Répartition spectrale du rayonnement solaire
Notre œil perçoit une partie seulement du rayonnement solaire, celle située dans le domaine du visible, de longueurs d’onde comprises entre 0,40 et 0,70 μm. Le Soleil émet cependant dans une large gamme de longueurs d’onde, allant (dans le sens des petites vers les grandes longueurs d’onde) des rayons gamma (longueurs d’onde inférieures à 10-12 μm) aux grandes ondes radioélectriques (de longueur d’onde atteignant 1 000 mètres), en passant par les rayons X, le rayonnement ultraviolet, le rayonnement visible, le rayonnement infrarouge et le rayonnement hyperfréquences.
La Terre ne reçoit pas uniquement du Soleil un rayonnement électromagnétique; elle reçoit aussi en permanence un flux de neutrinos, qui quittent sans s’attarder le cœur du Soleil. Elle reçoit également en permanence de l’atmosphère solaire du plasma qui constitue le vent solaire (flux de protons, de neutrons, d’hélium et d’électrons éjectés à une vitesse de 300 à 900 km.s-1 des couches extérieures de la couronne solaire). La plus grande partie de l’énergie solaire est cependant rayonnée dans les domaines ultraviolet, visible et infrarouge : 99,2 % de l’énergie solaire hors atmosphère se trouve entre 200 nm et 4 μm.
LE SOLEIL
Le Soleil est une étoile, située à environ 150 millions de kilomètres de la Terre. Son rayon est 109 fois celui de la terre (soit 696 000 km) et sa masse 333 000 fois celle de notre planète. Il tire son énergie de réactions thermonucléaires se produisant en permanence dans son noyau, dont la température atteint 15 millions de degrés. Compte tenu des températures et des pressions énormes qui y règnent, toute la matière se trouve à l’état de gaz ou de plasma. La couche externe du Soleil, dénommée photosphère, celle qui est visible de la Terre, a une température considérablement plus faible et qui décroît vers l’extérieur, jusqu’à un palier d’environ 5 800 K. Pour fixer les idées, un réacteur de centrale nucléaire produit typiquement 1 000 MW. Le Soleil fournit donc une puissance équivalente à celle de 4.1017 réacteurs nucléaires, un chiffre difficilement imaginable et véritablement « astronomique ». Cependant, seule une infime partie de cette puissance est reçue par la Terre du fait du faible angle solide sous lequel est vue notre planète à partir du Soleil : environ deux milliards de fois moins, ce qui donne un chiffre qui reste fort respectable (environ 1,9.1017 W).
Propagation du rayonnement solaire dans l’atmosphère
Lorsque le rayonnement solaire se propage dans l’atmosphère, il interagit avec les constituants gazeux de celle-ci et avec toutes les particules présentes en suspension (aérosols, gouttelettes d’eau et cristaux de glace).
Quelques définitions : Le rayonnement solaire peut être réfléchi, diffusé ou absorbé : Réfléchi par la surface terrestre, c’est-à-dire renvoyé dans une direction privilégiée (réflexion dite spéculaire) ou de manière diffuse. Le sol réfléchit plutôt le rayonnement de manière diffuse et anisotrope.
Diffusé, c’est-à-dire renvoyé dans toutes les directions. Le phénomène de diffusion se produit dans un milieu contenant de fines particules ou des molécules et dépend fortement de la taille des particules considérées. Par exemple, l’influence des molécules est plus intense pour les courtes longueurs d’onde (bleu) que pour les grandes (rouge), en raison de la loi de diffusion de Rayleigh en λ-4, où λ est la longueur d’onde.
C’est la raison pour laquelle la voûte céleste apparaît en général bleue et le Soleil couchant rougeâtre (les rayonnements violet et bleu ayant été diffusés). Les molécules diffusent la lumière dans toutes les directions ; cependant, deux directions sont privilégiées : la diffusion avant et la diffusion arrière. Pour les particules les plus grosses (cas des gouttelettes de nuages), la diffusion se fait majoritairement en avant.
Absorbé par les composants gazeux de l’atmosphère. Cette absorption est dite sélective, car elle s’opère pour des valeurs de longueur d’onde bien précises. Elle est due essentiellement à la vapeur d’eau, à l’ozone, au dioxyde de carbone et, à un degré moindre, à l’oxygène.
On appelle rayonnement solaire direct celui qui arrive au sol sans avoir subit de diffusion. Tandis que le rayonnement global est le rayonnement solaire parvenant au niveau du sol sur une surface horizontale, soit directement, soit après diffusion. Ils expriment simplement comme la somme du rayonnement diffus et du rayonnement direct pondéré par le cosinus de l’angle zénithal du Soleil.
