PROJET PLURITECHNIQUE ENCADRELa voiture propre

Présenté par :ADITTANE SandocheBOUCAUX MaëlleJACQUOT MathildeMOURIC Florent

INTRODUCTION

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

Problématique :Comment et par quelle énergie propre pourrions-nous remplacer la propulsion thermique ?

Plan :IntroductionI) Etude préliminaireII) Etude des solutions techniquesIII) Mise en place de la solutionConclusion

I) ETUDE PRELIMINAIRE

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Etude théorique

Diagramme pieuvre :

FP1 : Rouler sur 50 m en moins de 2 min 30.FC1 : Respecter l’environnementFC2 : Garder sa direction droiteFC3 : Etre indépendant du réseau EDF.FC4 : Etre facile d’utilisation.FC5 : Respecter les dimensions de la voiture de départ.

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Etude théorique

Résistance aux roulements et force minimale de déplacement

D’après mesures : Fmin = 1 NVitesse minimale

Puissance minimale

Pmin arrondi à 1 W

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Etude pratique

ProblèmeLe couloir n’est pas géométriquement parfait : besoin du servomoteur ?

Expérience avec voiture électrique

ConclusionBesoin du servomoteur donc d’énergie électrique supplémentaire.

II) ETUDE DES SOLUTIONS

TECHNIQUES

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Energie chimique

La pile à combustible

PrincipeConvertit l'énergie chimique en énergie électrique.

Contraintes de montagePlacer le moteur électrique, la pile à combustible et les deux réservoirs.

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Energie chimique

La pile à combustible

AVANTAGES

•Bon rendement à charge partielle•Pas de bruit•Dégagement d’eau chaude•Demande peu d’entretien

INCONVENIENTS

•Temps de démarrage •Stockage du carburant•Coût•Durée de vie•La disponibilité des combustibles

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Energie mécanique

Le moteur à élastique

PrincipeTourner la roue dans un sens pour emmagasiner de l’énergie qui va être restituée par l’élastique dans l’autre sens.

Contraintes de montageFixer deux axes, enlever de la matière sur le châssis, être assez petit.

AVANTAGES

•Peu coûteux

INCONVENIENTS

•Fragilité des élastiques•Puissance de sortie variable

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Energie mécanique

Ressort moteur

PrincipeTourner une molette, le ressort va emmagasiner une énergie qu’il va restituer.

AVANTAGES

•Autonomie•Fonctionnement sans apport faisant appel à la technologie

INCONVENIENTS

•Restitution d’une énergie variable•Bruit du système de transmission•Encombrement•Remonter régulièrement le ressort

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

3) Energie pneumatique

Moteur pneumatique

PrincipeConvertit de l’énergie pneumatique en mécanique

Mode de fonctionnement1) Remplir une bouteille vide avec de l'air comprimé.2) Créer un conduit menant de la bouteille au moteur.3) Alimenter le moteur pneumatique en air comprimé.

Test de pression avec bouteille d’eau

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

3) Energie pneumatique

Moteur pneumatique

AVANTAGES

•Energie propre•La température a peu d'influence dans des systèmes pneumatiques

INCONVENIENTS

•Risques de fuites•Il ne faut aucune impureté•Système coûteux•Difficulté pour obtenir la pression requise afin de remplir la bouteille

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

4) Energie électrique

Alimentation servomoteur

Puissance nécessaire

P=C×

Avec P : Puissance (W)C : Couple (Nm) : Vitesse angulaire de rotation minimale (rad.s-1)

Avec = 11 rad/sEt C = 4,1 Kg.cm = 0,417 N.cm = 0,417×10-2 N.m

P = 11 × 0.417×10-2 = 0,04587 W

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

4) Energie électrique

Machine à courant continu

PrincipeTourner la machine à courant continu dans un sens pour l’utiliser en mode générateur, cette même machine servira aussi de moteur : énergie mécanique transformée en énergie électrique.

AVANTAGES

•Facile à mettre en place•Peu coûteux•Energie propre•Utilisation du moteur en générateur

INCONVENIENTS

•Tourner une manivelle pendant une heure : usage de l’énergie mécanique manuelle•Utiliser absolument une batterie pour stocker l’énergie

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

4) Energie électrique

Pile Nopopo

DescriptionProduit Japonais qui se recharge grâce à l’aide un liquide : eau, jus et même de l’urine.

AVANTAGES

•Innovant•Propre•Permet de recycler son urine•Peu coûteux : 6€ les deux piles

INCONVENIENTS

•Ne se vendait qu’au Japon jusqu’à il y a peu de temps

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4) Energie électrique

Panneau photovoltaïque

PrincipeConvertit une source de lumière en énergie électrique.

