Un seguidor solar es un dispositivo automatizado para orientar favorablemente un objeto, como un panel solar, hacia los rayos del sol, lo que favorece aumentar el rendimiento efectivo de un dispositivo de energía. Un tipo de seguidor solar es un heliostato. El prototipo brinda experiencia en la creación de un seguidor solar simple utilizando componentes fácilmente disponibles en el mercado y esperamos guiar el desarrollo futuro. Los componentes electrónicos utilizados están dimensionados para manejar motores pequeños. Para soportar objetos grandes, también se debe implementar un circuito de alimentación.
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El circuito está diseñado para proporcionar una posición lo más lejos posible del sol para los objetos involucrados. Se requiere un sistema de control de movimiento para colocar objetos automáticamente frente al sol porque la posición relativa del sol cambia a medida que la tierra gira. El circuito consta de varios fotorresistores y servomotores. ATmega328 administra la lógica del sistema. La MCU mide el voltaje de los 6 sensores de luz (a través de 6 puertos de entrada analógica) y mueve el motor a la posición correcta.
detector de luz
Dado que la MCU ATmega328 tiene 6 entradas ADC, el circuito contiene 6 sensores de luz. Están representados por fotorresistores conectados a seis resistencias fijas como divisores de voltaje. Los valores de la fotorresistencia deben ser los mismos. Deben colocarse y orientarse a una distancia angular total de 180 grados de este a oeste, dependiendo del ángulo del sol. La distancia angular entre un sensor y el siguiente debe ser de 36 grados, como se muestra en . Figura 1La “altitud” del sensor depende de la ubicación (latitud) del circuito en la tierra.
El valor de la fotorresistencia es arbitrario, pero es importante que el valor de la resistencia fija del divisor sea el mismo. El valor de la fotorresistencia debe medirse a la luz del sol.como se muestra en Figura 2, el fotorresistor está en el lado caliente del divisor. Una resistencia fija está conectada a tierra. La señal (salida) está en el nodo central. Eche un vistazo a la figura 2. En este ejemplo, el sol se dirige principalmente al cuarto sensor de luz. Si todos los sensores tienen las mismas características y todas las resistencias tienen el mismo valor, el cuarto divisor le da al microcontrolador el voltaje más alto. Determine la posición del servo de acuerdo con este hecho. El fotorresistor utilizado aquí tiene los siguientes valores:
• Oscuro: 7MΩ
・Bajo luz ambiental: 15 kΩ
• Iluminado por el sol: 400 Ω
Obviamente puedes usar cualquier fotorresistor.
el servo
Los servos se utilizan en sistemas de automatización para proporcionar un movimiento angular preciso con una sola conexión al puerto lógico de la MCU. Este componente es perfecto para proyectos que requieren una rotación controlada. Puede agregarlo en cualquier lugar donde tenga una fuente de alimentación de 5V. Controla el servo con una señal de pulso. Puede trabajar en un ángulo de unos 180°. Un pulso de 1,5 ms se mueve a 0°, un pulso de 2 ms se mueve a 90° y un pulso de 1 ms se mueve a -90°. figura 3). El ancho del pulso alto determina el ángulo del servomotor. Al elegir correctamente diferentes valores entre los valores mínimo y máximo, el servo puede orientarse en cualquier dirección permitida. Un servo puede mover un pequeño panel solar o una pequeña maceta. Para hacer esto, necesitamos construir una estructura que pueda almacenar estos objetos.
diagrama eléctrico
Esquema eléctrico (ver Figura 4) es muy simple. Consiste en una MCU ATMega328P y su oscilador externo. Seis fotoresistores y resistencias fijas opuestas implementan el divisor de voltaje. El valor de la resistencia debe ser aproximadamente el mismo que el de la fotorresistencia iluminada por el sol. El divisor más sensato da el voltaje más alto y el firmware sabe seguir al sol girando el servo al ángulo especificado.
