Chapitre 2 Etude Fonctionnellee

Chapitre 2 : Etude Fonctionnelle ISET Mahdia

Chapitre 2 : Etude fonctionnelle

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Table des matières1. Analyse du besoin :................................................................2

1.1. Saisir le besoin :................................................................3

1.2. Enoncer le besoin :...........................................................3

1.3. Valider le besoin :.............................................................4

2. Analyse fonctionnelle :...........................................................5

2.1. Définition :........................................................................5

2.2. Actigramme (A-0) :...........................................................5

2.3. Analyse fonctionnelle descendante (SADT) :....................5

2.3.1. Définition :...................................................................5

2.3.2. Diagramme descendante (SADT):................................6

2.4. Etude de la faisabilité :.....................................................6

2.4.1. Recensement des fonctions de services (Pieuvre) :.....6

2.4.1.1....................................................................Définition :6

2.4.1.2..............................................Diagramme « Pieuvre » :7

2.4.1.3..........................Formulation des fonctions de service:7

2.4.1.4........Valorisation de différentes fonctions de service :8

2.4.1.5....................Hiérarchisation des fonctions de service :9

2.4.2. Rédaction du tableau fonctionnel :............................10

2.4.3. Recherche des solutions (Diagramme FAST) :...........11

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1. Analyse du besoin :Dans cette partie on va étudier plus précisément ce qu’on a besoin de

faire, pour cela on va suivre les étapes suivantes :

Saisir le besoin.

Enoncer le besoin.

Valider le besoin.

1.1. Saisir le besoin :

Il s’agit de transformer l’énergie solaire en énergie électrique à partir des panneaux

photovoltaïques. L’accent doit être mis sur l’optimisation (Augmenter la productivité)

de cette technique de récupération tout en mobilisant ces derniers suivant la trajectoire

du soleil. On parle ainsi « des suiveurs de la trajectoire de soleil ».

Notre objectif donc est « d’étudier et de concevoir un prototype d’un suiveur de la

trajectoire de soleil pour un panneau solaire photovoltaïque »

1.2. Enoncer le besoin :

Il s’agit d’exprimer avec précision le but et les limites de l’étude en posant les trois

questions suivantes :

Question1 : A qui rend-il service ?

Réponse : Ce système rend service à tout consommateur de

l’énergie électrique situé essentiellement très lointain du

réseau de la STEG.

Question2 : Sur quoi agit-il ?

Réponse : Ce système agit sur un Panneau Solaire

photovoltaïque.

Question3 : Dans quel but ?

3

Suiveur de la trajectoire de Soleil

Orienter d’une manière optimale le panneau vers le soleil

Panneau SolaireConsommateur

Sur quoi agit-il ?A qui rend-t- il service ?

Dans quel but ?


Réponse : Pour orienter d’une manière optimale le panneau

photovoltaïque vers le soleil (en suivant sa trajectoire ; les

rayons solaires doivent avoir un angle d’incidence avec le

panneau de 90°). En effet, la production

photovoltaique est alors maximale.

Pour cet effet on utilise un outil appelé : « Bête à cornes »

Figure 1.1 : Bête à cornes

1.3. Valider le besoin :

Une fois le besoin est défini, on va essayer de savoir sa stabilité dans le temps, il faut

s’assurer ainsi qu’il est continu et évolutif pour une période suffisante.

L’outil composé de trois questions suivantes permet de valider notre besoin :

Pour quoi ce besoin existe-il ?

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Orienter d’une manière optimale le panneau vers le soleil

Energie Solaire

Panneau orienté

Bruit + poussières

Panneau fixe

A-O

Ordre de fonctionnement Réglage

Suiveur de la trajectoire de soleil

Bruit

WE


Ce système existe pour augmenter la production de l’énergie

d’une manière substantielle.

Qu’est ce qui pourrait le faire évoluer ?

L’existence d’un nouveau produit dont sa technologie est plus

performante.

Quels sont les risques de disparition de ce besoin ?

Aucun risque.

Conclusion : Le besoin est validé.

2. Analyse fonctionnelle :2.1. Définition :

L’analyse fonctionnelle consiste à recenser, caractériser,

ordonner, hiérarchiser et valoriser les fonctions de service d’un

produit ; ils existent de nombreux outils et diagrammes pour

pratiquer l’analyse fonctionnelle tels que :

- Diagramme SADT.

- Diagramme FAST.

2.2. Modélisation globale :

Figure 1.2 : Actigramme (A-0)

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2.3. Analyse fonctionnelle descendante (SADT) :

2.3.1. Définition :

Ce type d’analyse permet de modéliser et de décrire graphiquement des

systèmes notamment des flux de matière d’œuvre (produit, énergie,

information…). On procède par l’analyse successive descendante, c'est-à-

dire en allant du plus générale au plus détaillé en fonction des besoins.

