Alumnos:
Diego Alvarez Luque 1313220499 Billy Laguna Moreno 1313220374 ABSTRACT
The functions of this project are get the most out of the solar panel, conduct a study of the performance of natural resources, obtain the best Angle perpendicular with the help of LDR, follow the sun's rays at its maximum point, thanks to the arduino, ensure a correct operation of the sensors, as well as ensure a good monitoring and capture of the sun's rays. The aims of this project are reduce electricity consumption, learn more about LDR sensors as well as solar panels, to be able to carry out studies regarding the field of tests (that is, an open place), know how much energy we can use depending on the capacity of the solar panel. Palabras Clave:
I.
Nomenclatura LDR: Light Dependent Resistor OHM: Ohmios BAT: Battery
II.
Introducción A.
Justificar la necesidad de Elaborar el Proyecto: Se crea este proyecto con base en enfocarnos en un sector con bajos recursos económicos o incluso ayudar a la protección del medio ambiente, si bien sabemos existen distintos factores por los cuales afecta al planeta. Esta propuesta ayuda a dar una opción más viable con el fin de aprovechar los rayos solares en una fuente de energía renovable.
B.
Justificar los Componentes del Proyecto: 1.
Arduino
El hardware consiste en una placa de circuito impreso con un microcontrolador, usualmente Atmel AVR, puertos digitales y analógicos de entrada/salida, los cuales pueden conectarse a placas de expansión (shields), que amplían las características de funcionamiento de la placa Arduino. Asimismo, posee un
puerto de conexión USB desde donde se puede alimentar la placa y establecer comunicación con el computador. Por otro lado, el software consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en el entorno de Processing y lenguaje de programación basado en Wiring, así como en el cargador de arranque (bootloader) que es ejecutado en la placa. El microcontrolador de la placa se programa mediante un computador, usando una comunicación serial mediante un convertidor de niveles RS-232 a TTL serial.
Fig. 1: Arduino
2.
LDR
Los sensores LDR, son dispositivos que cambian su resistencia en función de la intensidad de luz, cuanto mayor sea la intensidad de la luz, menor es la resistencia que ofrece la LDR. Estos dispositivos son útiles para determinar, la presencia o ausencia de luz en el ambiente de esta manera con esta práctica se determinara la resistencia que brindara el LDR y su visualización en LCD, se usara el microcontrolador 16F877A, se simula en proteus y se programa en MICROC.
Fig.2 Foto Resistencia
Fig.3 Pirámide con los sensores LDR colocados para la colocación en el módulo de pruebas.
3.
ServoMotor
Los servomotores son dispositivos electromecánicos que consisten en un motor eléctrico, un juego de engranes y una tarjeta de control, todo confinado dentro de una carcasa de plástico. La característica principal de estos motores es que la gran mayoría no están hechos para dar rotaciones continuas -algunos sí lo hacen pero se hablarán de ellos más adelante- ya que principalmente son dispositivos de posicionamiento en un intervalo de operación. En esta ocasión se tratará exclusivamente de servomotores para modelismo, excluyendo los servomotores industriales.
Fig. 4 Servomotor
4.
Paneles Solares
Un panel puede ser un módulo que, sumado a otros de su tipo, forma parte de una estructura. Solar, por su parte, es un adjetivo que se aplica a aquello relacionado con el sol. Un panel solar, de este modo, es un elemento que permite usar los rayos del sol como energía. Lo que hacen estos dispositivos es recoger la energía térmica o fotovoltaica del astro y convertirla en un recurso que puede emplearse para producir electricidad o calentar algo. Una clase de panel solar, por lo tanto, es el que se emplea para calentar agua. Estos dispositivos cuentan con una placa que recibe los rayos solares, caños que permiten la circulación del agua y un depósito que almacena la energía térmica. A través de una bomba, el agua ya caliente se distribuye mediante la cañería.
Fig. 5 Cara principal del seguidor solar terminada de pulir y aligerar, peso: 110g aprox.
5.
