Démarche de conception d’un lycée :

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Informations techniques - Architecture électrique simple - Puissance lumineuse - Caractéristiques d’un plateau de cellules - Caractéristiques des accus - Caractéristiques d’un moteur - Puissance mécanique nécessaire Utilisation de ces informations - Puissance électrique d’un panneau de cellules - Charge des accus - Motorisation optimiste - Plage de vitesse d’un moteur

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Informations techniques

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Panneau de 14 cellules Accus 5 elts Ni-MH Variateur électronique Récepteur radio MoteurRéducteur BEC 2 ou 3 fils Servo moteur direction

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Puissance lumineuse moyenne entre 10h et 18 h : Pl = 450 W/m 2

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Courbes caractéristiques d’un plateau de 14 cellules de 125x125mm soumis à une puissance lumineuse de 450 W/m 2 La puissance maxi existe pour une tension de 6,3V

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Courbes caractéristiques en charge et décharge d’un élément Ni-MH de 2400mAh

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Courbes caractéristiques du moteur Speed 400 7,2V sous 6,3V

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Puissance mécanique d’un véhicule pour l’épreuve d’endurance

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Utilisation de ces informations

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Pl = 450 W/m 2 surface de cellules S= 0,22 m 2 rendement η = 15% Puissance électrique moyenne Pe = Pl. S. η = 15 W Puissance maxi à 14h Pe max = 27 W

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Courbes caractéristiques d’un plateau de 14 cellules de 125x125mm soumis à une puissance lumineuse de 450 W/m 2 Attention, à 14h sous 810 W/m 2, l’intensité serait 4.3 A Pour la tension 6,3 V, correspondant à la puissance maxi, l’intensité est 2,4 A

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Courbes caractéristiques en charge et décharge d’un élément Ni-MH de 2400mAh Pour tenir une tension de 5V (récepteur radio) en décharge, 4 éléments ne suffisent pas. Il faut donc 5 éléments. Pour commencer la charge de 5 éléments, il nous faut 1,3V / élt soit 6,5V. A cette tension le panneau délivre 2,3A (puissance de charge 15W) Mais plus les accus se chargent, plus la tension de charge doit être élevée. Le panneau délivre donc moins d’intensité. Charge10%20%30%40%50% Tension 7V7,1V7,15V7,2V7,25V Intensité2A1,75A1,62A1,5A1,35A Puissance14W12,4W11,6W10,8W9,8W de charge

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Calcul de la vitesse pour passer la montagne avec élan v h L’énergie cinétique se transforme en énergie potentielle : ½. m. v 2 = m. g. h avec h = 1m v = 4,4 m/s = 16 km/h Si cette vitesse n’est pas atteinte, il faut utiliser un variateur mécanique ou une boite de vitesse

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Analyse des éléments du véhicule le plus courant : v = 16km/h Moteur speed 400Réducteur R = 1/6 Roue motrice Ø 65mm ω roue = 137 rad/s ω moteur = ω roue / R = 820 rad/s N moteur = 7830 tr/min vitesse/vitesse à vide = 7830/14000= 0,56 Pméca = 7,3W η = 0,5 Pélec = Pméca/ η = 14,6W I moteur = Pélec / U = 14,6 / 6,3 = 2,3A I totale = I moteur + I servo = 2,3 + 0,3 = 2,6 A

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Sous 450W/m2, que se passe t-il si l’intensité du courant appelé est supérieure à 2,5A ? 1)Les accus se déchargent 2)La tension s’écroule en dessous de 5V 3)La radio ne répond plus

Phase transitoire ou limitée en (A) Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Et si on choisissait de fonctionner au rendement maximum moteur ? Réducteur R = 1/9 ω moteur = ω roue / R = 1230 rad/s N moteur = tr/min vitesse/vitesse à vide = 11760/14000= 0,84 Pméca = 7,3W η = 0,66 Pélec = Pméca/ η = 11W I moteur = Pélec / U = 11 / 6,3 = 1,8A I totale = 1,8 + 0,3 = 2,1 A

Démarche de conception du lycée Saint Exupéry Conclusion Choisir le diamètre de roue motrice et le rapport de réduction pour obtenir : Vitesse rotation moteur = 84% x vitesse à vide Remarques Les véhicules qui sont devant, sont ceux qui sont fiables, qui ne cassent pas. Les véhicules qui restent devant sont ceux qui ont une vitesse bien adaptée à l’énergie lumineuse.

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