{"id":4891,"date":"2020-02-21T15:29:50","date_gmt":"2020-02-21T18:29:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.usinainfo.com.br\/blog\/?p=4891"},"modified":"2024-12-06T17:02:41","modified_gmt":"2024-12-06T20:02:41","slug":"rastreador-solar-com-arduino-um-seguidor-solar-atraves-de-ldr","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.usinainfo.com.br\/blog\/rastreador-solar-com-arduino-um-seguidor-solar-atraves-de-ldr\/","title":{"rendered":"Rastreador Solar com Arduino \u2013 Um Seguidor Solar Atrav\u00e9s de LDR"},"content":{"rendered":"

O Rastreador Solar \u00e9 um dispositivo desenvolvido com o intuito de proporcionar uma melhor qualidade na capta\u00e7\u00e3o da energia solar atrav\u00e9s de um exclusivo sistema de rastreamento via Sensores LDR.<\/p>\n

\"Rastreador<\/a>

Rastreador Solar com Arduino e Sensor LDR<\/p><\/div>\n

Com a ascens\u00e3o das energias renov\u00e1veis e a busca por meios naturais de produ\u00e7\u00e3o de energia limpa, a capta\u00e7\u00e3o solar para convers\u00e3o em eletricidade \u00e9 um dos m\u00e9todos que cresce cada vez mais na atualidade.<\/p>\n

Ao pensar em m\u00e9todos para aproveitarmos ainda mais este recurso t\u00e3o abundante, desenvolveu-se em um projeto o qual pudesse verificar a posi\u00e7\u00e3o do sol e consequentemente posicionar o painel solar diretamente ao mesmo.<\/p>\n

Atrav\u00e9s de quatro sensores LDR rastreamos a posi\u00e7\u00e3o do sol e atrav\u00e9s de dois servos motores controlamos os movimentos na horizontal e na vertical do nosso projeto, tudo isto atrav\u00e9s de um Arduino UNO que l\u00ea, interpreta e executa os movimentos.<\/p>\n

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Sensor LDR<\/strong><\/h2>\n

A sigla LDR vem do ingl\u00eas Light Dependent Resistor<\/em> e significa Resistor Dependente de Luz, uma vez que depende de uma varia\u00e7\u00e3o luminosa para alterar o seu valor resistivo e gerar o sinal necess\u00e1rio para os projetos os quais est\u00e1 integrado.<\/p>\n

A parte superior do Sensor LDR \u00e9 constitu\u00edda de um material semicondutor com elevada resist\u00eancia el\u00e9trica, apresentando valores pr\u00f3ximos \u00e0 200k Ohms quando sem incid\u00eancia de luz.<\/p>\n

\"Sensor<\/a>

Sensor LDR \u2013 Sensor de Varia\u00e7\u00e3o Luminosa<\/p><\/div>\n

Ao receber feixes de luz em sua base semicondutora, s f\u00f3tons do LDR liberam os el\u00e9trons e ao aproximarem-se da base condutora, diminuem a resist\u00eancia e consequentemente aumentam a condutividade entre os terminais.<\/p>\n

Em tese, quanto maior for a incid\u00eancia de luz, menor ser\u00e1 o valor da resist\u00eancia agregada ao Sensor LDR, vale ressaltar ainda, que o sensor em quest\u00e3o opera apenas com espectros de luz vis\u00edvel.<\/p>\n

Dentre as principais faixas de luz detectadas pelo LDR est\u00e3o as cores verde e amarelo, o que torna este sensor t\u00e3o \u00fatil quando falamos em detec\u00e7\u00e3o da luz do sol e sistemas de adapta\u00e7\u00e3o junto \u00e0 placas voltaicas.<\/p>\n

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Rastreador Solar \u2013 Case MDF<\/strong><\/h2>\n

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.<\/p>\n

Os Resistores Dependentes de Luz est\u00e3o instalados na parte superior junto ao painel solar, o que garante a rela\u00e7\u00e3o direta entre a verifica\u00e7\u00e3o do sol e a posi\u00e7\u00e3o do sol para um local com maior intensidade luminosa.<\/p>\n