2.3.2. Diagramme Niveau A0 :

Figure 1.3 : Diagramme Niveau A0

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Panneau solaireConsommateur

FP

Prix FC6

Encombrement

FC4

EnergieFC1

FC3

Sécurité

suiveur de trajectoire de soleil

stabilité

FC5

Milieu exterieur

FC2

FC3


2.4. Etude de la faisabilité :

2.4.1. Recensement des fonctions de service (Diagramme Pieuvre) :

Pour recencer les différentes fonctions de service entrant en jeux

dans notre système, on a recours à utiliser le diagramme de la page

suivante (Figure 1.4) :

2.4.1.1 Diagramme « Pieuvre » :

Figure 1.4 : Diagramme « Pieuvre »

2.4.1.2 Formulation des fonctions de service:

FP : Orienter d’une manière optimale le panneau vers le soleil.

7


FC1 : Etre exposé au rayons solaires ( S’adapter avec l’énergie

source).

FC2 : Placer le panneau solaire en position de sécurité pendant

la nuit ou pendant un vent violent.

FC3 : Avoir un encombrement réduit.

FC4 : Etre stable.

FC5: Résister aux agressions du milieu extérieur.

FC6 : Avoir un prix abordable.

2.4.1.3 Valorisation de différentes fonctions de service :

On utilise l’outil appelé « tri croisé » permettant de comparer les

fonctions de service une à une et attribuer à chaque fois une note de

supériorité allant de 0 à 3 :

0 : pas de supériorité.

1 : légèrement supérieur.

2 : moyennement supérieur.

FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 Points Souhais Réels (%)

Souhaits Corrigés (%)

FP1 FP1(2)

FP1(2)

FP1(3)

FP1(2)

FP1(3)

FP1 (3)

15 38 37

FC1 FC1(1)

FC1(2)

FC1(1)

FC1(2)

FC1(2)

8 21 21

FC2 FC2(2)

FC2(1)

FC2(2)

FC2(2)

7 18 18

FC3 FC4(2)

FC3(1)

FC3(1)

2 5 5

FC4 FC4(2)

FC4(2)

6 15 15

FC5 FC5(1)

1 3 3

8


FC6 0 0 1

39 100 100

3 : nettement supérieur.

Tableau n°1.1 : Tri Croisé

2.4.1.4 Hiérarchisation des fonctions de service :

C’est un histogramme qui permet de :

- Distinguer dans un ensemble de facteurs ceux qui sont les plus importants.

- Effectuer des choix.

- Etablir des priorités.

FP1 FC1 FC2 FC4 FC3 FC5 FC6

Souhaits réelsSouhaits corrigés

Les Fonctions de service

Sou

hait

s (%

)

Figure 1.5 : Histogramme de souhaits

2.4.2. Rédaction du tableau fonctionnel :

Tableau n°1.2 : Tableau fonctionnel

Expression de la fonction de service Critères

d’appréciation

Niveau et flexibilité

FP Orienter d’une manière optimale le Panneau vers

-Vitesse angulaire de

panneau

* 0.1 m/s (maxi)

* 5 ms

9

Total


le soleil. - Accélération du

démarrage des

actionneurs

- Angle de balayage

selon l’azimut

- Angle de balayage

selon l’élévation

-Angle d’incidence des

rayons solaires

* 243°

* 65°

* 90°

FC1 Etre exposé au rayons

solaires (S’adapter avec

l’énergie source).

.

-Tension d’alimentation

des actionneurs

- Etre attaché à un

panneau solaire

12 / 24 V ±

0.05V

Panneau photovoltaique

FC2 Placer le panneau solaire

en position de sécurité

pendant la nuit ou

pendant un vent violent.

-vitesse du vent

-position de sécurité

du panneau

* 80 km/h ±

2 km/h

* Horizontale

FC3 Avoir un encombrement

réduit

(de l’ensemble)

-Longueur

-Largeur

-Hauteur

512 mm ±0.01 mm

367 mm ±0.01 mm17 mm ±0.01 mm

FC4 Etre stable *Stabilité des

différents assemblage

de la structure

* Stabilité de

l’ensemble

Assemblages mécano-

soudés

Fixation avec 4 tirfonds

sur le chassis

FC5 Résister aux agressions

du milieu extérieur

Matériaux non

corrosifs

(inoxydables)

Aciers inoxydables +

Matériaux ploymériques

FC6 Avoir un prix abordable. Prix abordable ≤ 2500 DT

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2.4.3. Recherche des solutions (Diagramme FAST) :

11


FT1 : Etre alimenté en énergie par le panneau:

Les critères de choix :

C1 : Disponibilité

C2 : Coût

C3 : Maintenabilité

Valorisation par critère :

Tableau n°1.3 : Valorisation par critère

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FT1 : Alimenter en énergie

E. électrique + transformateur

Panneau solaire PV & Convertisseur d’énergie

S1

S2

S1 S2C1 1 3C2 2 3

C3 3 2


1 : Douteuse 2 : Moyenne 3 : Bien adapté4 : Très bien/très important

Valorisation globale :

Tableau n°1.4 : Valorisation globale de différents critères

K Importance du critère

1 Utile

2 Nécessaire

3 Importante

4 Très importante

5 vitale

La valorisation globale tient compte de la qualité de la solution vis-à-vis

à des critères et de l’importance de chacun de ces critères.

