Sun-Tracking : Pilotage de 12 Moteurs PAP avec un PC

Bonjour à tous et merci pour vos réponses.

Pour être plus claire sur ce que souhaite faire, je veux réaliser un système de tracking pour un capteur linéaire de Fresnel. Ainsi les miroirs servent bien à focaliser les rayons lumineux mais ils ne sont pas commandés pour que leurs plans soient constamment normaux aux rayons incidents du soleil. C'est un peut plus compliquer. Bref 180° par jour, c’est un ordre de grandeur, ce qui est sur c'est que les miroirs ne font pas plus d'un tour par jour. De plus la vitesse, qui est fonction de la course apparente du soleil, n’est pas constante.
Je ne suis qu'au stade de la réflexion et le choix d'utiliser des moteur pap n'est pas arrêté (je n'ai rien pour l'instant). On me les a conseillé car ils sont simples à commander et peu chères.

Pour la précision angulaire, je sais que les meilleurs trackers solaires ont une précision inférieure à 0.02 degré. Je sais aussi qu'il existe des moteurs PAP couplé à un réducteur planétaire capable de fournir une précision de 0.018 degré, c'est vers ces moteurs que je pensais m'orienter http://www.robotshop.com/geared-bipolar-stepper-motor-3v-555-oz-in.html.
Pour la Arduino type Mega, c'est OK je partirai la dessus. Mais pour l'interface entre cette carte et chacun des moteurs (PAP ou servo)...

Par exemple pour le moteur décrit dans le lien au-dessus, quel carte de contrôle (ou interface) pourrait faire l'affaire?
Si j'utilise un servomoteur, que dois-je prévoir?

Merci pour par avance pour vos réponses.

Ok, donc il te faudra 2 moteurs par panneau ?
(pour la rotation en azimuthe mais aussi en altitude)

Pour la précision, si tu n'utilises pas de capteur angulaire il faudra penser à gérer le backlash de la moto-réduction dans la programmation si tu veux que cela soit de l'ordre de la minute d'arc. A moins que tu aies prévu de contrôler finement l'orientation des panneaux en fonction d'où sont renvoyé les rayons du Soleil (capteurs sur la cible) ?

Pour l'interface de pilotage des moteurs, en partant sur celui que tu pointes, il te faudra quelque chose en 3V et pouvant délivrer 2A par moteur (2A, au minimum, et thermiquement assez stable si c'est placé en plein Soleil toute la journée). Tu comptes la (les) fabriquer toi-même ? Et il faudra aussi tenir compte de la taille des panneaux et donc de la distance à laquelle se trouveront les moteurs de l'Arduino.
Peut-être qu'une motorisation >3V (et <<2A, pour le même couple) serait plus facile à mettre en oeuvre ?

Sympa' comme projet en tout cas -.^

Reboujour ekaki,

Non il faut qu'un seul moteur. La rotation se fait en fonction d'un angle qui est une conbinaison entre azimute et la hauteur solaire. A la maniere du cylindro-parabolique.
Quand tu parle de "backflash" de la moto-réduction, tu veux dire qu'il faut inclure le rapport de reduction dans le programme?
Pour l'instant il n'est pas prévue de réajustement en temps réel avec un capteur sur la cible (pour l'instant).
Je pense à mettre une serie de capteur sur la cible mais le niveau de rayonnement est trop élevé (rauonnement concentré environs 10 000 W/m2) et je crois que les capteurs standards (photoresistance ou photodiode) saturent à ce niveau (et même grillent).

Pour l'interface, si je peux trouver un truc "tout fait" c'est mieu. Est-ce tu connais un fourniseur sur internet qui commercialise ce genre de carte?

Merci

Emeric:
Reboujour ekaki,

Non il faut qu'un seul moteur. La rotation se fait en fonction d'un angle qui est une conbinaison entre azimute et la hauteur solaire. A la maniere du cylindro-parabolique.
Quand tu parle de "backflash" de la moto-réduction, tu veux dire qu'il faut inclure le rapport de reduction dans le programme?
Pour l'instant il n'est pas prévue de réajustement en temps réel avec un capteur sur la cible (pour l'instant).
Je pense à mettre une serie de capteur sur la cible mais le niveau de rayonnement est trop élevé (rauonnement concentré environs 10 000 W/m2) et je crois que les capteurs standards (photoresistance ou photodiode) saturent à ce niveau (et même grillent).