A instala\u00e7\u00e3o dos Sensores de LDR se d\u00e1 atrav\u00e9s dos furos posicionados acima do local de fixa\u00e7\u00e3o do painel solar e contam com exclusivas abas para o desenvolvimento de sombras. Veja abaixo o sistema de verifica\u00e7\u00e3o do sol com LDR:<\/p>\n

\"Local<\/a>

Local de instala\u00e7\u00e3o dos LDR com abas de sombreamento<\/p><\/div>\n

S\u00e3o as sombras geradas pelas abas em determinadas varia\u00e7\u00f5es do sol que ir\u00e3o proporcionar a diferen\u00e7a de luminosidade necess\u00e1ria entre os sensores LDR para o deslocamento da base em MDF.<\/p>\n

A instala\u00e7\u00e3o do Sensor LDR neste projeto conta com algumas caracter\u00edsticas pr\u00f3prias, uma vez que a conex\u00e3o foi desenvolvida de modo a diminuir a quantia de fios no projeto, observe abaixo o esquema de liga\u00e7\u00e3o apenas dos LDRs:<\/p>\n

\"Esquema<\/a>

Esquema de liga\u00e7\u00e3o dos Sensores LDR<\/p><\/div>\n

No esquema de liga\u00e7\u00e3o acima, podemos observar a inclus\u00e3o de resistores PullDown conectados ao GND em um dos lados do LDR e a interliga\u00e7\u00e3o dos terminais positivos do outro, assim como a sa\u00edda de sinal para os pinos anal\u00f3gicos.<\/p>\n

Atrav\u00e9s da imagem abaixo podemos observar melhor a disposi\u00e7\u00e3o destes sensores assim como o posicionamento do servo motor de uma vis\u00e3o diferenciada.<\/p>\n

\"Conex\u00e3o<\/a>

Conex\u00e3o dos Sensores LDR e Servo Motor<\/p><\/div>\n

Como podemos ver, em alguns locais foram utilizadas abra\u00e7adeiras para realizar a melhor organiza\u00e7\u00e3o dos cabos, por\u00e9m no fio do servo este procedimento n\u00e3o foi realizado para n\u00e3o interferir na movimenta\u00e7\u00e3o das bases.<\/p>\n

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Produtos Utilizados no Projeto<\/strong><\/h2>\n

baixo seguem todos produtos utilizados no desenvolvimento do projeto, os quais pode ser adquiridos de forma avulsa conforma listagem. Se voc\u00ea quiser, pode adquirir a vers\u00e3o do Rastreador Solar Arduino Solis Completo<\/a>, o qual j\u00e1 possui todas as pe\u00e7as necess\u00e1rias para montagem.<\/p>\n

– 1 Placa Uno SMD + Cabo USB para Arduino;<\/a>
\n– 1 Mini Painel Solar Fotovoltaico 12V 125mA;<\/a>
\n– 1 Estrutura em MDF para Rastreador Solar<\/a>;
\n– 2 Micro Servo Motor 9g SG90 180\u00b0;<\/a>
\n– 1 Extensor de Portas com Jack P4;<\/a>
\n– 4 LDR Sensor de Luminosidade 5mm;<\/a>
\n– 5 Parafuso Philips M3 x 10mm Met\u00e1lico;<\/a>
\n– 6 Jumper Premium para Protoboard Macho-F\u00eamea 20 cm;<\/a>
\n– 2 Jumper Premium para Protoboard Macho-Macho 20 cm;<\/a>
\n– 4 Jumper Premium para Protoboard Macho-Macho 30 cm;<\/a>
\n– 2 Jumper Premium para Protoboard F\u00eamea-F\u00eamea 30 cm;<\/a>
\n– 1 Fonte de Alimenta\u00e7\u00e3o Chaveada 5VDC 1A.<\/a><\/p>\n

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Esquema de Liga\u00e7\u00e3o do Rastreador Solar<\/strong><\/h2>\n

