Construindo um rastreador solar automático com Arduino UNO: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

A energia solar está se tornando cada vez mais prevalente em todo o mundo. Atualmente, muitos métodos estão sendo pesquisados para fazer com que os painéis solares gerem mais energia, reduzindo nossa dependência de combustíveis fósseis e carvão. Uma maneira de fazer isso é mover os painéis, sempre voltados para o sol no céu. Isso permite a coleta ideal de energia, tornando os painéis solares mais eficientes.

Este Instructable examinará como funcionam os rastreadores solares e implementará tal método em um protótipo de rastreador solar usando um Arduino UNO.

Etapa 1: Como funcionam os rastreadores solares

Existem 3 métodos principais que são usados para controlar um rastreador solar. O primeiro é um sistema de controle passivo e os outros dois são sistemas de controle ativo. O rastreador solar controlado passivamente não contém sensores ou atuadores, mas muda sua posição com base no calor do sol. Ao usar gás com baixo ponto de ebulição em um recipiente montado em dobradiças no meio, semelhante a uma gangorra, o painel solar pode mudar sua posição com base na direção do calor do sol.

Os sistemas ativos são um pouco diferentes. Ambos requerem um sistema de processamento, bem como atuadores para movimentar os painéis. Uma maneira de controlar ativamente os painéis solares é transmitir a posição do Sol aos painéis. Os painéis então se orientam para essa posição no céu. Outro método é usar sensores para detectar a posição do sol. Usando resistores dependentes de luz (LDRs), é possível detectar níveis variados de luz. Esses sensores são então usados para determinar onde o sol está no céu, permitindo que o painel se oriente apropriadamente.

Neste Instrutível, usaremos o sistema de controle ativo baseado em sensor.

Etapa 2: Diagrama do sistema / Visão geral do componente

O funcionamento desse sistema é mostrado nas fotos acima. Haverá 1 resistor dependente de luz em cada lado de um divisor. Este divisor lançará uma sombra no sensor em um lado do painel, criando uma diferença drástica entre as duas leituras do sensor. Isso fará com que o sistema se mova em direção ao lado mais brilhante para equalizar as leituras do sensor, otimizando a posição do painel solar. No caso de um rastreador solar de 2 eixos, este mesmo princípio pode ser usado, com 3 sensores em vez de dois (1 à esquerda, 1 à direita, 1 à parte inferior). Os sensores esquerdo e direito podem ser calculados e essa leitura pode ser comparada com o sensor inferior para determinar quanto o painel deve se mover para cima ou para baixo.

Visão geral dos componentes principais

Arduino UNO: este é o microcontrolador para este projeto. Ele lê os dados do sensor e determina quanto e em qual direção os servos devem girar.

Servo: Estes são os atuadores usados para este projeto. São fáceis de controlar e muito precisos, o que os torna perfeitos para este projeto.

Resistores dependentes de luz (LDRs): são resistores variáveis que detectam os níveis de luz. Eles são usados para determinar a posição do sol no céu.

Etapa 3: Materiais / Equipamentos

Os materiais usados para construir este projeto são:

1. Arduino UNO
2. 2 servos
3. 3 resistores dependentes de luz (LDRs)
4. 3 resistores de 10k Ohm
5. picolés
6. Cartão

As ferramentas usadas para construir este projeto são:

1. Ferro de solda
2. Fita
3. Tesoura
4. Canivete
5. Pistola de cola quente

Etapa 4: esquema do circuito

Acima está o esquema usado para conectar o rastreador solar.

Conexões de pinos:

Fotorresistor esquerdo

Pino 1 - 3,3 V

Pino 2 - A0, GND (resistor de 10k ohm entre o Pino 2 e GND)

Fotorresistor direito

Pino 1 - 3,3 V

Pino 2 - A1, GND (resistor de 10k ohm entre o Pino 2 e GND)

Fotorresistor inferior

Pino 1 - 3,3 V

Pino 2 - A2, GND (resistor de 10k ohm entre o Pino 2 e GND)

LR Servo

Sinal - 2

Ground - GND

VCC - Bateria de 6 V

TB Servo

Sinal - 3

Ground - GND

VCC - Bateria de 6 V

Arduino Power

VIN - Bateria de 6 V

GND - Bateria de 6 V GND

Etapa 5: Montagem

Depois de soldar o circuito em uma placa de desempenho (sinta-se à vontade para usar uma placa de ensaio), é hora de montar o dispositivo. Usei papelão e um bloco de isopor para criar uma base e um suporte de painel para o rastreador, bem como uma parede divisória para os sensores usando palitos de picolé. Esta etapa é com você. Tente experimentar diferentes comprimentos, alturas e formas de parede divisória, bem como a colocação do sensor, para ver como isso afeta a capacidade de rastreamento do dispositivo.

Etapa 6: Software

Agora que a montagem está concluída, é hora de criar o software para o dispositivo. O esboço do Arduino está anexado abaixo.

Etapa 7: Fluxograma do software

Aqui está um fluxograma de como o dispositivo funciona.

Etapa 8: Conclusão

Se você ligar o dispositivo e acender uma luz forte no painel, o rastreador se orientará para ficar de frente para a luz diretamente. Anexei um vídeo de teste do projeto abaixo. Espero que tenham gostado desse projeto! Sinta-se à vontade para fazer qualquer pergunta na seção de comentários e tentarei respondê-las. Obrigado!