mise à jour
le 03/09/12
Moteur Stirling générateur de courant à faible gradient de température
 

version 3.7

... produire des flashs lumineux à partir de l'énergie thermique dégagée par la main ...

 

vue plongeante sur le générateur
environ 60 t/min
( animation Flash - en réalité la LED est plus lumineuse...)

Modifications apportées à la version 3.6 :

les principaux changements consistent en la fixation de 2 aimants permanents au Néodyme à la périphérie du volant et au montage de 2 bobines destinées à alimenter une LED à faible courant. - l'axe du volant est maintenant en corde à piano Ø 1,5 mm - la bielle du déplaceur, précédemment en corde à piano, est remplacée par une pièce en matériau non magnétique (tôle d'alu ep 0,5 mm)

Fournitures complémentaires :

- 2 aimants cubiques de 12 mm au Néodyme disponibles chez Supermagnete sous la référence W-12-G
- 2 bobines télémécanique réf. LXD1V7 (L=1,36 H, R =1600 ohms)
- 1 LED à faible courant (2 mA) trouvées chez Conrad sous la réf. 18 69 02-33 (LED Low-Current Ø 5 mm)

 

Principe :

1
2
3

le principe est identique à celui du moteur version 1.2 : chaque fois qu'un aimant s'approche d'une bobine, il y génère une force électromotrice - lorsque l'aimant s'éloigne, il crée une force électromotrice de sens inverse - (ci-contre : la courbe 1 a été relevée avec une différence de température d'environ 6° C - en alimentant la diode, le tracé des courbes 2 et 3 a nécessité une différence de température de 13° C pour maintenir une vitesse de rotation de 100 t/min )

Par contre, l'adaptation s'est révélée un peu plus difficile, car d'une part la vitesse de rotation est nettement plus faible, et d'autre part, la puissance mécanique convertie (0,4 mW pour une différence de température de 6°C) est bien inférieure aux 4 mW nécessaires pour faire briller une LED en régime continu - voir diagramme (p,V) du moteur version 3.6

Pour palier la faible vitesse de rotation et contourner le manque de puissance, il a fallu à la fois utiliser des bobines et des aimants plus performants, et se contenter d'une seule LED émettant deux flashs lumineux par tour.

Ainsi transformé, le moteur produit de la lumière à partir de la seule chaleur de la main (env. 60 t/min), éventuellement secondé, en cette période estivale, par un petit glaçon ou un tissu humide posé sur le plateau supérieur - le commutateur au dessus de la LED permet de l'alimenter par une ou deux bobines en fonction de la puissance disponible...

 

Quelques images de cette évolution du moteur Stirling 3.6

 
 
vue de face du moteur
 
une autre vue...
 
aimant, bobine,
commutateur et LED

 

Utilisé en tant que générateur solaire

170 t/min sous un éclairement de 45.000 lux, ramené au plan horizontal

En remplaçant la LED par un pont redresseur couplé à un condensateur de filtrage de 100 µF, et en l'équipant du capteur ayant servi aux versions 3.1 et 3.2, le moteur parvient, grâce au soleil, à créer une force électromotrice continue de 13 V - (pour passer facilement d'un mode à l'autre, ci-contre, un schéma ultra-simple qui se passe de commentaires...)

La tension mesurée aux bornes du générateur semble liée de façon linéaire à la vitesse de rotation - la courbe de régression (à droite) ne passe pas par l'origine probablement à cause du seuil des diodes constituant le pont redresseur - une fois établie, elle permet à l'aide d'un simple voltmètre de déterminer la vitesse du moteur.

A noter que la résistance d'entrée du multimètre étant assez élevée, de l'ordre de 106 Ohms, l'intensité et la puissance électrique produites sont, dans ce cas, très faibles...

 

Utilisé en tant que générateur à eau

H2O + temp de 25°C + 36% d'humidité relative
= 4.15 V
(...)


B
ien que l'été ait un peu de mal à s'installer au nord de la Loire (surtout en ce qui concerne les températures), ce brave petit moteur a bien voulu, en cette fin juillet 2004, fournir un peu d'électricité en tirant son énergie du flux thermique généré par l'évaporation de quelques grammes d'eau...

La méthode est celle du tissu humide utilisé par le moteur à eau version 3.5 .

Disposé à l'ombre, et malgré une brise pratiquement nulle, la rotation du moteur s'est stabilisée assez rapidement à 60 t/min, produisant une force électromotrice continue d'environ 4 V.

Étonnant, non ? (...aurait conclu Monsieur Cyclopède... ;o)

 

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Remarque

Ce dispositif est particulièrement sensible aux courants de Foucault créés dans les pièces métalliques situés près du passage des aimants, et cela provoque un effet de freinage non négligeable - (le phénomène est d'autant plus marqué que l'on conjugue ici des champs magnétiques relativement intenses et une puissance mécanique modérée).

J'ai notamment constaté que les équerres en aluminium supportant les bobines étaient une cause importante de ralentissement : en remplaçant ces deux équerres par des pièces en polystyrène, la vitesse de rotation augmente d’une bonne dizaine de tours/min, ce qui permet de gagner environ 1 V sur les valeurs indiquées plus haut...

Des courants de Foucault se développent certainement aussi dans d'autres pièces métalliques (visserie, bielles, etc.), mais celles-ci étant de taille plus réduite, ils sont moins pénalisants.

Reste le problème des deux plateaux en aluminium qui présentent au flux magnétique une surface importante : bien qu'étant situés à une certaine distance du volant moteur, ils freinent malgré tout un peu sa rotation - et je ne vois pas bien par quoi je pourrais les remplacer...