O esquema de liga\u00e7\u00e3o do Seguidor Solar em quest\u00e3o, conta ainda com mais um Arduino e um M\u00f3dulo Extensor de Portas para Alimenta\u00e7\u00e3o, respons\u00e1vel por alimentar o Arduino, os Servos e Sensores.<\/p>\n

Anteriormente j\u00e1 vimos uma pr\u00e9via com a demonstra\u00e7\u00e3o da liga\u00e7\u00e3o dos Sensores de Luminosidade, agora iremos terminar este esquema de liga\u00e7\u00e3o ligando-os ao Arduino e realizando a alimenta\u00e7\u00e3o destes dispositivos.<\/p>\n

\"Esquema<\/a>

Esquema de Liga\u00e7\u00e3o do Rastreador Solar com Arduino<\/p><\/div>\n

O esquema de liga\u00e7\u00e3o pode parecer parcialmente confuso, por\u00e9m vale observar apenas que os fios de conex\u00e3o do LDR foram soldados atrav\u00e9s de jumpers 30cm e demais conex\u00f5es com jumpers de 20cm. A utiliza\u00e7\u00e3o dos jumpers de 30cm foi realizada com o intuito de agregar maior mobilidade ao projeto.<\/p>\n

A posi\u00e7\u00e3o do Sensor LDR no esquema de liga\u00e7\u00e3o acima est\u00e1 distribu\u00edda da mesma maneira a qual deve ser instalado no case MDF, superior esquerda e direita e interior esquerda e direita. Obedecer este posicionamento \u00e9 crucial para o bom funcionamento do projeto.<\/p>\n

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C\u00f3digo de Funcionamento do Rastreador Solar<\/strong><\/h2>\n

O c\u00f3digo de Funcionamento do Rastreador Solar \u00e9 extremamente simples, uma vez que n\u00e3o conta com a inclus\u00e3o de nenhuma biblioteca com exce\u00e7\u00e3o da Biblioteca Servo que j\u00e1 vem instalada junto ao Software Arduino.<\/p>\n

O sensor \u00e9 utilizado com base em suas leituras anal\u00f3gicas individuais e relacionadas uma com os outros atrav\u00e9s de regras simples de m\u00e9dia, diferen\u00e7a e soma.<\/p>\n

