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Il codice Arduino per attuare l'inseguimento solare prevede l'uso di un meccanismo ad isteresi
per compensare le fluttuazione delle misurazioni effettuate tramite la matrice di LDR.
Inoltre è prevista una soglia di luminosità per l'attivazione del moto, in modo che con nuvolosità elevata non venga attuato il tracciamento.
Un'ulteriore soglia di luminosità attiva la modalità di funzionamento notturno che prevede l'invio dei dati alla piattaforma Cloud e con il tramonto un movimento di ritorno verso Est del pannello.
La rotazione del pannello attraverso il motore viene gestita tramite un loop di controllo che ferma il movimento quando viene raggiunto uno dei 2 estremi dell'intervallo di isteresi.
Questa modalità produce un minor numero di attivazioni del motore senza pregiudicare l'efficacia dell'inseguimento solare.
Tracciamento con isteresi
Un tracciamento senza isteresi potrebbe portare ad una instabilità nel moto del pannello causata da valori fluttuanti degli LDR ma anche da differenti costanti di tempo tra loop di controllo e tempistica di rotazione del motore.
Tracciamento con instabilità
La struttura di supporto al pannello è stata realizzata in legno trattato e verniciato per resistere alle intemperie meteorologiche.
La scelta progettuale di effettuare l'inseguimento dell'Azimut del Sole porta all'utilizzo di un supporto con cuscinetti a sfera alla base della struttura per permetterne una rotazione con attriti minimi .
Prototipo finito
La rotazione del pannello è quindi effettuata tramite un motore DC 6V con motoriduzione a 10RPM alimentato da parte dell'energia prodotta dal pannello e immagazzinata nella batteria.
Motore DC utilizzato
Le modalità comunemente usate per attuare il tracciamento solare sono:
servomotori, attuatori lineari o motori passo-passo. Per questo progetto si sono rilevate inadatte per diversi motivi.
I servomotori mantengono la posizione solo quando viene fornita potenza, quando vengono spenti non oppongono più resistenza al moto del carico a cui sono collegati.
I motori passo-passo in modo simile per mantenere una posizione fissa devono essere continuamente alimentati.
Gli attuatori lineari invece hanno una struttura interna con motoriduzione (permettendo il mantenimento della posizione anche senza alimentazione) ma hanno una mobilità ridotta e il costo economico è comparabile a quello del pannello fotovoltaico (il progetto prevede la movimentazione di un pannello fotovoltaico di circa 50W).
In questo caso l'utilizzo di un'altra tipologia di motore non è risultata quindi conveniente dal punto di vista energetico (servo motori, passo-passo) ed economico (attuatori lineari).
Il movimento è trasferito dal motore alla base rotante del pannello tramite una cinghia di tipo GT2.
La presenza del cusinetto a sfera porta ad una instabilità della struttura superiore soprattutto in presenza di vento.
Il sistema ha sopportato durante i primi test raffiche di vento prossime ai 30Km/h. Per resistere ad intensità superiori della forza del vento serve moidficare il progetto della struttura e la scelta dei materiali.
In caso di venti superiori alla soglia ricavata dai primi test si è sempre poceduto a sganciare manualmente la cinghia di trasporto del moto per non danneggiare l'integrità del motore.
Inoltre è prevista una soglia di luminosità per l'attivazione del moto, in modo che con nuvolosità elevata non venga attuato il tracciamento.
Un'ulteriore soglia di luminosità attiva la modalità di funzionamento notturno che prevede l'invio dei dati alla piattaforma Cloud e con il tramonto un movimento di ritorno verso Est del pannello.
La rotazione del pannello attraverso il motore viene gestita tramite un loop di controllo che ferma il movimento quando viene raggiunto uno dei 2 estremi dell'intervallo di isteresi.
Questa modalità produce un minor numero di attivazioni del motore senza pregiudicare l'efficacia dell'inseguimento solare.
Tracciamento con isteresi
Un tracciamento senza isteresi potrebbe portare ad una instabilità nel moto del pannello causata da valori fluttuanti degli LDR ma anche da differenti costanti di tempo tra loop di controllo e tempistica di rotazione del motore.
Tracciamento con instabilità
La struttura di supporto al pannello è stata realizzata in legno trattato e verniciato per resistere alle intemperie meteorologiche.
La scelta progettuale di effettuare l'inseguimento dell'Azimut del Sole porta all'utilizzo di un supporto con cuscinetti a sfera alla base della struttura per permetterne una rotazione con attriti minimi .
Prototipo finito
La rotazione del pannello è quindi effettuata tramite un motore DC 6V con motoriduzione a 10RPM alimentato da parte dell'energia prodotta dal pannello e immagazzinata nella batteria.
Motore DC utilizzato
Le modalità comunemente usate per attuare il tracciamento solare sono:
servomotori, attuatori lineari o motori passo-passo. Per questo progetto si sono rilevate inadatte per diversi motivi.
I servomotori mantengono la posizione solo quando viene fornita potenza, quando vengono spenti non oppongono più resistenza al moto del carico a cui sono collegati.
I motori passo-passo in modo simile per mantenere una posizione fissa devono essere continuamente alimentati.
Gli attuatori lineari invece hanno una struttura interna con motoriduzione (permettendo il mantenimento della posizione anche senza alimentazione) ma hanno una mobilità ridotta e il costo economico è comparabile a quello del pannello fotovoltaico (il progetto prevede la movimentazione di un pannello fotovoltaico di circa 50W).