Pour l'interface, si je peux trouver un truc "tout fait" c'est mieu. Est-ce tu connais un fourniseur sur internet qui commercialise ce genre de carte?

Merci

bonjour
projet ambitieux et intéressant
comme pour tout il faut faire des compromis, les principaux "defauts" des moteurs pas à pas c'est qu'il n' y a pas de boucle d'asservissement fermée (on envoie l'ordre de déplacement mais on ne sait pas si cet ordre à été correctement exécuté) .
et la partie puissance (carte de commande).
compte tenu des resultats attendus/esperés , du budget, c'est typiquement le projet où il ne faut pas se precipiter sur un choix d'actuator
que l'on regrette plus tard.
Il est AMHA préférable de tester sur un miroir plusieurs solutions de positionnement, d'en tirer les conséquences et seulement ensuite valider le projet global.

C'est dans le cadre d'un travail d’étude ou c'est à destination "commerciale"
les contraintes financières de l’étude de projet ne sont pas les même.

et en dehors de l'aspect électronique commande de position, il y a une composante mécanique qui ne doit pas être ignorée.

pour similitude :
je serais curieux de connaitre la precision de positionnement angulaire, le taux max de rafraichissement de position des heliostats d'Odeillo et la motorisation employée.

Bonjour Artouste,

C'est un travail d'étude. Effectivement je testerai le pilotate sur un seul miroir et si cela est concluant, je passerrai au prototype entier.
La partie mécanique sera d'abord modélisé sur ordinateur avec Autodesk Inventor. Je renterai le caratéristique du moteur retenu (dimension, couple, vietesse).

Moi aussi je serai curieu de connaitre comment fonctionne le systeme de tracking des grande centrale comme Odeillo.

Emeric:
Bonjour Artouste,

C'est un travail d'étude. Effectivement je testerai le pilotate sur un seul miroir et si cela est concluant, je passerrai au prototype entier.
La partie mécanique sera d'abord modélisé sur ordinateur avec Autodesk Inventor. Je renterai le caratéristique du moteur retenu (dimension, couple, vietesse).

Moi aussi je serai curieu de connaitre comment fonctionne le systeme de tracking des grande centrale comme Odeillo.

ce qui est déjà acquis pour odeillo c'est ça : 8)
Le champ d'héliostats est commandé et surveillé depuis la tour par un dispositif d'asservissement à coordonnées calculées en boucle ouverte.

Je vais indirectement poser qq questions sur la motorisation , mais compte tenu des contraintes , je penche plus sur de la motorisation classique, encodeur en quadrature et surtout ensemble commande/puissance sur chaque heliostat.

Emeric:
Reboujour ekaki,

Non il faut qu'un seul moteur. La rotation se fait en fonction d'un angle qui est une conbinaison entre azimute et la hauteur solaire. A la maniere du cylindro-parabolique.

Heu.. Mais comment tu suis le Soleil verticalement ? Avec un système fixe cela ne va fonctionner que quelques jours par an.
Ou alors ton four va se déplacer verticalement ? (cela me semble "compliqué")

Emeric:
Quand tu parle de "backflash" de la moto-réduction, tu veux dire qu'il faut inclure le rapport de reduction dans le programme?

Le backlash est le jeu inhérent à tout système mécanique de réduction par pignons. Il va y avoir un moment de "flottement" entre l'instant où le moteur va être mis en fonction et le moment ou l'arbre final de l'étage de réduction va entrer en mouvement.

Emeric:
Pour l'instant il n'est pas prévue de réajustement en temps réel avec un capteur sur la cible (pour l'instant).
Je pense à mettre une serie de capteur sur la cible mais le niveau de rayonnement est trop élevé (rauonnement concentré environs 10 000 W/m2) et je crois que les capteurs standards (photoresistance ou photodiode) saturent à ce niveau (et même grillent).

C'est pour cela que je posais la question; sur la cible il va falloir un capteur assez sophistiqué...

