Rastreador Solar com Arduino – Um Seguidor Solar Através de LDR

O Rastreador Solar é um dispositivo desenvolvido com o intuito de proporcionar uma melhor qualidade na captação da energia solar através de um exclusivo sistema de rastreamento via Sensores LDR.

Rastreador Solar com Arduino e Sensor LDR

Rastreador Solar com Arduino e Sensor LDR

Com a ascensão das energias renováveis e a busca por meios naturais de produção de energia limpa, a captação solar para conversão em eletricidade é um dos métodos que cresce cada vez mais na atualidade.

Ao pensar em métodos para aproveitarmos ainda mais este recurso tão abundante, desenvolveu-se em um projeto o qual pudesse verificar a posição do sol e consequentemente posicionar o painel solar diretamente ao mesmo.

Através de quatro sensores LDR rastreamos a posição do sol e através de dois servos motores controlamos os movimentos na horizontal e na vertical do nosso projeto, tudo isto através de um Arduino UNO que lê, interpreta e executa os movimentos.

 

Sensor LDR

A sigla LDR vem do inglês Light Dependent Resistor e significa Resistor Dependente de Luz, uma vez que depende de uma variação luminosa para alterar o seu valor resistivo e gerar o sinal necessário para os projetos os quais está integrado.

A parte superior do Sensor LDR é constituída de um material semicondutor com elevada resistência elétrica, apresentando valores próximos à 200k Ohms quando sem incidência de luz.

Sensor LDR – Sensor de Variação Luminosa

Sensor LDR – Sensor de Variação Luminosa

Ao receber feixes de luz em sua base semicondutora, s fótons do LDR liberam os elétrons e ao aproximarem-se da base condutora, diminuem a resistência e consequentemente aumentam a condutividade entre os terminais.

Em tese, quanto maior for a incidência de luz, menor será o valor da resistência agregada ao Sensor LDR, vale ressaltar ainda, que o sensor em questão opera apenas com espectros de luz visível.

Dentre as principais faixas de luz detectadas pelo LDR estão as cores verde e amarelo, o que torna este sensor tão útil quando falamos em detecção da luz do sol e sistemas de adaptação junto à placas voltaicas.

 

Rastreador Solar – Case MDF

O case do seguidor solar foi desenvolvido de forma que proporcione movimentos tanto na horizontal quanto na vertical para poder acompanhar o movimento do sol detectado pelos sensores LDR.

Os Resistores Dependentes de Luz estão instalados na parte superior junto ao painel solar, o que garante a relação direta entre a verificação do sol e a posição do sol para um local com maior intensidade luminosa.

A instalação dos Sensores de LDR se dá através dos furos posicionados acima do local de fixação do painel solar e contam com exclusivas abas para o desenvolvimento de sombras. Veja abaixo o sistema de verificação do sol com LDR:

Local de instalação dos LDR com abas de sombreamento

Local de instalação dos LDR com abas de sombreamento

São as sombras geradas pelas abas em determinadas variações do sol que irão proporcionar a diferença de luminosidade necessária entre os sensores LDR para o deslocamento da base em MDF.

A instalação do Sensor LDR neste projeto conta com algumas características próprias, uma vez que a conexão foi desenvolvida de modo a diminuir a quantia de fios no projeto, observe abaixo o esquema de ligação apenas dos LDRs:

Esquema de ligação dos Sensores LDR

Esquema de ligação dos Sensores LDR

No esquema de ligação acima, podemos observar a inclusão de resistores PullDown conectados ao GND em um dos lados do LDR e a interligação dos terminais positivos do outro, assim como a saída de sinal para os pinos analógicos.

Através da imagem abaixo podemos observar melhor a disposição destes sensores assim como o posicionamento do servo motor de uma visão diferenciada.

Conexão dos Sensores LDR e Servo Motor

Conexão dos Sensores LDR e Servo Motor

Como podemos ver, em alguns locais foram utilizadas abraçadeiras para realizar a melhor organização dos cabos, porém no fio do servo este procedimento não foi realizado para não interferir na movimentação das bases.

