Autor: Iustina-Andreea Cărămidă
Grupa: 332CA
Email: iustina.caramida@stud.acs.upb.ro

În lumea modernă, energia solară devine tot mai importantă pentru a satisface nevoile noastre de energie într-un mod sustenabil și ecologic. Cu toate acestea, pentru a maximiza eficiența panourilor solare, acestea trebuie să fie aliniate corect către sursa lor de energie primară: Soarele.

Proiectul se concentrează pe automatizarea acestei alinieri, scopul principal fiind crearea unui sistem care să monitorizeze poziția Soarelui și să ajusteze orientarea panoului solar în consecință, astfel încât să maximizeze captarea energiei solare.

Însă, proiectul are o abordare inovatoare: nu ne limităm doar la maximizarea captării de energie solară în timpul zilei, ci dorim să pregătim panoul solar pentru o nouă zi încă de la apusul Soarelui. Astfel, panoul solar se va poziționa automat spre direcția de răsărit, pregătindu-se astfel pentru a începe o nouă zi de captare a energiei solare încă de la primele raze ale dimineții.

În cele ce urmează, vom detalia componentele necesare, conexiunile și codul Arduino utilizat pentru a realiza acest sistem inovator și eficient energetic.

Dispozitivul va utiliza un servomotor pentru a ajusta alinierea panourilor solare către direcția de unde provine cea mai intensă lumină solară, detectată de cei doi fotorezistori, puși în direcții opuse pentru a capta un mediu mai larg. Microcontroller-ul va coordona acțiunile servomotorului pentru a evalua mediul înconjurător. Informațiile furnizate de fotorezistori vor fi analizate și utilizate pentru a determina poziția optimă față de sursa de lumină, după care dispozitivul va ajusta orientarea panourilor solare în acea direcție.

Mai jos puteți găsi o schemă high-level a proiectului:

Componentele necesare sunt:

Schema electrică este următoarea:

Design-ul montări este umrătorul:

Codul Arduino este dezvoltat utilizând mediul Arduino IDE (Integrated Development Environment), un mediu software folosit pentru a scrie, compila și încărca codul pe plăcile de dezvoltare Arduino. Arduino IDE oferă o interfață simplă și intuitivă, suportând limbajul de programare C/C++ cu adăugiri specifice platformei Arduino. IDE-ul include un editor de cod, un monitor serial pentru debugging și multe alte instrumente utile pentru dezvoltarea de proiecte embedded.

În codul prezentat sunt utilizate două librării esențiale:

• Servo.h: Aceasta este o librărie standard în Arduino pentru controlul servomotoarelor. Permite utilizatorilor să controleze poziția unui servomotor folosind funcția write().
• avr/interrupt.h: Aceasta este o librărie specifică microcontrolerelor AVR utilizate de multe plăci Arduino. Permite gestionarea întreruperilor, esențiale pentru implementarea unor funcții precum temporizări precise și reacții rapide la evenimente externe.

Codul este organizat logic în mai multe secțiuni:

Importă librăriile necesare pentru funcționalitatea codului.

// ------------------- Import libraries --------------------
// Include the servo motor library
#include <Servo.h>
// Include the interruption library
#include <avr/interrupt.h> 

Definirea pinilor pentru senzori și alte componente hardware, precum și valorile de eroare utilizate în algoritmi.

// ---------------- Define pins and errors -----------------
// Define the LDR sensor pins
#define LDR1 A0
#define LDR2 A1
// Set epsilon value
#define eps 10
// Set error code
#define error 1000
// Starting point of the servo motor
int Spoint =  0;
// Create an object for the servo motor
Servo servo;
// Select the pin for the LED
const int ledPin = 12;
// Select the pin for the button
const int buttonPin = 13;

Definirea variabilelor globale necesare pentru stocarea stării sistemului și a temporizărilor.

// ---------------- Define global variables ----------------
// Global variable to count milliseconds
volatile unsigned int timer2_millis = 0;
// Global variable to count the time since last position has moved
volatile unsigned int lastPositionChange = 0;
// Global variable to check the button
volatile bool ifPressed = false;

Implementarea funcțiilor esențiale pentru funcționarea programului, cum ar fi funcția de întrerupere pentru Timer2, funcția personalizată de întârziere, funcția de mișcare a servomotorului, mesaje pentru utilizatori și funcția de iluminare a LED-ului.

Configurarea inițială a hardware-ului, inclusiv atașarea servomotorului, configurarea pinilor și inițializarea temporizărilor.

Bucla principală care rulează continuu și care gestionează citirea datelor de la senzori, verificarea stării butonului, mișcarea servomotorului, afișarea mesajelor pentru utilizatori și controlul LED-ului.

1. Citirea senzorilor LDR: Valorile de la doi senzori LDR sunt citite utilizând funcția `analogRead()`. Aceste valori sunt utilizate pentru a determina diferența de intensitate a luminii între cei doi senzori.
2. Controlul servo motorului: Poziția servo motorului este ajustată pe baza diferenței dintre valorile citite de la senzori. Dacă diferența este semnificativă, poziția motorului este incrementată sau decrementată pentru a orienta sistemul spre sursa de lumină mai puternică.
3. Controlul luminozității LED-ului: Valorile sumate ale senzorilor LDR sunt mapate la o gamă de luminozitate pentru LED folosind funcția `map()`. LED-ul este apoi controlat utilizând `digitalWrite()`, care setează nivelul de luminozitate în funcție de intensitatea luminii detectate.

Export to PDF