Rastreador Solar usando Arduino

OBJETIVO DO PROJETO

O objetivo disto projeto de rastreador solar é manter o painel solar fotovoltaico perpendicular ao sol durante todo o ano para torná-lo mais eficiente. O painel solar fotovoltaico de eixo duplo toma dados astronômicos como referência e o sistema de rastreamento tem a capacidade de apontar sempre o painel solar em direção ao sol e pode ser instalado em diversas regiões com pequenas modificações. O movimento vertical e horizontal do painel é obtido tomando como referência o ângulo de altitude e o ângulo de azimute. O controlador fuzzy tem sido usado para controlar a posição de motores CC. O controle de simulação matemática do sistema de rastreamento solar de eixo duplo garante o movimento ponto a ponto dos motores DC enquanto rastreia o sol.

Solar Tracker é um dispositivo que segue o movimento do sol enquanto ele gira de leste para oeste todos os dias. A principal função de todos os sistemas de rastreamento é fornecer um ou dois graus de liberdade de movimento. Os rastreadores são usados ​​para manter os coletores solares/painéis solares orientados diretamente para o sol enquanto ele se move pelo céu todos os dias. O uso de rastreadores solares aumenta a quantidade de energia solar que é recebida pelo coletor de energia solar e melhora a produção de energia do calor/eletricidade que é gerada. Os rastreadores solares podem aumentar a produção de painéis solares em 20-30%, o que melhora a economia do projeto do painel solar.

NECESSIDADE DE RASTREADOR SOLAR

A energia fornecida pelo feixe direto diminui com o cosseno do ângulo entre a luz que entra e o painel. A mesa não. 2.1 mostra o

Potência direta perdida (%) devido ao desalinhamento (ângulo eu).

Tabela: Potência direta perdida (%) devido ao desalinhamento (ângulo eu)

O sol viaja 360 graus leste-oeste por dia, mas da perspectiva de qualquer local fixo a porção visível é de 180 graus durante um período de meio dia. Os efeitos do horizonte local reduzem um pouco isso, fazendo com que o movimento efetivo seja de cerca de 150 graus. Um painel solar com orientação fixa entre os extremos do amanhecer e do pôr do sol verá um movimento de 75 graus em ambos os lados e, portanto, de acordo com a tabela acima, perderá 75% da energia pela manhã e à noite. Girar os painéis para leste e oeste pode ajudar a recuperar essas perdas. Um rastreador girando na direção leste-oeste é conhecido como rastreador de eixo único.

O sol também se move 46 graus norte-sul durante o período de um ano. O mesmo conjunto de painéis colocados no ponto médio entre os dois extremos locais verá o Sol mover-se 23 graus em cada lado, causando perdas de 8,3%. Um rastreador que contabiliza os movimentos diários e sazonais é conhecido como rastreador de eixo duplo .Design de rastreador

PROJETO DO RASTREADOR

Um rastreador solar é um dispositivo que orienta o conjunto fotovoltaico em direção ao sol. Em aplicações fotovoltaicas de tela plana (PV), rastreadores são usados ​​para minimizar o ângulo de incidência entre a luz que entra e um painel fotovoltaico. Isso aumenta a quantidade de energia produzida pelo conjunto fotovoltaico.

Aqui podemos usar rastreadores de eixo duplo de altitude e azimute (AADAT). Os rastreadores de eixo duplo extraem os níveis máximos de energia solar devido à sua capacidade de seguir o sol vertical e horizontalmente. Não importa onde o sol esteja no céu, os rastreadores de eixo duplo são capazes de se posicionar na direção do sol.

A configuração de um painel solar quadrado tem dois graus de liberdade. Aqui, dois motores DC são usados ​​para acionar os dois graus de liberdade rotacional. Os motores podem ser montados diretamente nos pinos de rotação das juntas rotacionais para reduzir perdas causadas por ligações e juntas e evitar o uso de mais ligações e mecanismos

MOTOR DC E MOTORISTA

Os sistemas de rastreamento precisariam consistir em dois motores, que controlam a posição da matriz, e um circuito de controle (analógico ou digital) para direcionar esses motores. As seções a seguir discutem alguns possíveis tipos de motores que podem ser usados ​​para este tipo de aplicação.

MODELO MATEMÁTICO

A fig. 3.3 mostra um comportamento típico da trajetória do Sol em dezembro (inverno) e junho (verão). O ângulo de rotação do sistema de orientação no plano vertical pode ser calculado a partir da seguinte equação:

Fig. 3.3 Comportamento típico da trajetória do Sol em dezembro (inverno) e junho (verão)._).

Projeto de sistema

PROJETO DE SISTEMA

O objetivo de um rastreador solar é determinar com precisão a posição do sol. Isso permite que os painéis solares façam interface com o rastreador para obter a radiação solar máxima. Com este rastreador solar específico foi feito um sistema de circuito fechado.

Diagrama de blocos do sistema geral

O sistema elétrico consiste em cinco sensores LDR que fornecem feedback a um microcontrolador. Este microcontrolador processa a entrada do sensor e fornece dois sinais PWM para a movimentação dos servomotores.

Este servo motor move o painel solar em direção à maior densidade de luz solar. Todo o sistema elétrico é alimentado por uma fonte de alimentação de 12 volts.

Inicialmente cinco valores analógicos diferentes são obtidos dos LDRs e depois são alimentados no microcontrolador. O microcontrolador fornece dois sinais PWM diferentes para o movimento do painel solar através do servo motor.Sensores

SENSORES

Estamos usando cinco resistores dependentes de luz como sensor. Eles sentem a área de maior densidade da luz solar. O painel solar se move para a área de alta densidade luminosa por meio de servomotores.

Cada LDR está conectado à fonte de alimentação formando um divisor de potencial. Assim, qualquer mudança na densidade da luz é proporcional à mudança na tensão nos LDRs.

LDR é um transdutor passivo, portanto usaremos um circuito divisor de potencial para obter valor de tensão correspondente da resistência do LDR.

A resistência dos LDRs é inversamente proporcional à intensidade da luz que incide sobre ele, ou seja Quanto maior a intensidade ou brilho da luz, menor a resistência e vice-versa.

Interfaces:

Entrada (ADC):

O Arduino possui um conversor analógico para digital (ADC) embutido de 10 bits, portanto pode fornecer valores digitais de 0 a 1023 (desde 2 ^ 10 = 1024). Também podemos definir a tensão de referência do ADC no Arduino, mas aqui vamos deixá-la usar o valor padrão. O LDR tem dois pinos e, para obter o valor da tensão, usamos o circuito divisor de potencial. turn é uma função da luz incidindo no LDR. Quanto maior a intensidade da luz, menor a resistência do LDR e, portanto, menor a tensão de saída (Vout). E menor a intensidade da luz, maior a resistência do LDR e, portanto, maior o Vout.

Saída (PWM):

O Arduino possui um gerador PWM de 8 bits, então podemos obter até 256 Sinal PWM. Para acionar um servo, precisamos obter um sinal PWM da placa, isso geralmente é feito usando a função de temporizador do microcontrolador, mas o Arduino torna isso muito fácil. O Arduino fornece uma biblioteca de servo na qual temos que atribuir apenas o ângulo do servo (0-1800) e o o servo gira nesse ângulo, todos os cálculos PWM são tratados pela biblioteca servo e obtemos um sinal PWM limpo de acordo com o ângulo desejado.

PLACA ARDUINO SEVERINO:

Arquivo PCB

Projeto final