 

Produtos Utilizados no Projeto

baixo seguem todos produtos utilizados no desenvolvimento do projeto, os quais pode ser adquiridos de forma avulsa conforma listagem. Se você quiser, pode adquirir a versão do Rastreador Solar Arduino Solis Completo, o qual já possui todas as peças necessárias para montagem.

– 1 Placa Uno SMD + Cabo USB para Arduino;
– 1 Mini Painel Solar Fotovoltaico 12V 125mA;
– 1 Estrutura em MDF para Rastreador Solar;
– 2 Micro Servo Motor 9g SG90 180°;
– 1 Extensor de Portas com Jack P4;
– 4 LDR Sensor de Luminosidade 5mm;
– 5 Parafuso Philips M3 x 10mm Metálico;
– 6 Jumper Premium para Protoboard Macho-Fêmea 20 cm;
– 2 Jumper Premium para Protoboard Macho-Macho 20 cm;
– 4 Jumper Premium para Protoboard Macho-Macho 30 cm;
– 2 Jumper Premium para Protoboard Fêmea-Fêmea 30 cm;
– 1 Fonte de Alimentação Chaveada 5VDC 1A.

 

Esquema de Ligação do Rastreador Solar

O esquema de ligação do Seguidor Solar em questão, conta ainda com mais um Arduino e um Módulo Extensor de Portas para Alimentação, responsável por alimentar o Arduino, os Servos e Sensores.

Anteriormente já vimos uma prévia com a demonstração da ligação dos Sensores de Luminosidade, agora iremos terminar este esquema de ligação ligando-os ao Arduino e realizando a alimentação destes dispositivos.

Esquema de Ligação do Rastreador Solar com Arduino

Esquema de Ligação do Rastreador Solar com Arduino

O esquema de ligação pode parecer parcialmente confuso, porém vale observar apenas que os fios de conexão do LDR foram soldados através de jumpers 30cm e demais conexões com jumpers de 20cm. A utilização dos jumpers de 30cm foi realizada com o intuito de agregar maior mobilidade ao projeto.

A posição do Sensor LDR no esquema de ligação acima está distribuída da mesma maneira a qual deve ser instalado no case MDF, superior esquerda e direita e interior esquerda e direita. Obedecer este posicionamento é crucial para o bom funcionamento do projeto.

 

Código de Funcionamento do Rastreador Solar

O código de Funcionamento do Rastreador Solar é extremamente simples, uma vez que não conta com a inclusão de nenhuma biblioteca com exceção da Biblioteca Servo que já vem instalada junto ao Software Arduino.

O sensor é utilizado com base em suas leituras analógicas individuais e relacionadas uma com os outros através de regras simples de média, diferença e soma.

O código está totalmente comentado e todas as informações necessárias para a sua compreensão estão incluídas através dos comentários.

De maneira direta, ele irá verificar os LDR de forma individual e após relacioná-los para diminuir o alto índice de variação de dados. Após, irá avaliar os dados obtidos e movimentar o Servo Motor.

 

Conclusão

O Rastreador Solar é um projeto bastante atual que possibilita a demonstração da captações luminosas e direcionamento para local de posição do sol. É um projeto que visa melhor a captação de raios UV necessários para a conversão do Painel Solar em energia elétrica e posterior utilização.

Este é um projeto base que pode ser utilizado para o desenvolvimento de diversos projetos, a sua aplicação em ambientes externos, por exemplo, torna necessária a inserção de um módulo RTC para reposicionamento no inicio do dia caso chegue a um extremo sem contato solar.

Também é possível incrementar o projeto adicionando uma bateria recarregável ao painel solar e ainda realizar a alimentação do Arduino através desta, o que agregaria mobilidade e independência ao projeto.

Não se esqueça de deixar o seu comentário falando o que achou do projeto e compartilhar as suas experiências e sugestões, assim como as adaptações que desenvolveu em seu projeto.

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Arduino

Mecânico de Manutenção com Experiência em Sistemas Embarcados, Automação e Desenvolvimento de Projetos; Graduado nos Cursos de Matemática - URI e Física - UFFS.
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