Emeric:
Pour l'interface, si je peux trouver un truc "tout fait" c'est mieu. Est-ce tu connais un fourniseur sur internet qui commercialise ce genre de carte?

Merci

Il y a des fournisseurs qui font ce genre de carte, mais ce n'est pas donné (gloups !).
Je ne sais pas quel est ton enveloppe budgétaire mais cela risque d'être un projet onéreux si tu achètes du "tout fait".

Artouste:
projet ambitieux et intéressant

+1

Artouste:
comme pour tout il faut faire des compromis, les principaux "defauts" des moteurs pas à pas c'est qu'il n' y a pas de boucle d'asservissement fermée (on envoie l'ordre de déplacement mais on ne sait pas si cet ordre à été correctement exécuté) .

Si le pilotage est bien réalisé, on peut justement savoir de combien se déplace un moteur PàP car on sait de combien de pas on lui demande de tourner.
C'est l'avantage des moteurs PàP.

Par contre c'est sur, il ne faut pas que cela loupe des pas etc.
C'est pour cela que je précise "pilotage bien réalisé".

A noter qu'avec des systèmes "amateurs" ont peu facilement atteindre une précision de positionnement de 1' d'arc sur un mouvement de 360° absolu avec positionnement initial déterminé, et ceci sur deux axes.

Artouste:
et la partie puissance (carte de commande).
compte tenu des resultats attendus/esperés , du budget, c'est typiquement le projet où il ne faut pas se precipiter sur un choix d'actuator
que l'on regrette plus tard.
Il est AMHA préférable de tester sur un miroir plusieurs solutions de positionnement, d'en tirer les conséquences et seulement ensuite valider le projet global.

+1

Artouste:
(...)
et en dehors de l'aspect électronique commande de position, il y a une composante mécanique qui ne doit pas être ignorée.

pour similitude :
je serais curieux de connaitre la precision de positionnement angulaire, le taux max de rafraichissement de position des heliostats d'Odeillo et la motorisation employée.

+1
Tout en sachant que cela va être fonction de la distance entre les panneaux et le four, ainsi que de la taille des éléments respectifs.

Salut ekaki,

Pour répondre à ta question sur le nombre de moteur par miroir voici une video - YouTube.

A+

Emeric:
Bonjour Artouste,

C'est un travail d'étude. Effectivement je testerai le pilotate sur un seul miroir et si cela est concluant, je passerrai au prototype entier.
La partie mécanique sera d'abord modélisé sur ordinateur avec Autodesk Inventor. Je renterai le caratéristique du moteur retenu (dimension, couple, vietesse).

Moi aussi je serai curieu de connaitre comment fonctionne le systeme de tracking des grande centrale comme Odeillo.

petit retour d'info
selon ma source :les helostats d'odeillo sont commandes par motoreducteur CC et le contrôle d'asservissement est fait par codeur inductif sur pignon.
genre ça
http://www.posic.ch/d2wfiles/document/316/163/0/ID1101G-Codeur-pour-pignon.pdf

pour la petite histoire , à l'origine les helisotats etaient commandés par verins hydraulique

Salut à tous,

J'ai cru comprendre qu'il est plus difficile de piloter de moteur CC pour un tel usage.
Pour revenir sur la question coût, je vondrai simuler la partie de commande (comme pour la partie mécanique) pour tester si tout "s'emboitent" bien avant d'acheter les composants. Est-ce que cela est faisable, si oui quels logiciels me conseillez-vous (gratuit ou payant)?
Effectivement acheter un circuit en piéce détaché c'est moins chère, lorsque l'on achette un carte en kit, comment cela se passe? La carte est déja perforée? Il y a un plan de montage? Si c'est que ca je peux trouver une personne qui me l'assemble sur place avant que je me fasse la main avec le fer à sondé.
Autre question, j'ai vu sur un autre forum que pour mon projet j'ai besoin d'utiliser un circuit "Real Time Clock" avec une interface I2C, je ne peux pas utiliser l'horloge interne de mon ordi?

Merci

Emeric:
Salut à tous,

J'ai cru comprendre qu'il est plus difficile de piloter de moteur CC pour un tel usage.

