Costruire un inseguitore solare automatico con Arduino UNO: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

L'energia solare sta diventando sempre più diffusa in tutto il mondo. Attualmente, vengono studiati molti metodi per aumentare la produzione di energia dai pannelli solari, riducendo la nostra dipendenza dai combustibili fossili e dal carbone. Un modo per farlo è far muovere i pannelli, sempre rivolti verso il sole nel cielo. Ciò consente una raccolta ottimale dell'energia, rendendo i pannelli solari più efficienti.

Questo Instructable esaminerà come funzionano gli inseguitori solari e implementerà tale metodo in un prototipo di inseguitore solare utilizzando un Arduino UNO.

Passaggio 1: come funzionano gli inseguitori solari

Esistono 3 metodi principali utilizzati per controllare un inseguitore solare. Il primo è un sistema di controllo passivo e gli altri due sono sistemi di controllo attivi. L'inseguitore solare controllato passivamente non contiene sensori o attuatori ma cambia la sua posizione in base al calore del sole. Utilizzando gas a basso punto di ebollizione in un contenitore montato su cerniere al centro, simile a un'altalena, il pannello solare può cambiare posizione in base alla direzione del calore del sole.

I sistemi attivi sono un po' diversi. Entrambi richiedono un sistema di elaborazione, nonché attuatori per spostare i pannelli. Un modo per controllare attivamente i pannelli solari è trasmettere la posizione del sole ai pannelli. I pannelli quindi si orientano in questa posizione nel cielo. Un altro metodo consiste nell'utilizzare sensori per rilevare la posizione del sole. Utilizzando resistori dipendenti dalla luce (LDR), è possibile rilevare diversi livelli di luce. Questi sensori vengono quindi utilizzati per determinare dove si trova il sole nel cielo, consentendo al pannello di orientarsi in modo appropriato.

In questo Instructable, useremo il sistema di controllo attivo basato su sensori.

Fase 2: Schema di sistema/Panoramica dei componenti

Il funzionamento di questo sistema è mostrato nelle immagini sopra. Ci sarà 1 resistore dipendente dalla luce su ciascun lato di un divisore. Questo divisore proietterà un'ombra sul sensore su un lato del pannello, creando una drastica differenza tra le due letture del sensore. Ciò richiederà al sistema di spostarsi verso il lato più luminoso per equalizzare le letture del sensore, ottimizzando la posizione del pannello solare. Nel caso di un inseguitore solare a 2 assi, è possibile utilizzare lo stesso principio, con 3 sensori anziché due (1 a sinistra, 1 a destra, 1 in basso). I sensori sinistro e destro possono essere mediati e questa lettura può essere confrontata con il sensore inferiore per determinare quanto il pannello deve spostarsi verso l'alto o verso il basso.

Panoramica dei componenti principali

Arduino UNO: questo è il microcontrollore per questo progetto. Legge i dati del sensore e determina quanto e in quale direzione devono girare i servi.

Servo: Questi sono gli attuatori utilizzati per questo progetto. Sono facili da controllare e molto precisi, il che lo rende perfetto per questo progetto.

Resistori dipendenti dalla luce (LDR): sono resistori variabili che rilevano i livelli di luce. Questi sono usati per determinare la posizione del sole nel cielo.

Passaggio 3: materiali/attrezzature

I materiali utilizzati per realizzare questo progetto sono:

1. Arduino UNO
2. 2 servi
3. 3 resistori dipendenti dalla luce (LDR)
4. 3 resistori da 10k Ohm
5. bastoncino del ghiacciolo
6. Cartone

Gli strumenti utilizzati per costruire questo progetto sono:

1. Saldatore
2. Nastro
3. Forbici
4. Coltello multiuso
5. Pistola per colla a caldo

Passaggio 4: schema del circuito

Sopra è lo schema utilizzato per collegare insieme l'inseguitore solare.

Connessioni pin:

Fotoresistenza sinistra

Pin 1 – 3.3V

Pin 2 - A0, GND (resistenza 10k ohm tra Pin 2 e GND)

Fotoresistenza destra

Pin 1 – 3.3V

Pin 2 - A1, GND (resistenza 10k ohm tra Pin 2 e GND)

Fotoresistenza inferiore

Pin 1 – 3.3V

Pin 2 - A2, GND (resistenza 10k ohm tra Pin 2 e GND)

Servo LR

Segnale - 2

Terra - GND

VCC - Pacco batteria da 6 V

Servo TB

Segnale - 3

Terra - GND

VCC - Pacco batteria da 6 V

Arduino Power

VIN - Pacco batteria da 6 V

GND - Pacco batterie da 6 V GND

Passaggio 5: assemblaggio

Dopo aver saldato insieme il circuito su una scheda perf (sentiti libero di utilizzare invece una breadboard), è il momento di assemblare il dispositivo. Ho usato cartone e un blocco di polistirolo per creare una base e un supporto per il pannello per il tracker, oltre a una parete divisoria per i sensori utilizzando bastoncini per ghiaccioli. Questo passaggio dipende da te. Prova a sperimentare con diverse lunghezze, altezze e forme delle pareti divisorie, nonché il posizionamento del sensore, per vedere come influisce sulla capacità di tracciamento del dispositivo.

Passaggio 6: software

Ora che l'assemblaggio è completo, è il momento di creare il software per il dispositivo. Lo sketch di Arduino è allegato di seguito.

Passaggio 7: diagramma di flusso del software

Ecco un diagramma di flusso di come funziona il dispositivo.

Passaggio 8: conclusione

Se accendi il dispositivo e fai brillare una luce intensa sul pannello, il tracker si orienterà per affrontare direttamente la luce. Ho allegato un video di prova del progetto di seguito. Spero che questo progetto ti sia piaciuto! Sentiti libero di fare qualsiasi domanda nella sezione commenti e cercherò di rispondere. Grazie!