Tableau n°1.5 : Valorisation globale

k S1 S2

C1 5 5*1 =5 5*3 =15C2 3 3*2 =6 3*3 =9

C3 2 2*3=6 2*2=4

Totale 17

La solution S2 est la plus intéressante : « utilisation d’un Panneau solaire PV & Convertisseur d’énergie »

FT211:Acquérir la position relative du soleil :

13

28

FT211: Acquérir la position relative du

soleil

Capteur solaire

ProgrammeS2

S1



C1 : Coût

C2 : Précision

C3 : facilité d’entretien



S1 S2

C1 3 2

C2 2 3

C3 3 2

14

FT212 : Moduler l’énergie électrique

Carte électronique

Photo pile

S2

S1




La solution S1 est la plus intéressante : « utilisation d’un Capteur solaire »

FT212 : Moduler l’énergie électrique :


C1 : Autonomie

C2 : Précision

C3 : Puissance



S1 S2

C1 1 3

C2 3 2

C3 2 3

15

k S1 S2

C1 4 4*3=12 4*2=8C2 3 3*2=6 3*3=3

C3 3 3*3=9 3*2=6

Totale 1727

FT213 : Convertir l’énergie Wélec en Wméca de rotation

Moteur à courant continu

Moteur pas à pas

S2

S1




La solution S2 est la plus intéressante : « utilisation d’un carte élèctronique »

FT213 : Convertir l’énergie W.électrique en W.mécanique de rotation :


C1 : Précision

C2 : rendement

C3 : simplicité de commande



S1 S2

C1 3 2

C2 3 2

C3 2 3

16

k S1 S2

C1 3 3*1=3 3*3=9C2 4 4*3=12 4*2=8

C3 3 3*2=6 3*3=9

Totale 2126

FT214 : Adapter l’énergie W.méca de rotation Réducteur de vitesse

Multiplicateur de vitesseS2

S1




La solution S1 est la plus intéressante : « utilisation d’un moteur pas à pas »

FT214 : Adapter l’énergie W.mécanique de rotation :


C1 : compatibilité avec la vitesse de sortie

C2 : Coût

C3 : Maintenance



S1 S2

C1 3 1

C2 3 3

C3 2 2

17

k S1 S2

C1 4 4*3=12 4*2=8C2 2 2*3=6 2*2=4

C3 3 3*2=6 3*3=9

Totale 2124

FT215: Transmettre le mvt de rotation au panneauRoue et vis sans finS1

Engrenage coniqueS1




La solution S1 et la plus intéressante : « utilisation d’un réducteur de vitesse »

FT215 : Transmettre le mvt de rotation au panneau:


C1 : Rendement

C2 : Rapport de transmission

C3 : Coût



S1 S2

C1 1 3

C2 3 1

C3 2 2

18

k S1 S2

C1 4 4*3=12 4*1=4C2 3 3*3=9 3*3=9

C3 2 2*2=4 2*2=4

Totale 1725

Coussinet

Roulements




La solution S1 et la plus intéressante : « utilisation d’une transmission par roue et vis sans fin »

FT22 : Guider en rotation le panneau solaire :


C1 : Précision de guidage

C2 : Aptitude à supporter les charges

C3 : Aptitude aux vitesses de rotation



S1 S2

C1 3 1

19

FT22 : Guider en rotation le

panneau solaireS2

S1

k S1 S2

C1 2 2*1=2 2*3=6C2 4 4*3=12 4*2=8

C3 3 3*2=6 3*1=3

Totale 1720


C2 2 3

C3 3 1



La solution S1 et la plus intéressante : « utilisation d’une roulement »

FT23 : Détecter les positions extrêmes du panneau :


C1 : Précision

C2 : Coût

C3 : Maintenance



S1 S2

C1 3 1

C2 2 3

C3 3 1

20

FT23 : Détecter les positions extrêmes du

panneau

Capteur photoélectrique

Butée de fin de course

S2

S1

k S1 S2

C1 2 2*3=6 2*1=2C2 4 4*2=8 4*3=12

C3 3 3*3=9 3*1=3

Totale 1723




La solution S1 et la plus intéressante : « utilisation d’un capteur phoélectrique pour bien positionner le panneau »

La même démarche a été suivie pour pouvoir choisir presque les mêmes solutions qu’auparavant pour les fonctions techniques : FT311, FT312, FT313, FT314, FT32 et FT33.

FT315 : Transformer le mvt de rotation en translation :


C1 : Coût

C2 : Précision du déplacement (jeux, rigidité, défauts)

C3 : Rendement



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FT315 : Transformer le mvt

de rotation en translation

Vérin électrique

Système vis et écrouS1

S1

k S1 S2

C1 4 4*3=12 4*1=4C2 2 3*2=6 3*3=9

C3 3 2*3=6 2*1=2

Totale 1524


S1 S2

C1 2 3

C2 2 3

C3 1 3



La

solution S2 et la plus intéressante : « utilisation d’un vérin élèctrique »

22

k S1 S2

1 2 2*2=4 2*3=6C2 3 3*2=6 3*3=9

C3 4 4*1=4 4*3=12

Totale 1427

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