Les Différentes familles de capteur
Si on s’intéresse aux phénomènes physiques mise en jeux dans le capteur, on peut classer ce dernier en deux catégories : Capteurs actifs, Capteurs passifs.
Capteurs actifs : Il fonctionne comme un générateur. Un capteur actif est généralement fondé dans son principe sur un effet physique qui assure la conversion en énergie électrique de la forme d’énergie propre à la grandeur physique à prélever (énergie thermique, mécanique ou rayonnement,…).Un capteur actif, lorsqu’il est bien polarisé se comporte comme un générateur de courant ou de tension dont l’amplitude de la grandeur de sortie dépend de la grandeur à mesurer. Capteur passifs : Il s’agit généralement d’impédance dont l’un des paramètres déterminants est sensible à la grandeur mesurée. La variation d’impédance résulte :Soit d’une variation de dimension du capteur, c’est le principe de fonctionnement d’un grand nombre de capteur de position, potentiomètre, inductance à noyaux mobile, condensateur à armature mobile, soit d’une déformation résultant de force ou de grandeur s’y ramenant, pression, accélération(armature de condensateur soumise à une différence de pression, jauge d’extensomètre liée à une structure déformable).
Un composant passif est un composant ne disposant d’aucune source interne. L’énergie de sortie est délivrée par l’environnement. Les composants passifs de base sont les résistances, les condensateurs, les inductances.
Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
1-1- LE SOLEIL
1-1-1- Définition
1-1-2- Le constituant du soleil
1-1-3- Répartition spectrale du rayonnement solaire
1-1-3- Propagation du rayonnement solaire dans l’atmosphère
1-1-5-Géométrie du système Terre-Soleil
1-1-5-1- L’écliptique
1-1-5-2- Déclinaison du soleil (δ : delta)
1-1-5-3- La hauteur du soleil
1-1-5-4- Durée du jour
1-1-5-5- Heure de lever et de coucher du soleil
1-1-5-6- Direction azimutale au lever et coucher du soleil
1-2- ELECTRONIQUE
1-2-1-Schéma bloc
1-2-2- Les capteurs
1-2-2-1- Définition
1-2-2-2- Les Différentes familles de capteur
1-2-3-3- Capteurs à effet photoélectrique
1-2-2-4- Le capteur de position
1-2-3- L’amplificateur et le circuit de mise en forme
1-2-3-1- Définition
1-2-3-2- Le circuit LM 324
1-2-4- Le microcontrôleur ATMEGA8
1-2-4-1- Définition
1-2-4-2- Convertisseur AnalogiqueNumérique
1-2-4-3- Timer/Counter
1-2-5- Le circuit d’aiguillage
1-2-6- Le circuit de puissance
1-2-7-Le moteur
1-2-7-1- Définition
1-2-7-2- Types de moteurs
1-2-7-3- Alimentation
1-2-7-4- Mode de commande
1-2-8- Le circuit reset
1-2-9-Le boucle de retour
1-2-10-L’alimentation
1-3- LA MECANIQUE
1-4- LA PROGRAMMATION
PARTIE PRATIQUE
2-1- L’ELECTRONIQUE
2-1-1- Le capteur
2-1-2- Le circuit d’amplification
2-1-3- Circuit de mise en forme pour le capteur de position
2-1-4- Le convertisseur analogique numérique
2-1-5-Le circuit d’aiguillage
2-1-6-Le circuit de puissance du moteur
2-1-7- Le moteur
2-1-8-Le circuit Reset
2-1-9-L’alimentation
2-2- LA MECANIQUE
2-2-1- Grafcet du système
2-2-1-1-Description de fonctionnement
2-2-2- Le plateau
2-2-2-1- Emplacement des capteurs sur le plateau
2-2-3- Le support du plateau
2-2-4- Système poulie
2-2-4-1- Poulie pour le support plateau
2-2-4-2- Poulies pour le plateau
2-3- LA REALISATION DES CARTES
2-4- LA PROGRAMMATION
2-4-1- Organigramme
2-4-2- Le langage
2-4-2-1 Le logiciel BASCOM
2-4-2-2- Le compilateur BASCOM-AVR
2-4-2-3- Le simulateur BASCOM-AVR
2-4-2-4- Le programmateur BASCOM-AVR
2-5- Essai
CONCLUSION
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
ANNEXES