MesuresLuminosité du couloir.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

lux

Moyenne

lux 400 120 80 270 330 80 120 490 190 300 210 710 200 240 110 190 220 160 320 170 370 230 400 430

Moyenne 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264 264

264

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

4) Energie électrique

Panneau photovoltaïque

Calculs1 lux donne environ 0.0016 watt/m²Eclairage moyen X 0.01 X surface = Puissance moyennePour une puissance moyenne de 1 W, il nous faut une surface de :

AVANTAGES

•Energie propre•Elle ne comporte pas de pièces mobiles •Montage simple •Ne nécessite pas de combustible

INCONVENIENTS

•Utiliser absolument une batterie pour stocker l’énergie•Très coûteux•Polluant à la fabrication•Fabrication d’un circuit pour réguler le courant produit

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5) Solution retenue

Système Energie Avantage Inconvénient Prix

Pile à combustible ElectriquePermet d’alimenter le

moteur et le servomoteur avec un

temps de charge rapideCoût élevé 220€

Moteur à air comprimé PneumatiqueEnergie propre, la

température n'a pas d'influence sur le

système pneumatique

Besoin d’énergie électrique pour la

direction, problème de fuites potentielles, coût

élevé

800€

Moteur à ressort Mécanique Système peu coûteuxBesoin d’énergie électrique pour la

direction0 € (récupération)

Moteur à élastique Mécanique Système peu coûteux Besoin d’énergie électrique pour la

direction0 € (récupération)

Moteur électrique avec batterie et panneau

solaireElectrique

Montage très facile, et pas d’énergie

« humaine » à fournir

L’énergie récupéré dépend du temps,Système couteux

50 €

Moteur/Générateur électrique avec

batterieElectrique Système peu coûteux

Tourner la manivelle pendant 1h, nécessité

d’une énergie « humaine »

5 € (et récupération)

III) MISE EN PLACE DE LA SOLUTION

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Choix des éléments et conception

Electronique

AccumulateursType : Ni-CdTension : 7.2 VCharge : 1500 mAhDimensions : 135*45*25 mm

MoteurDiamètre du moteur : 24 mmLongueur du moteur : 40 mmDiamètre de l’arbre : 1,4 mmLongueur de l’arbre : 15 mm

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Choix des éléments et conception

Electronique

Schéma 1Utilisation d’un pont diviseur (n’a pas fonctionné)

Schéma 2Utilisation d’une diode zener (n’a pas fonctionné)

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Choix des éléments et conception

Electronique

Schéma 3Utilisation d’un régulateur de tension (a fonctionné)

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Choix des éléments et conception

Electronique

Autonomie

Imot = 2,4 AIgen = 100 mAIutil = Imot + Iservomoteur = 2410 mA

Donc en charge :

Et en décharge :

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Choix des éléments et conception

Mécanique

PignonCalcul du module, mesure du diamètre de l’arbre moteur avant la commande.

EntretoiseFabrication d’une entretoise afin de pouvoir monter le pignon sur l’arbre moteur.

Bride de maintien du moteurAfin de monter, et maintenir en position le moteur sur le châssis.

Vous pouvez voir les dessins de définitions dans le dossier ou sur le site http://ecoloppe.free.fr (section téléchargements)

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

1) Choix des éléments et conception

Mécanique

AssemblageImages deSolidWorks

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Montage

Electronique

Soudure sur plaque à essais

Utilisation de connecteursFacilite montage et démontage

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Montage

Electronique

Fabrication d’un boîtier en plastiquePlus pratique et évite les court circuits ou accrochage avec les roues ou la partie motrice.

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Montage

Mécanique

Enlever moteur thermique, tringle de carburateur et réservoir.

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Montage

Mécanique

Enlever boîtier noir

Installation du pignon, entretoise et moteur

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Montage

Mécanique

Maintenir moteur en position

Fabrication de la bride de maintien

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Montage

Mécanique

Montage de la bride

Perçage du châssis

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

2) Montage

Mécanique

Serrage avec vis et maintien de la batterie grâce à des colliers rilsan.

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

3) Essais

Recharge

Fabrication d’un vilebrequin facilitant la rotation manuelle de la roue.

1-tube électrique2-tige fileté3-pommeau bois4-disque d'aluminium5-boulon

Vitesse de rotation trop faible.

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

3) Essais

Problèmes

Pas de système de freinage.Il faut couper le moteur avant une surcharge.

Différentes solutions envisagés mais non réalisées :Utiliser le mouvement du servomoteur du frein pour couper le circuit tel un

interrupteur.Utiliser un fusible pour éviter la détérioration du moteur.

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

3) Essais

Energétique

Détermination des caractéristiques du moteur à partir des mesures.

Vitesse V avec D et t mesurés

Puissance P utile au moteur

Vitesse angulaire ωrau niveau de la roue

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

3) Essais

Energétique

Caractéristiques du moteur :U = 7,7 VP = 18,5 WN = 6177 tr/minCm = 28,6 Nmm

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

3) Essais

CONCLUSION

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

Introduction Etude préliminaire Etude des solutions Mise en place de la solution Conclusion

Pour plus d’informations, voir des vidéos, des photos , avoir les fichier ISIS, SolidWorks , le dossier en PDF ou autres, rendez vous sur http://ecoloppe.free.fr

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