Physique sans Frontières

Fabriquer un héliostat comme projet de master

L'enseignement de la physique expérimentale nécessite la réalisation de montages et... d'expériences. Découvrez, et soutenez, le projet d'une enseignante-chercheuse sénégalaise.

Marie Pascaline Sarr, doctorante à l'université Alioune Diop de Bambey, au Sénégal, a conçu un projet expérimental pour les étudiants en master de son université :  la réalisation de bancs d’essais d’héliostats. C’est un projet formateur, car multidisciplinaire. Elle recherche du soutien.

Domaine

Mécatronique, recherche appliquée

Contexte

L’Afrique subsaharienne est incapable de satisfaire les besoins énergétiques de sa population. C'est un paradoxe lorsque l’on considère l’important potentiel solaire dont dispose le continent africain. Le manque de moyens techniques pour l’exploitation de ces ressources peut être retenu comme étant l’une des causes principales.

Dans le secteur des énergies renouvelables, la situation des pratiques éducatives n'est pas satisfaisante particulièrement en solaire thermodynamique. En Afrique sahélienne seul le Burkina Faso dispose d’un dispositif solaire thermodynamique. Il est ainsi nécessaire pour la réussite de l’intégration et la promotion des énergies renouvelables d'initier les étudiants dans les travaux pratiques grâce à l’utilisation de technologies éducatives modernes, accessibles et peu coûteuses.

Résumé du projet

Ce projet présente un banc d'essai d'un système de suivi solaire. Le système est constitué d’un miroir mobile qui suit le soleil afin de réfléchir les rayons solaires sur un point fixe, le récepteur.

Le système de suivi solaire est qualifié de système mécatronique. Il est composé d'une installation électromécanique et d'un système de contrôle.

Cette proposition vise à développer les compétences des étudiants dans le domaine de la conception, la mise en œuvre et la validation de systèmes mécatroniques. La mise en place d’une telle plate-forme expérimentale permettrait à l'enseignant de vérifier, confirmer les aspects théoriques, tandis que les étudiants apprendront dans un environnement stimulant où ils pourront générer un prototype complexe destiné à résoudre un problème.

Le nouveau prototype servira d’outil d'apprentissage de l'automatique en énergie solaire mais aussi d’équilibre entre l'analyse et la simulation avec le projet fonctionnel correspondant. Une fois un tel projet réalisé, les étudiants seront ainsi capables de développer d’autres projets dans différents domaines : la commande, la robotique, l’optique, etc.

Etat des connaissances

Le système a fait l’objet d’un mémoire de master à l’université Alioune Diop de Bambey : élaboration de la commande en boucle ouverte d’un mini héliostat autonome. Il fait partie intégrante d’un sujet de thèse. Ce qui fait que tout ce qui concerne l’étude mécanique, le choix des différents composants mécaniques et de la partie commande est déjà effectué. Un prototype de commande du système mécanique a déjà été mis en place (voir la photo ci-dessous).

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Le prototype en fonctionnement

Bénéficiaires

Les systèmes de suiveur solaire thermodynamique étant peu répandus en Afrique subsaharienne, la mise en place de ce projet profiterait non seulement aux étudiants de l’université mais aussi à ceux des autres universités sénégalaises. Des travaux pratiques en ce qui concerne la commande, l’électronique, la mécanique et même l’internet des objets peuvent être faits avec ce banc vu que la mécatronique est la résultante de toutes ces matières.

De plus la synergie notée pour l’élaboration de ce projet permet de nouer des contacts avec des chercheurs de domaines d’activités différents. La mise en place de ce projet motive et accroît l’expertise des personnes impliquées et engendre une validation de telles expériences au travers de programmes de formation, d’évaluation d’établissements.

Description des activités du projet

Des activités seront organisées pour :

  • initier les étudiants à la conception et à l’étude mécanique d’un système ;
  • solidifier leur connaissance en informatique, électronique, commande et supervision ;
  • publier les résultats scientifiques obtenus.

Résultats attendus :

  • mise en place du système de suivi ;
  • étudiants capables de réaliser des projets et les concevoir : entrepreneuriat ;
  • méthodologie ;
  • dimensionnement du capteur ;
  • dimensionnement des composants mécaniques puis de commande ;
  • élaboration du suivi.

Estimation

L'estimation des besoins matériels prend en compte les constituants principaux nécessaires. Le reste (miroirs, caméra, fondations, systèmes de transmission…) peut être pris à notre charge. Les bancs d’essais sont au nombre de 10.

Equipements Nombre Prix
Cartes de commande 5 cartes arduino uno 30 euros
Cartes de puissance 10 (big easy driver) 100 euros
Moteurs pas à pas 10 de 0.45 N.m 200 euros
Systèmes de transmission Courroies et poulies 100 euros
Power supply 12V 5A 70 euros
Modules xbee S2C Digi 10 20 euros

 

 

 

 

 

 

 

Les personnes ou laboratoires pouvant aider au projet peuvent Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser..

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