PCB
Crear la PCB no es un problema. Las dimensiones son 115 mm x 65 mm (Figura 5). Es muy fácil de implementar. Hay muchas conexiones, pero es una PCB de una sola capa. El grosor de la pista es suficiente para las bajas corrientes del circuito. Se puede realizar con lápiz transfer, fotograbado, prensa y hoja despegable.
Instalación de componentes
Sobre el montaje del circuito (ver Figura 6), y los componentes como resistencias y condensadores cerámicos deben montarse con un perfil bajo. Luego puede colocar su componente más grande. Como puede ver, los ángulos de la fotorresistencia no son los mismos. La distancia angular entre un sensor y el siguiente debe ser de 36 grados (0°, 36°, 72°, 108°, 144°, 180°) para seguir perfectamente el sol, por lo que giran 36°.
Figura 7 Muestra una vista 3D del componente y PCB.
Lista de componentes
C1 = capacitor cerámico 22pF
C2 = capacitor cerámico 22pF
C3 = condensador de poliéster 100nF
C4 = condensador electrolítico 100uF
J1 = conector PCB de 2 pines, 5 mm
M1=Servo SG90
PH1 = fotorresistencia 15kΩ
PH2 = fotorresistencia 15kΩ
PH3 = fotorresistencia 15kΩ
PH4 = fotorresistencia 15kΩ
PH5 = fotorresistencia 15kΩ
PH6 = fotorresistencia 15kΩ
R1 = resistencia 390 ohmios
R2 = resistencia 390 ohmios
R3 = resistencia 390 ohmios
R4 = resistencia 390 ohmios
R5 = resistencia 390 ohmios
R6 = resistencia 390 ohmios
U1 = MCU ATMEGA328_PDIP28
Y1 = cristal de 16 MHz
firmware
El firmware no importa y no utiliza la biblioteca para la gestión de servos. Los impulsos son generados por la rápida conmutación de los puertos digitales de la MCU. Esta conversión la realiza la UDF “servo()” que acepta como parámetro la longitud del impulso (en microsegundos). La función ‘setup()’ configura el puerto 9 como salida digital y puede ser modificada por el usuario. La función “loop()” se ejecuta cada segundo y el programa lee 6 entradas analógicas y almacena los resultados en 6 variables enteras (S0, S1, S2, S3, S4 y S5). Luego, seis condiciones “si” verifican el sensor que proporciona el voltaje más alto. Un fotorresistor con la mejor luz del sol. Estas condiciones hacen que los servomotores giren dependiendo de la posición del sol. Programar una MCU es muy fácil. Deberá ingresar el boceto en el IDE de Arduino como se muestra. Figura 8Los parámetros de los seis ángulos (0°, 36°, 72°, 108°, 144°, 180°) se calculan mediante la curva lineal de la siguiente manera. Figura 9utilizando la siguiente fórmula:
y(x) = 9.444444*x + 800
Usando esta fórmula, puede encontrar la longitud arbitraria del impulso en microsegundos y obtener el ángulo deseado.
solicitud
Algunas aplicaciones prácticas y útiles son:
• Oriente el panel solar hacia el sol para obtener la máxima energía.
• Oriente las plantas y las flores hacia el sol para captar la mayor cantidad de luz.
Se puede utilizar un potente servo con un circuito de alimentación para piezas de trabajo grandes. Los bocetos se pueden modificar y cambiar según sea necesario. Si no desea construir una PCB, puede usar Arduino Uno con una placa de prueba donde puede conectar los fotorresistores y las resistencias ( Figura 10). La temperatura de funcionamiento de ATmega328P está entre -55 °C y +125 °C. Aunque este rango es amplio, es recomendable colocar el MCU en sombra, especialmente en países muy cálidos.
Conclusión
Este proyecto es muy popular. El usuario puede cambiarlo según sea necesario. La gente siempre debe utilizar la energía solar porque es limpia, gratuita y abundante. Además, la energía para alimentar el circuito debe provenir de una batería cargada por un panel solar para evitar gastar dinero en la factura de la luz.