Tomasz Bartuś

Ruchomy panel fotowoltaiczny - układ testowy (cz. 1/4)

Tomasz Bartuś

Tweet
2016-09-24

Wstęp

Projekt ma na celu zbudowanie interaktywnego panelu fotowoltaicznego, który w trakcie dnia będzie automatycznie śledził Słońce poruszające się po nieboskłonie. Temat podzielony został na cztery części.

1. W 1-sza, którą zamieszczono poniżej, koncentruje się na budowie układu pomiarowego jakości i ilości światła oraz na jego testowaniu (Fig. 1).
2. W 2-giej (Tracking panelu solarnego cz. 2/4) zbudujemy układ mechaniczny z użyciem serwomechanizmów i będziemy go testować.
3. W 3-ciej (Ładowarka solarna) utworzymy panel słoneczny oraz dodamy do niego układ umożliwiający ładowanie urządzeń elektrycznych.
4. W 4-tej Ładowarka solarna (modyfikacja) zmodyfikujemy układ elektroniczny ładowarki solarnej i zmodyfikujemy jej obudowę.

Założenia:

Budowany układ powinien mierzyć natężenie światła i w zależności od wyników pomiaru powinien decydować o położeniu płyty z panelem solarnym. Układ testowy został oparty o pomysł przedstawiony w projekcie Arduino Solar Tracker.

Układ

Prace oparto o schemat (Fig. 2). Składa się on z płytki prototypowej Arduino oraz dwóch modułów:

1. modułu czujnika światła (Fig. 3, 4),
2. modułu kontroli oświetlenia.

Testy

Testy miały na celu zapoznanie się z działaniem fotorezystorów (LDR), ich czułością oraz określenie średniego poziomu oświetlenia wieczornego i porannego.

Moduł czujnika oświetlenia to tekturowa płytka prototypowa wyposażona w 4 fotorezystory (LDR) umieszczone w czterech narożach prostokątnej płyty (Fig. 3, 4).

Zmontowany układ testowy (Fig. 1), za pomoca diod LED pozwala na zgrubne sprawdzenie, która ze stron czujnika oświetlenia jest lepiej oświetlona. Zgodnie z działaniem algorytmu (Fig.), sprawdzane jest czy lepiej oświetlona jest strona lewa czy prawa oraz góra czy dół. Moduł kontroli oświelenia ukazuje wynik w postaci dwóch świecących diod: LED1 lub LED3 oraz LED2 lub LED4 (Fig. 2).

Dodatkowo, w celu dokładniejszej kontroli jasności oświetlenia, wartości pomiarowe zostają wyświetlone w postaci czytelnego komunikatu w monitorze portu szeregowego (Fig. 5). Informuje on o natężeniu światła zarejestrowanym przez z cztery LDR oraz o średnich wartościach oświetlenia obliczonych dla strony lewej, prawej, góry i dołu modułu czujnika oświetlenia. Dodatkowo, w środku rysunku przedstawiona jest średnia ogólna zarejestrowana przez 4 fotorezystory.

Lista części

1. platforma prototypowa Arduino (Leonardo),
2. fotorezystory 5-10KΩ (4 szt.: LDR0, LDR1, LDR2, LDR3),
3. rezystory 100Ω (4 szt.: R0, R1, R2, R3),
4. rezystory (4 szt.: R4, R5, R6, R7),
5. diody LED czerwone (4 szt.: LED1, LED2, LED 3, LED4),
6. płytka prototypowa,
7. przewody,

Kod:

//Przypisanie pinów fotorezystorom (LDR)
int ldrtopl = 2; //górny lewy
int ldrtopr = 1; //górny prawy
int ldrbotl = 3; //dolny lewy
int ldrbotr = 0; //dolny prawy

void setup () 
{
//Aktywacja portu szeregowego
Serial.begin(9600);
  
  //Piny kontroli róznicy oświetlenia
  pinMode (4, OUTPUT);  //gora
  pinMode (5, OUTPUT);  //dol
  pinMode (6, OUTPUT);  //lewa
  pinMode (7, OUTPUT);  //prawa
}

void loop()
{
  //Pobranie wartości spadków napięć na fotorezystorach
  int topl = analogRead(ldrtopl);
  int topr = analogRead(ldrtopr);
  int botl = analogRead(ldrbotl);
  int botr = analogRead(ldrbotr);
  //Obliczenie średnich
  int avgtop = (topl + topr) / 2; //Średnia arytm. z pomiarów górnych fotorezystorów
  int avgbot = (botl + botr) / 2; //Średnia arytm. z pomiarów dolnych fotorezystorów
  int avgleft = (topl + botl) / 2; //Średnia arytm. z pomiarów lewych fotorezystorów
  int avgright = (topr + botr) / 2; //Średnia arytm. z pomiarów prawych fotorezystorów
  int avg = (avgtop + avgbot) / 2; //Średnia arytm. z pomiarów 4 fotorezystorów

//Przekazywanie na port szeregowy wartości pinów analogowych z fotorezystorów
Serial.print("                ");
Serial.println(avgtop);

Serial.print(topl);
Serial.print(" ************************** ");
Serial.println(topr);

Serial.println("    *                        * ");
Serial.println("    *                        * ");

Serial.print(avgleft);
Serial.print(" *           ");
Serial.print(avg);
Serial.print("          * ");
Serial.println(avgright);

Serial.println("    *                        * ");
Serial.println("    *                        * ");

Serial.print(botl);
Serial.print(" ************************** ");
Serial.println(botr);
Serial.print(" ");

Serial.print("               ");
Serial.println(avgbot);
Serial.println(" ");

    //Pętle sprawdzające różnice oświetlenia
    if (avgtop < avgbot)
    {
      digitalWrite(5, HIGH);
      digitalWrite(4, LOW);
      delay(10);
    }
    else if (avgbot < avgtop)
    {
      digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(5, LOW);
      delay(10);
    }
    else 
    {
    }

    if (avgleft > avgright)
    {
      digitalWrite(6, HIGH);
      digitalWrite(7, LOW);
      delay(10);
    }
    else if (avgright > avgleft)
    {
      digitalWrite(7, HIGH);
      digitalWrite(6, LOW);
      delay(10);
    }
    else 
    {
    }
    delay(50);
//  }

delay(2000);
}