Ventilation solaire autonome

Les documents de projet

Le projet de S4

Introduction

Le projet Ventilation Solaire Autonome consiste à concevoir un système permettant d’alimenter un ventilateur à partir d’un panneau solaire en suivant un cahier des charges. Cela, en garantissant une tension de sortie stable de 5 V, quelle que soit la tension d’entrée de notre système. La conception, la fabrication et la vérification de cet ensemble doivent être effectuées en équipe. Néanmoins chaque équipier a un ensemble de tâches bien définies à réaliser avec une contrainte de temps et de coût. Mes activités durant ce projet se sont notamment tournées, en phase de conception, vers le dimensionnement des condensateurs d’entrée et de sortie buck mais aussi vers le placement routage. J’ai réalisé en partie le système VSA avant d’entamer la phase de vérification. En phase de vérification, je me suis penché sur le contrôleur de régulation.

I. Organisation générale du projet

A. Définition du projet VSA

Le but du projet Ventilation Solaire Autonome est de concevoir, fabriquer et vérifier un système permettant d’alimenter un ventilateur à partir d’un panneau solaire en suivant un cahier des charges. Ce projet est réalisé en équipe de 6 personnes et sous la direction d’un chef de projet. Il nous faudra par la suite vérifier que toutes les exigences du cahier des charges ont été bien respectées. Ce projet est donc finalement découpé en 3 grandes étapes finalisées par des rendus documentaires.

Pour mener à bien ce projet, nous avons tout d’abord, en partie conception, à notre disposition toutes les datasheet des composants disponibles dans le stock de l’IUT, des documents tels que le cahier des charges et d’exemples idéalement choisis. Ceux-ci ont des fonctionnalités proches de ce que nous souhaitons développer. Nous pouvons travailler sur la suite Proteus qui contient les logiciels ISIS, pour la conception de circuits électroniques et ARES pour le placement et routage des composants sur la carte électronique finale.

En partie fabrication, nous disposons de tout le matériel nécessaire à la fabrication d’une carte électronique double couche. C’est-à-dire une cisaille pour découper la carte support, d’une insoleuse, d’une graveuse, de fers à souder, de perceuses et de multimètres. Enfin, nous pouvons vérifier le bon fonctionnement de notre carte et sa validité par rapport au cahier des charges grâce à des oscilloscopes et des multimètres mais aussi grâce à des mises en situations de fonctionnement.

B. Travail en équipe

Comme évoqué précédemment, nous devons mener à bien ce projet en équipe de 6 personnes. Pour nous répartir les différentes tâches, le chef de projet a découpé le projet VSA en plusieurs petites tâches qui sont réparties chronologiquement. Ces tâches nous sont attribuées de manière équitable en temps dans un planning de développement de projet. Ce planning est suivi de manière assidue afin de ne pas accumuler du retard tout au long du projet et donc de ne pas pouvoir le finaliser à temps. Il se présente sous la forme d’un diagramme de Gantt, visible ci-dessous.

Le travail en équipe comporte quelques difficultés. La première réside dans le fait que chaque équipier est au même niveau hiérarchique. Il y a bien un chef d’équipe mais son rôle est représentatif. Si un membre de l’équipe ne fait pas son travail ou ne le finalise pas, c’est l’entièreté du projet qui est impacté et cela peut nuire au travail des autres. Par exemple, nous devons rédiger 3 documents lors de ce projet, un dossier de conception, un dossier de fabrication et un dossier de vérification. Ces rendus ont une date limite de dépôt et si un membre ne parvient pas à finir à temps, toute l’équipe en pâtit.

C. Cas personnel

Les tâches qui m’ont été attribuées sont donc réparties dans les 3 grandes étapes de ce projet. La partie conception comprend une sous partie “conception préliminaire”. Celle-ci est une entrée en matière dans le projet et j’ai pu participer à la production de diagramme d’architecture. Cela consiste tout simplement à découper ce que l’on va produire (ici un émetteur et un récepteur) en 4 blocs (acquisition, traitement, action et énergie) et à y introduire les références de composants que nous utiliserons par la suite (visible ci-dessous). J’ai donc personnellement travaillé sur le dimensionnement des condensateurs d’entrée et de sortie buck. Cela grâce à la lecture de datasheets.

II. Description de mes activités

A. Conception

Le but de la partie conception est de concevoir en détail chaque bloc des composants du projet. Il m’a été attribué le dimensionnement des condensateurs bucks.

Pour réaliser cette tâche, je me suis aidé de la datasheet du contrôleur buck qui donne les formules précises de la valeur des composants qui doivent y être associés. Il est important dans ces formules de prendre le “pire des cas”. C'est-à-dire de sélectionner la valeur optimale de condensateurs, qui fonctionne même si le produit final est mis à rude épreuve. Pour faire ces calculs et cette sélection, j’ai réalisé des feuilles sous excel. L’une d’entre elles est visible ci dessous.

B. Fabrication

Lors de cette partie fabrication, j’ai réalisé, en partie, l’ensemble des tâches. Cela va de la gravure aux tests finaux, en passant par la soudure des composants.

C. Vérification

La phase de vérification consiste à valider le bon fonctionnement des composants du projet et surtout leur conformité face aux exigences du cahier des charges. La tâche qui m’a été confiée, est la vérification du bon fonctionnement du contrôleur buck. Celui-ci abaisse la tension jusqu’à 5 V quelle que soit son alimentation. Il faut donc vérifier que la tension de sortie est bien constante avec un oscilloscope, pour différentes valeurs de tension d’entrée. J’ai aussi vérifié que la fréquence de hachage était bien celle escomptée, cela toujours avec un oscilloscope.

Le fonctionnement du buck pour abaisser une tension est de hacher la tension pour que la valeur moyenne de la tension de sortie soit celle désirée. Evidemment, il faut que la fréquence de hachage soit assez importante pour ne pas être perçue.

Conclusion

Pour conclure, ce projet est validé et totalement conforme au cahier des charges autant à mon niveau qu’au niveau des autres équipiers. Ce projet de Ventilation Solaire Autonome m’a permis de renforcer mes compétences dans la conception, la fabrication et la vérification d’un produit dans le domaine électronique. J’ai appris de nouvelles méthodes que je pourrais ré-appliquer dans mes futurs projets

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