In questo caso l'utilizzo di un'altra tipologia di motore non è risultata quindi conveniente dal punto di vista energetico (servo motori, passo-passo) ed economico (attuatori lineari).
Il movimento è trasferito dal motore alla base rotante del pannello tramite una cinghia di tipo GT2.
La presenza del cusinetto a sfera porta ad una instabilità della struttura superiore soprattutto in presenza di vento.
Il sistema ha sopportato durante i primi test raffiche di vento prossime ai 30Km/h. Per resistere ad intensità superiori della forza del vento serve moidficare il progetto della struttura e la scelta dei materiali.
In caso di venti superiori alla soglia ricavata dai primi test si è sempre poceduto a sganciare manualmente la cinghia di trasporto del moto per non danneggiare l'integrità del motore.
The Arduino code to implement solar tracking involves the use of a hysteresis mechanism
to compensate for the fluctuation of the measurements made through the LDR matrix.
Furthermore, a brightness threshold is provided for motion activation, so that tracking is not carried out with high cloudiness.
A further brightness threshold activates the night operating mode which involves sending the data to the Cloud platform and with the sunset a return movement of the panel towards the east.
The rotation of the panel through the motor is managed through a control loop that stops the movement when one of the 2 ends of the hysteresis interval is reached.
This mode produces fewer engine activations without affecting the effectiveness of solar tracking.
Daylight tracking with hysteresis
A tracking without hysteresis could lead to an instability in the panel motion caused by fluctuating LDR values but also by different time constants between control loops and motor rotation timing.
Daylight tracking with instability
The support structure for the panel was made of treated and varnished wood to withstand the weather.
The design choice to pursue the Azimuth of the Sun leads to the use of a support with ball bearings at the base of the structure to allow rotation with minimal friction.
The finished prototype
The rotation of the panel is therefore carried out by means of a DC 6V 10RPM gear motor powered by the energy produced by the solar panel and stored in the battery.
The DC motor used in this project
The methods commonly used to implement solar tracking are:
servomotors, linear actuators or stepper motors.
For this project they were found unsuitable for several reasons.
The servomotors maintain the position only when power is supplied, when they are turned off they no longer offer resistance to the motion of the load to which they are connected. Stepper motors similarly have to be continuously powered to maintain a fixed position.
The linear actuators instead have an internal structure with gears reduction (allowing the position to be maintained even without power) but have small mobility and the economic cost is comparable to that of the photovoltaic panel (the project involves the movement of a photovoltaic panel of about 50W) . In this case, the use of another type of motor was therefore not convenient from an energy (servo, stepper motor) and economic (linear actuators) point of view.
Movement is transferred from the motor to the rotating base of the panel via a GT2 type belt.
The presence of the ball bearing leads to an instability of the upper structure especially in the presence of wind.
During the first tests, the system endured wind gusts close to 30Km / h. To resist higher intensities of the wind force it is necessary to modify the design of the structure and the choice of materials.
In the event of winds above the threshold obtained from the first tests, it has always been manually released the motion transport belt in order not to damage the integrity of the engine.
Furthermore, a brightness threshold is provided for motion activation, so that tracking is not carried out with high cloudiness.
A further brightness threshold activates the night operating mode which involves sending the data to the Cloud platform and with the sunset a return movement of the panel towards the east.
The rotation of the panel through the motor is managed through a control loop that stops the movement when one of the 2 ends of the hysteresis interval is reached.
This mode produces fewer engine activations without affecting the effectiveness of solar tracking.
Daylight tracking with hysteresis
A tracking without hysteresis could lead to an instability in the panel motion caused by fluctuating LDR values but also by different time constants between control loops and motor rotation timing.
Daylight tracking with instability
The support structure for the panel was made of treated and varnished wood to withstand the weather.
The design choice to pursue the Azimuth of the Sun leads to the use of a support with ball bearings at the base of the structure to allow rotation with minimal friction.
The finished prototype
The rotation of the panel is therefore carried out by means of a DC 6V 10RPM gear motor powered by the energy produced by the solar panel and stored in the battery.
The DC motor used in this project
The methods commonly used to implement solar tracking are:
servomotors, linear actuators or stepper motors.
For this project they were found unsuitable for several reasons.
The servomotors maintain the position only when power is supplied, when they are turned off they no longer offer resistance to the motion of the load to which they are connected. Stepper motors similarly have to be continuously powered to maintain a fixed position.
The linear actuators instead have an internal structure with gears reduction (allowing the position to be maintained even without power) but have small mobility and the economic cost is comparable to that of the photovoltaic panel (the project involves the movement of a photovoltaic panel of about 50W) . In this case, the use of another type of motor was therefore not convenient from an energy (servo, stepper motor) and economic (linear actuators) point of view.
Movement is transferred from the motor to the rotating base of the panel via a GT2 type belt.
The presence of the ball bearing leads to an instability of the upper structure especially in the presence of wind.
During the first tests, the system endured wind gusts close to 30Km / h. To resist higher intensities of the wind force it is necessary to modify the design of the structure and the choice of materials.
In the event of winds above the threshold obtained from the first tests, it has always been manually released the motion transport belt in order not to damage the integrity of the engine.
