Construir un rastrejador solar automàtic amb Arduino UNO: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

L’energia solar és cada vegada més freqüent a tot el món. Actualment, s’estan investigant molts mètodes per aconseguir que els panells solars produeixin més energia, reduint la nostra dependència de combustibles fòssils i carbó. Una manera de fer-ho és fer moure els panells, sempre mirant cap al sol del cel. Això permet una captació òptima d’energia, cosa que fa que els panells solars siguin més eficients.

Aquest instructable examinarà el funcionament dels seguidors solars i implementarà aquest mètode en un prototip de seguidor solar mitjançant un Arduino UNO.

Pas 1: Com funcionen els seguidors solars

Hi ha 3 mètodes principals que s’utilitzen per controlar un rastrejador solar. El primer és un sistema de control passiu i els altres dos són sistemes de control actiu. El rastrejador solar controlat passivament no conté cap sensor ni actuador, però canvia la seva posició en funció de la calor del Sol. En utilitzar gas amb un punt d’ebullició baix en un recipient muntat en frontisses al centre, de manera similar a una serra, el panell solar pot canviar la seva posició en funció de la direcció del calor del Sol.

Els sistemes actius són una mica diferents. Tots dos requereixen un sistema de processament, així com actuadors per moure els panells. Una manera de controlar activament els panells solars és transmetre la posició del Sol als panells. Els panells s’orienten a aquesta posició al cel. Un altre mètode és utilitzar sensors per detectar la posició del sol. Mitjançant l’ús de resistències dependents de la llum (LDR), és possible detectar diferents nivells de llum. Aquests sensors s'utilitzen per determinar on es troba el sol al cel, cosa que permet al panell orientar-se adequadament.

En aquesta instrucció, utilitzarem el sistema de control actiu basat en sensors.

Pas 2: Descripció general del diagrama del sistema / component

El funcionament d’aquest sistema es mostra a les imatges anteriors. Hi haurà 1 resistència dependent de la llum a cada costat d’un divisor. Aquest divisor projectarà una ombra al sensor d’un costat del panell, creant una diferència dràstica entre les dues lectures del sensor. Això farà que el sistema es mogui cap al costat més brillant per igualar les lectures del sensor, optimitzant la posició del panell solar. En el cas d’un rastrejador solar de 2 eixos, es pot utilitzar aquest mateix principi, amb 3 sensors en lloc de dos (1 a l’esquerra, 1 a la dreta, 1 a la part inferior). Es poden fer una mitjana dels sensors esquerre i dret i es pot comparar aquesta lectura amb el sensor inferior per determinar quant ha de moure el panell cap amunt o cap avall.

Descripció general dels components principals

Arduino UNO: aquest és el microcontrolador d’aquest projecte. Llegeix les dades del sensor i determina quant i en quina direcció han de girar els servos.

Servo: són els actuadors que s’utilitzen per a aquest projecte. Són fàcils de controlar i molt precisos, cosa que el fa perfecte per a aquest projecte.

Resistències dependents de la llum (LDR): són resistències variables que detecten els nivells de llum. S’utilitzen per determinar la posició del sol al cel.

Pas 3: materials / equips

Els materials utilitzats per construir aquest projecte són:

1. Arduino UNO
2. 2 servos
3. 3 resistències dependents de la llum (LDR)
4. 3 resistències de 10k Ohm
5. Pals de paletes
6. Cartró

Les eines que s’utilitzen per construir aquest projecte són:

1. Soldador
2. Cinta
3. Tisores
4. Ganivet utilitari
5. Pistola de cola calenta

Pas 4: esquema del circuit

A la part superior es mostra l’esquema que s’utilitza per connectar el rastrejador solar.

Pin Connections:

Fotoresistor esquerre

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A0, GND (resistència de 10 k ohm entre el pin 2 i GND)

Fotoresistor dret

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A1, GND (resistència de 10 k ohm entre el pin 2 i GND)

Fotoresistor inferior

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A2, GND (resistència de 10 k ohm entre el pin 2 i GND)

Servo LR

Senyal - 2

Terra - GND

Paquet de bateries VCC - 6 V.

Servo TB

Senyal - 3

Terra - GND

Paquet de bateries VCC - 6 V.

Arduino Power

Paquet de bateries VIN - 6 V.

GND - Bateria de 6 V GND

Pas 5: Muntatge

Després de soldar junts el circuit en un tauler de perfecció (no dubteu a utilitzar-ne una), és hora de muntar el dispositiu. Vaig utilitzar cartró i un bloc d’espuma d’espuma de poliuretà per crear una base i un suport de panell per al rastrejador, així com una paret divisòria per als sensors mitjançant pals de palets. Aquest pas és cosa vostra. Proveu d'experimentar amb diferents longituds, alçades i formes de paret divisòria, així com la col·locació del sensor, per veure com afecta la capacitat de seguiment del dispositiu.

Pas 6: programari

Ara que s’ha acabat el muntatge, és hora de crear programari per al dispositiu. A continuació s’adjunta l’esbós d’Arduino.

Pas 7: diagrama de flux del programari

Aquí teniu un diagrama de flux de funcionament del dispositiu.

Pas 8: Conclusió

Si enceneu el dispositiu i brilleu una llum intensa al tauler, el rastrejador s’orientarà cap a la llum directament. A continuació us adjunto un vídeo de prova del projecte. Espero que aquest projecte us hagi agradat! No dubteu a fer qualsevol pregunta a la secció de comentaris i intentaré respondre-hi. Gràcies!