Tabla de Madera
Soporte de madera usado para poder colocar los paneles solares y la pirámide de LDR con el fin de garantizar que dichos paneles estén lo más pegados posibles y así absorban la mayor cantidad de rayos solares, juntos le darán poder una batería recargable además que la pirámide de LDR pueda seguir con precisión dichos rayos solares en el punto que se encuentre con la mayor unidades de intensidad luminosa.
Fig. 6 Soporte de Madera
III.
Desarrollo (Preparación Técnica del Trabajo)
A continuación se pasara a detallar la construcción del proyecto en cuestión para lo cual tendremos aspectos como el diseño, la programación y los materiales:
A.
Diseño En esta fase se siguieron los siguientes pasos:
1.
Sistema de recepción de luz:
Empezando por pulir la tabla de la madera, pintarla, hacerle los orificios respectivos para los cables a ser soldados en los paneles solares, acomodar dichos paneles solares en la tabla de madera.
2.
Sistema de seguimiento de luz:
Empleando el arduino y las fotoresistencias o LDR se crea este sistema, pegar las 4 LDR en una base piramidal hecha de cartulina con el fin de que capte la luz y pueda seguir su curso, para lo cual, se contara con un servomotor.
3.
Facilidad en los giros
El servomotor va unido a una base de madera, lo cual se va a emplear como soporte para que pueda aguantar el peso de la pirámide, el tubo de plástico y un segmento de fierro.
4.
Unión de los sistemas a la batería
Finalmente, La parte del sistema de seguimiento se ensambla con la parte de recepción que a su vez se une a una batería recargable 6V 7A, para lo cual se empleara cables con cabeza de cocodrilo.
B.
Programación 1. CODIGO DE SEGUIMIENTO SOLAR 0° - 90° , ANGULO POR ANGULO #include int a,b,c; int angulo=45; Servo miServo; void setup() { Serial.begin(9600); miServo.attach(9); miServo.write(angulo); delay(1000); a = analogRead(5); //sensor de arriba b = analogRead(4); //sensor de abajo Serial.println(angulo); Serial.println("\n"); } void loop() { //codigo de lectura; a = analogRead(5); //sensor de arriba b = analogRead(4); //sensor de abajo c = abs(a-b); Serial.println(c); Serial.println(angulo); Serial.println("\n"); if (a-b>=25 && (a>=400 || b>=400)) { while (1) { angulo = angulo - 1; anglim(); miServo.write(angulo); delay(10); a = analogRead(5); //sensor de arriba b = analogRead(4); //sensor de abajo if (a-b<=10 || angulo<=2 || angulo>=88) { break;
} } } else if(b-a>=25 && (a>=400 || b>=400)) { while(1) { angulo = angulo + 1; anglim(); miServo.write(angulo); delay(10); a = analogRead(5); //sensor de arriba b = analogRead(4); //sensor de abajo if (b-a<=10 || angulo<=2 || angulo>=88) { break; } } } delay(1000); } void anglim() { if (angulo >= 88) { angulo = 88; } else if (angulo <= 2) { angulo = 2; } }
2.