Tout s'evalue en fonction du cahier des charges
mais en rapide reflexion là
vitesse de sortie lente, sollicitation temporelle d'inversion de sens = quasi nulle (si tout se passe bien un retour "pepere" à la niche par jour 8)
Perso je trouve plus simple ici de piloter du CC demultiplié que du PAP, mais ce n'est que mon ressenti.
Il suffit "juste" d'avoir accouplé qq part sur la chaine mécanique (le mieux est au plus près de l’élément à déplacer) un compteur de top pour l'asservissement. (voir même un simple capteur potentiométrique)

Pour revenir sur la question coût, je vondrai simuler la partie de commande (comme pour la partie mécanique) pour tester si tout "s'emboitent" bien avant d'acheter les composants. Est-ce que cela est faisable, si oui quels logiciels me conseillez-vous (gratuit ou payant)?
Effectivement acheter un circuit en piéce détaché c'est moins chère, lorsque l'on achette un carte en kit, comment cela se passe? La carte est déja perforée? Il y a un plan de montage? Si c'est que ca je peux trouver une personne qui me l'assemble sur place avant que je me fasse la main avec le fer à sondé.

là je laisse la main à d'autres, mais in fine il s'agit "simplement" de calculer ce qui doit etre fait pour chacun des miroirs comme deplacement

Autre question, j'ai vu sur un autre forum que pour mon projet j'ai besoin d'utiliser un circuit "Real Time Clock" avec une interface I2C, je ne peux pas utiliser l'horloge interne de mon ordi?
Merci

Si c'est ton pc "à l'heure" qui effectue les calculs de déplacement en fonction des éphémérides et qu'il envoie régulièrement simplement l'ordre de déplacement au contrôleur(s) des moteurs , le contrôleur n'a pas besoin de savoir quelle "heure il est", tout ce qu'on lui demande c'est d’exécuter ce qu'on lui demande :
simple exemple
moteur 1 , déplacement de 2 tops
moteur 2 , de 3
....
moteur 11 de 9
moteur 12 de 10

si le controleur doit tourner en autonome c'est alors une autre histoire, et il n'y a pas qu'une solution.

Emeric:
Salut ekaki,

Pour répondre à ta question sur le nombre de moteur par miroir voici une video.

A+

Ok, je vois.
Solution optimisée à très grande échelle et pour un site sous faible latitude, donc.
Je ne sais pas dans quelle région sera mis en place le projet, mais si tu regardes les systèmes sous nos latitudes il est utilisé deux mouvements (Alt/Az) car la course du Soleil est assez basse et donc il est difficile de focaliser les rayons à grande incidence + pertes liées à l'angle/surface.

Artouste:
(...)
mais en rapide reflexion là
vitesse de sortie lente, sollicitation temporelle d'inversion de sens = quasi nulle (si tout se passe bien un retour "pepere" à la niche par jour 8)
Perso je trouve plus simple ici de piloter du CC demultiplié que du PAP, mais ce n'est que mon ressenti.
Il suffit "juste" d'avoir accouplé qq part sur la chaine mécanique (le mieux est au plus près de l’élément à déplacer) un compteur de top pour l'asservissement. (voir même un simple capteur potentiométrique)
(...)

Un capteur potentiométrique pour la mesure angulaire, avec 1' d'arc de précision demandée, j'ai un gros doute.
Ca sent le potentiomètre sur mesure, de plus d'un mètre de long ^.^
Aussi, attention aux couplages mécaniques pour le retour d'informations angulaires; cela rajoute une imprécision liée à la mécanique.

A coté de cela, moteur PàP ou CC; il faudrait avoir une idée de la taille et du poids des panneaux. La solution avec moteur PàP perd de son efficience à partir d'une certaine charge.
Pour des petite charges (<~100kg) c'est toujours la solution en PàP qui sera la plus optimum pour des applications de précision. Mais il faut aussi prendre en compte le budget alloué car cela sera moins cher en CC.
Sinon autre solution de motorisation, version avant-gardiste : Moteur direct drive. A réserver aux productions fortunées cependant...

ekaki:

Artouste:
(...)
mais en rapide reflexion là
vitesse de sortie lente, sollicitation temporelle d'inversion de sens = quasi nulle (si tout se passe bien un retour "pepere" à la niche par jour 8)
Perso je trouve plus simple ici de piloter du CC demultiplié que du PAP, mais ce n'est que mon ressenti.
Il suffit "juste" d'avoir accouplé qq part sur la chaine mécanique (le mieux est au plus près de l’élément à déplacer) un compteur de top pour l'asservissement. (voir même un simple capteur potentiométrique)
(...)

