Sistema de otimização do posicionamento de painéis solares, projeto final da disciplina de Microcontroladores e Aplicações DC/UFSCar.
O Girassolar é um sistema que otimiza a posição de um painel solar, com o objetivo de maximizar a eficiência energética do painel. O projeto utiliza um motor de passo para controlar a posição do painel, um relé para ativar ou desativar o output do painel, um sensor de luz para identificar a posição do sol, um display LCD para exibir informações do sistema e um botão para desativar o sistema. Além disso, utilizamos um servidor web hosteado no edison para exibir as informações do sistema utilizando a plataforma freeboard.
Esse projeto foi desenvolvido pelos alunos do curso de Engenharia de Computação da UFSCar, Matheus Bachetti Vervloet (495735) e Eduardo Augusto Marinho (495808).
#Vídeo
#Esquemático
Esquemático do projeto feito utilizando o site schematics.com. Link para projeto: Girassolar V3.
Os objetos utilizados foram criados manualmente com as ferramentas do site para representarem o mais próximo possível a realidade.
#Implementação O projeto foi implementado utilizando o Intel Edison, o Starter Kit do Grove, um Stepper Motor(PM55L) e o ULN2003A para interface com o Stepper Motor e uma fonte externa(5V 3A fixo) para alimentação do motor. Para o código, decidmos por utilizar Python rodando no Yocto Linux, e algumas bibliotecas do python para acessar o hardware do Edison, entre elas a mraa (baixo nível), a upm (alto nível) e por fim o Flask para a webpage do painel de status do projeto.
O controle do posicionamento é simples, realizado pela leitura do sensor de luz e o acionamento do motor de passo. O sistema realiza três leituras: uma na posição atual, uma 3 passos à frente da atual e uma ultima 3 passos atrás. Após as leituras, compara a intensidade de luz atual com a leitura dos passos à frente e atrás, e assim determina em que direção deve mover o braço do painel solar, sendo essa a direção em que tivermos maior intensidade de luz. Caso a posição atual já possua a maior intensidade, o braço permanece onde estava e espera até que alguma mudança na leitura indique que tenhamos que determinar uma nova movimentação.
#Componentes
###LCD
Utilizamos o LCD do Starter Kit do Grove, para controle utilizamos a biblioteca pyupm_i2clcd.
Exemplo de uso
Exemplo de uso com sensor de luz
###Relay
Utilizamos o relay do Starter Kit do Grove para cortar o fornecimento do painel solar, para controle utilizamos a biblioteca pyupm_grove.
Exemplo de uso
###Botão
Botão simples do Starter Kit do Grove.
###Sensor de Luz
Sensor de luz do Starter Kit do Grove, utilizado para encontrar a direção da fonte de luz mais forte e então apontar o painel solar para ela. Para controle utilizamos a biblioteca mraa.Aio.
Exemplo de uso
###Painel Solar
Utilizamos em nosso projeto um painel solar de modelo XH-45X80 comprado na internet.
O painel solar tem potência máxima de saída de 0,4W, tensão máxima de funcionamento de 2V e corrente de carga maxima de 200mA, com uma eficiência da célula de 16.5%.
Para realizar a leitura do painel, o conectamos em um relay para ativar ou desativar a alimentação, e em seguida o conectamos diretamente em uma das entradas analógicas. A entrada analógica lê um sinal de até 5V e a tensão máxima do painel é de 2V.
###Stepper Motor
Para a movimentação da haste com o painel solar, utilizamos um motor de passo unipolar de modelo PM55L.
Para o controle do motor, usamos um CI ULN2003A, que é um conjunto de transistores darlington que são utilizados para o controle de sistemas de potência. Usamos esses transistores pois o motor pode requerir uma corrente maior do que nossa placa pode suportar. Assim, o motor é conectado à uma fonte de 5V externa, e ativado ou desativado pelos transistores.
A biblioteca 'pyupm_uln200xa' do python já inclui todos os métodos necessários para controlar o motor. Ele é inicializado com um número de passos total, em nosso caso 94, pode ter sua velocidade configurada e dar passos no sentido horário ou anti-horário.
###ULN2003A
CI para interface com Stepper Motor do Laboratório 1 do Departamento de Computação.
#####Pinout
#Interface Para acessar os dados do sistema em outras plataformas, utilizamos um servidor web em Flask hosteado na Edison com a plataforma freeboard.
A plataforma freeboard nos permite monitorar sistemas IoT em tempo real, utilizando diversos métodos de captura de dados. Em nosso sistema, o servidor e programa controlador são executados em paralelo. O programa controlador (girassolar.py) grava as informações atuais em arquivos de texto, que são então lidos pelo servidor (webserver.py) e exibidos na página.
Para utilizar o freeboard, baixamos o esqueleto estático disponível gratuitamente no site da plataforma, e o configuramos para nosso sistema. No sistema, esse esqueleto fica salvo em uma pasta '/static', onde também se encontra a configuração da interface (gira_dash.json), que é carregado automáticamente quando acessamos a página. Não disponibilizamos a '/static' em nosso github por questões de licensa, mas ela não foi modificada em nosso projeto e pode ser baixada no site indicado anteriormente.
Para acessar a página, conectamos o Intel Edison à rede local, e acessamos a página pelo IP designado à placa pelo DHCP.
http://200.18.97.122/static/index.html#source=gira_dash.json
Ao acessar a página, podemos consultar os dados do sistema, como mostrado abaixo:
A página pode ser acessada pelo navegador em um Desktop e também em dispositivos mobile.
https://github.com/Power041/cancela
https://github.com/jblsouza/Lab-Mic-A
https://github.com/iksmada/TuringMachine
https://github.com/Fonseka100/MIC-Amaciante
https://github.com/matheusvervloet/girassolar
https://github.com/alex-dias/TrabalhoFinalMIC2015
https://github.com/gustavocesarlos/trabalhofinalMic
https://github.com/gabrielNT/LabMicApl_TrabalhoFinal
https://github.com/brunowilliamsap/microcontroladores
https://github.com/rodrigoa1990/Projeto-Microcontroladores
https://github.com/matheusDeAlmeida/trabalhoFinalMicrocontroladores