#include <Servo.h>          \/\/ Inclui a Biblioteca\r\n\r\nServo Horizontal;           \/\/ Inicia o Servo da Horizontal\r\nServo Vertical;             \/\/ Inicia o Servo da Vertical\r\n\r\nint ServoHorizontal = 90;   \/\/ Estabelece valor fixo \u00e0 ServoHorizontal\r\nint ServoVertical = 90;     \/\/ Estabelece valor fixo \u00e0 ServoVertical\r\n\r\nint LimiteServoHorizontalMax = 180;  \/\/ Estabele os limites de rota\u00e7\u00e3o\r\nint LimiteServoHorizontalMin = 65;   \/\/ Estabele os limites de rota\u00e7\u00e3o\r\n\r\nint LimiteServoVerticalMax = 120;    \/\/ Estabele os limites de rota\u00e7\u00e3o\r\nint LimiteServoVerticalMin = 15;     \/\/ Estabele os limites de rota\u00e7\u00e3o\r\n\r\nint LDRDC = A0;             \/\/ Inicia LDRDC no pino A0\r\nint LDRDB = A1;             \/\/ Inicia LDRDB no pino A1\r\nint LDREC = A2;             \/\/ Inicia LDREC no pino A2\r\nint LDREB = A3;             \/\/ Inicia LDREB no pino A3\r\n\r\nvoid setup()  {\r\n  Horizontal.attach(3);     \/\/ Inicia servo Horizontal na porta D3\r\n  Vertical.attach(5);       \/\/ Inicia servo Vertical na porta D5\r\n\r\n  Horizontal.write(180);    \/\/ Inicia servo Horizontal na posi\u00e7\u00e3o 180\r\n  Vertical.write(45);       \/\/ Inicia servo Horizontal na posi\u00e7\u00e3o 45\r\n  delay(3000);              \/\/ Aguarda 3 segundos\r\n}\r\n\r\nvoid loop() {\r\n  int LDC = analogRead(LDRDC);      \/\/ Leitura Anal\u00f3gica do LDR Direita Cima\r\n  int LEC = analogRead(LDREC);      \/\/ Leitura Anal\u00f3gica do LDR Esquerda Cima\r\n  int LDB = analogRead(LDRDB);      \/\/ Leitura Anal\u00f3gica do LDR Direita Baixo\r\n  int LEB = analogRead(LDREB);      \/\/ Leitura Anal\u00f3gica do LDR Esquerda Baixo\r\n\r\n  int tol = 50;\r\n\r\n  int ValorSup = (LDC + LEC) \/ 2;   \/\/ M\u00e9dia da leitura dos LDR superior\r\n  int ValorInf = (LDB + LEB) \/ 2;   \/\/ M\u00e9dia da leitura dos LDR inferior\r\n  int ValorDir = (LDC + LDB) \/ 2;   \/\/ M\u00e9dia da leitura dos LDR da direita\r\n  int ValorEsq = (LEC + LEB) \/ 2;   \/\/ M\u00e9dia da leitura dos LDR da esquerda\r\n\r\n  int DifSupInf = ValorSup - ValorInf;      \/\/ Diferen\u00e7a entre LED superior e inferior\r\n  int DifDirEsq = ValorDir - ValorEsq;      \/\/ Diferen\u00e7a entre LED direita e esquerda\r\n\r\n  \/*---------------------------------------------------*\/\r\n\r\n  \/\/ Realiza a leitura e executa os movimentos referente ao Servo Vertical\r\n  if (-1 * tol > DifSupInf || DifSupInf > tol)  {\r\n    if (ValorSup > ValorInf)  {\r\n      ServoVertical = ++ServoVertical;\r\n      if (ServoVertical > LimiteServoVerticalMax)  {\r\n        ServoVertical = LimiteServoVerticalMax;\r\n      }\r\n    }\r\n    else if (ValorSup < ValorInf)  {\r\n      ServoVertical = --ServoVertical;\r\n      if (ServoVertical < LimiteServoVerticalMin)  {\r\n        ServoVertical = LimiteServoVerticalMin;\r\n      }\r\n    }\r\n    Vertical.write(ServoVertical);\r\n  }\r\n\r\n  \/\/ Realiza a leitura e executa os movimentos referente ao Servo Horizontal\r\n  if (-1 * tol > DifDirEsq || DifDirEsq > tol) {\r\n    if (ValorDir > ValorEsq)  {\r\n      ServoHorizontal = --ServoHorizontal;\r\n      if (ServoHorizontal < LimiteServoHorizontalMin)  {\r\n        ServoHorizontal = LimiteServoHorizontalMin;\r\n      }\r\n    }\r\n    else if (ValorDir < ValorEsq)  {\r\n      ServoHorizontal = ++ServoHorizontal;\r\n      if (ServoHorizontal > LimiteServoHorizontalMax)  {\r\n        ServoHorizontal = LimiteServoHorizontalMax;\r\n      }\r\n    }\r\n    else if (ValorDir = ValorEsq)  {\r\n    }\r\n    Horizontal.write(ServoHorizontal);\r\n  }\r\n\r\n  delay(100);   \/\/ Aguarda 0,1 segundo\r\n}<\/pre>\n
O c\u00f3digo est\u00e1 totalmente comentado e todas as informa\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias para a sua compreens\u00e3o est\u00e3o inclu\u00eddas atrav\u00e9s dos coment\u00e1rios.<\/p>\n
De maneira direta, ele ir\u00e1 verificar os LDR de forma individual e ap\u00f3s relacion\u00e1-los para diminuir o alto \u00edndice de varia\u00e7\u00e3o de dados. Ap\u00f3s, ir\u00e1 avaliar os dados obtidos e movimentar o Servo Motor.<\/p>\n
Veja em A\u00e7\u00e3o!<\/h2>\n
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