Modelo de Programación en consumo mínimo de energía
#include // amort = 50 y angir = 56 para luz de cuarto // amort = 25 y angir = 50 para luz solar entrante por ventana int a,b,d,e,x,y; int valora,valorb,valord,valore; int angulox,anguloy; int angir = 56; int amort = 20; Servo xservo; Servo yservo; void setup()
{ Serial.begin(9600); xservo.attach(10); yservo.attach(9); angulox = 5; xservo.write(angulox); delay(750); angulox = 175; xservo.write(angulox); delay(750); anguloy = 5; yservo.write(anguloy); delay(750); angulox = 90; xservo.write(angulox); delay(750); anguloy = 45; yservo.write(anguloy); delay(750); } void loop() { a = analogRead(5); //sensor de arriba b = analogRead(4); //sensor de abajo d = analogRead(3); //sensor de derecha e = analogRead(2); //sensor de izquierda y = abs(a-b); x = abs(d-e); Serial.print("Verde: "); Serial.println(a); Serial.print("Blanco: "); Serial.println(b); Serial.print("Amarillo: "); Serial.println(d); Serial.print("Naranja: "); Serial.println(e); Serial.print("Vertical: "); Serial.println(y); Serial.print("Horizontal: "); Serial.println(x); Serial.print("Angulo en x: "); Serial.println(angulox); Serial.print("Angulo en y: "); Serial.println(anguloy); Serial.println("---------------------------------"); delay(1000); if(x>amort) {
xservo.attach(10); if(e>d && angulox<168) { angulox = angulox + 12; xservo.write(angulox); delay(1200); } if(d>e && angulox>12) { angulox = angulox - 12; xservo.write(angulox); delay(1200); } } else { xservo.detach(); if(y>amort) { yservo.attach(9); if(a>b && anguloy<82) { anguloy = anguloy +8; yservo.write(anguloy); delay(1000); } if(b>a && anguloy>8) { anguloy = anguloy -8; yservo.write(anguloy); delay(1000); } } else { yservo.detach(); } } xservo.detach(); yservo.detach(); }
C.
Prueba 1.
Prueba de carga para la batería de 6V a 7Amp:
Cargando la batería con la ayuda de los paneles solares
2.
Prueba de giro del servomotor:
Aplicando el código en el arduino para activar su funcionamiento
Fig 8: Servomotor unido al segmento de fierro
3.
Prueba del seguimiento de luz por parte de los LDR:
Sometiéndolos a rayos solares o cuerpo lumínicos, podemos observar los resultados de diferencia entre una fotoresistencia y otra.
Fig. 9: LDR en la base piramidal
D.
Materiales: Los materiales a ser usados son los siguientes:
IV.
Paneles solares
Tabla de madera
Arduino UNO
LDR
Servomotor
Soporte de madera
Soporte de fierro
Tubo de plastico
Resultados Tabla 1: Tabla de datos general de los paneles
Tabla 2: Tabla de datos de un panel (en este caso, es el panel #2)
V.
Conclusiones:
Efectivamente existe movimiento con la ayuda del servomotor y la diferencia lumínica entre los 4 LDR
Los paneles solares si cargan la batería de 6V-7Amp
El mejor provecho que tiene el proyecto es al medio día, es decir, cuando se pueden aprovechar al máximo la intensidad lumínica.
Tabla 3: Datos estadísticos de Irradiancia Solar (W/m2) del día primero de junio del 2017
Tabla 4: Datos estadísticos de Irradiancia Solar (W/m2) del dí a 12 de junio del 2017
Podemos concluir que incluso en días de invierno como presenciamos actualmente donde en el mejor caso de alta presencia de Irradiancia solar durante nuestras pruebas (Tabla 4), podemos obtener energía solar con nuestro sistema incluso si la Radiación solar llega a duras penas al 50% de su capacidad total como puede ocurrir en verano en esta parte del planeta.
VI.
Observaciones:
Una batería de 6V asegura el correcto funcionamiento del arduino.
El medioambiente puede influir en la obtención de resultados.
Debe de existir un seguimiento exhaustivo en cada proceso del proyecto.
VII.
Recomendaciones Verificar que todos los componentes se encuentren en buen estado para evitar fallas futuras o posteriores a la prueba de funcionamiento.
Asegurarse de pegar fijamente los paneles sol ares a la tabla de madera para evitar que se desprendan.
Para los reguladores se recomienda empelar un disipador de calor y así evitar algún daño por exceso de temperatura en el componente.
VIII. Reconocimientos
Se agradece a la Universidad Nacional del Callao por haberme inculcado los conocimientos que nos ayudaron a poder realizar este proyecto en la rama de Sensores e implementación electrónica
Se le da merito a todos los involucrados para que el sistema funcione correctamente y de la mejor manera, ya sea por la programación y por financiar c on los materiales.
IX.
Referencias
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