Un capteur potentiométrique pour la mesure angulaire, avec 1' d'arc de précision demandée, j'ai un gros doute.
Ca sent le potentiomètre sur mesure, de plus d'un mètre de long ^.^
Aussi, attention aux couplages mécaniques pour le retour d'informations angulaires; cela rajoute une imprécision liée à la mécanique.

A coté de cela, moteur PàP ou CC; il faudrait avoir une idée de la taille et du poids des panneaux. La solution avec moteur PàP perd de son efficience à partir d'une certaine charge.
Pour des petite charges (<~100kg) c'est toujours la solution en PàP qui sera la plus optimum pour des applications de précision. Mais il faut aussi prendre en compte le budget alloué car cela sera moins cher en CC.
Sinon autre solution de motorisation, version avant-gardiste : Moteur direct drive. A réserver aux productions fortunées cependant...

bonjour ekaki
à ce stade ce n'est qu'au stade de la réflexion, par culture je ne rejette aucune option à priori.
apres viennent les 2 grands censeurs que sont le cahier des charge et surtout le budget :grin:

Tout à fait d'accord Artouste -.^
J'ai du reste à de nombreuses reprises souligner le coût du projet.
Si le projet est une sorte de modèle réduit juste pour démonstration cela peut-être faisable relativement facilement, par contre si le projet est à une échelle qui permettrait une exploitation quelconque; là il va falloir une enveloppe substantielle.

bonjour

peut-être suis-je à coté du sujet (je n'ai pas tout lu) mais en matière de tracking solaire, un procédé couramment employé sur des trackers utilisés en photovoltaïque est basé sur 3 photorésistances disposées sur une pyramide à 3 faces.

La pointe est dirigée selon la perpendiculaire au plan du capteur, avec une des trois faces alignée avec l'horizontale.

Ensuite il suffit de mesurer la différence de luminosité captée par les 3 photorésistances, et selon le résultat de la comparaison d'agir sur le moteur de rotation ou celui d'inclinaison.

Il est facile avec un tel système d'utiliser des moteurs à courant continu. L'utilisation de motoréducteurs de type essuie-glace de voiture est intéressante du fait du faible coûts de ces appareils et de leur fort couple de rotation. La commande également est très simple, avec juste un pont en H.

Une carte arduino de base suffit pour un tel système, pas besoin de passer sur une méga, on a besoin ici de 4 sorties digitales pour commander les ponts en H et de 3 entrées analogiques.

Il est même possible de faire ça "en dur" avec juste des comparateurs.

La commande des moteurs se fait en boucle ouverte, avec quand même un retour via les photorésistances. Avec des délais et des hystérésis correctements réglés, on arrive facilement à avoir un système stable même avec du jeu dans la mécanique.

L'autre intéret de ce système est que le maximum de luminosité n'est pas forcément capté en étant aligné exactement sur le soleil, par exemple en cas de neige au sol ou de ciel nuageux. L'utilisation des trois capteurs permet d'optimiser le positionnement quelles que soit les conditions climatiques.

Voila pour ma contribution à 10 centimes :slight_smile: Je ne sais pas si c'est applicable pour des miroirs, mais pour le PV c'est très efficace.

Bonjour bricofoy,

Merci pour ton message, je connais ce mode de tracking pour les systèmes PV mais la problématique n'est pas la même. Les mirroirs ne captent pas de rayonnement solaire, ils les réfléchissent vers une cible fixe. La contrainte est différente.
Toutefois, j'ai appris des choses sur le tracking de panneau PV avec ton message.

Merci

bricofoy:
Une carte arduino de base suffit pour un tel système, pas besoin de passer sur une méga, on a besoin ici de 4 sorties digitales pour commander les ponts en H et de 3 entrées analogiques.

Et en si on pense au bout du projet il faudra bien une mega (voir plus en fait) car pour 12 panneaux ça fait beaucoup de pont en H :wink: