Physique et Chimie

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Fiche 11 : Orienter le panneau photovoltaïque d’un satellite

Il s’agit d’orienter le panneau solaire photovoltaïque d’un satellite dans la position qui lui fournit le plus grand éclairement. Cette proposition d’activité s’adresse à des élèves de cycle 4.

 1. Objectifs pédagogiques

L’objectif des élèves est d’orienter le panneau solaire du satellite en direction de l’éclairement maximal c’est-à-dire utiliser une carte à microcontrôleur pour piloter un servomoteur en :

  • analysant les conversions d’énergie en jeu
  • utilisant les variations de la valeur de la résistance d’une photorésistance.

 2. Partie du programme traitée

Dans le thème « L’énergie et ses conversions », l’activité permet de traiter :

  • Exploiter les lois de l’électricité
  • Identifier les sources, les transferts et les conversions d’énergie.

 3. Matériel et logiciel utilisés

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 4. Modalités de l’organisation et mise en œuvre

Ce scénario est à être mettre en œuvre au milieu ou à la fin du cycle 4.
Les élèves sont idéalement en binômes et ont accès à un ordinateur.

 Repères de progressivité

A l’aide des signaux transmis par les photorésistances à la carte à microcontrôleur, les élèves doivent piloter le servomoteur pour qu’il oriente le panneau solaire dans la position offrant l’éclairement maximal.

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 Etapes principales de la séquence

  • Découvrir la photorésistance
    Les élèves s’approprient le fonctionnement de la photorésistance à l’aide d’un ohmmètre et d’une lampe de bureau. En faisant varier l’incidence de la lumière et l’éclairement reçu et en observant les variations de la résistance mesurée.
  • La carte à microcontrôleur
    Appropriation du câblage de la carte à microcontrôleur et du programme fourni.
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Attendre 1 seconde entre chaque mesure permet d’éviter les mouvements intempestifs du servomoteur.
Les valeurs de l’angle de l’orientation du servomoteur peuvent être affinées par les élèves. Attention toutefois à manipuler ces valeurs avec la précaution qu’impose la fragilité du matériel.
Le programme fourni aux élèves peut être enrichi ou dépouillé en fonction du niveau de maîtrise des collégiens. L’acquisition des valeurs sur les broches analogiques ne doivent pas représenter un obstacle.

  • option : Détermination de la tension d’entrée
    Le C.A.N. fonctionne sur 10 bits, soit 210 valeurs de 0 à 1023.
    La tension de référence de la carte est de 5,0 V.
    Ainsi la résolution est 5,0 / 1023 = 4,9 mV.
    On peut donc afficher la tension d’entrée en multipliant la « valeur de la broche analogique » par 4,9 (en mV) ou 0,0049 (en V)
  • Comparaison de l’éclairement des faces A et B
    Les valeurs des deux entrées analogies (ou les deux tensions correspondantes) sont comparées et une instruction est donnée au servomoteur en fonction du site le plus éclairé

 5. Documents

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 Auteur

Pierre Lenoble

Mise à jour : 20 janvier 2021