................................................................................................................... 32 Ⅳ.2. Etude des différents blocs ..................................................................................................................................... 32 Ⅳ.2.1 Phase Commande ............................................................................................................................................... 32 Ⅳ.2.1.1 Capteurs solaires LDR(Photorésistance) ......................................................................................................... 32 Ⅳ.2.1.2.Application de la Photorésistance.................................................................................................................... 33 Ⅳ.2.2.Circuit de Commande ......................................................................................................................................... 34 Ⅳ.2.2.1.La carte Arduino .............................................................................................................................................. 34 Ⅳ.2.2.1.Définition ......................................................................................................................................................... 34 Ⅳ.2.2.2.Constitution de la carte Arduino ...................................................................................................................... 35 Le matériel et le logiciel. ............................................................................................................................................... 35 Ⅳ.2.2.3.Le matériel ....................................................................................................................................................... 35 Ⅳ.2.2.3.1.Le microcontrôleur ....................................................................................................................................... 35 Ⅳ.2.2.3.2. Alimentation uploads/Science et Technologie/ azzi-omar-ben-bahan-youcef.pdf