Proiect realizat de Spîrchez Mihai-Ionuț și Staicu Melisa-Georgia, 331CA

Despre ce este proiectul?
Acest proiect este un sistem autonom de curățare și monitorizare a unui panou fotovoltaic acoperit de o placă transparentă. Un senzor de lumină detectează gradul de murdărie, iar atunci când performanța sistemului scade sub un prag prestabilit, se activează un servomotor care mișcă un ștergător și o pompă cu apă pentru a spăla suprafața. În paralel, un microcontroler ESP32 înregistrează date de producție și nivelul apei, le afișează pe un panou LED și le salvează pe un card SD.

Care este scopul proiectului?
Scopul este de a demonstra, printr-un proof of concept, cum un sistem complet autonom poate menține suprafața unui panou fotovoltaic curată și optimiza producția de energie, înregistrând în același timp parametrii de funcționare (nivelul apei și curentul generat) pentru analiza ulterioară.

Ce a inspirat ideea?
Ideea a pornit de la observația că acumularea de praf și murdărie reduce semnificativ eficiența panourilor solare. Am vrut să aducem un prototip de soluție low-cost, ușor de replicat, capabil să-și mențină singur suprafața curată și să furnizeze date despre performanță.

De ce este util acest proiect?
Prin menținerea automată a suprafeței curate, utilajul maximizează producția de energie fără intervenție manuală și oferă date de mentenanță predictivă. În plus, stocarea istorică pe card SD permite optimizarea ciclurilor de curățare și dimensionarea viitoarelor instalații.

ESP32 DevKit (ESP-WROOM-32)

• Centralizează toate funcțiile de control și măsurare.
• Citește semnalul analog de la senzorul de lumină (LDR) și nivelul apei (electrozi DIY) prin ADC.
• Controlează pompa de apă și servomotorul ștergătorului prin pinii GPIO (PWM).
• Comunică cu display-ul LED (I²C/SPI) și cu modulul SD (SPI).
• Gestionează logica de decizie (când să pornească ciclu de curățare) și înregistrează date pe cardul SD.

Panou fotovoltaic

• Furnizează energie electrică în sistem – aproximativ 6 V / 5 W (sau conform specificațiilor alese).
• Încărcarea bateriei și alimentarea consumatorilor se face prin circuite auxiliare.

Modul ridicător de tensiune (DC-DC Boost Converter)

• Primește tensiunea de la panoul solar (≈6 V) și o ridică la 5 V stabil pentru alimentarea ESP32 și a modulelor periferice.

Modul încărcător Li-Ion (TP4056)

• Oferă încărcare inteligentă a acumulatorului Li-Ion/Li-Po la 4.2 V, max. 1 A.
• Protecție la suprasarcină și supratensiune pentru celula de baterie.

Acumulator Li-Ion 18650 (sau pachet echivalent)

• Stochează energia produsă de panou pentru alimentarea contin uă a ESP32 și a actuatorilor în condiții de iluminare scăzută.

Senzor de lumină (LDR + rezistor)

• LDR montat pe placă transparentă măsoară intensitatea luminii incidente.
• În divizor de tensiune cu rezistor fix (10 kΩ) pentru citire analogică cu ESP32.
• Prag de murdărie: valoare scăzută a luminii declanșează ciclul de curățare.

Senzor nivel apă (DIY cu electrozi)

• Electrozi de inox plasați în rezervor detectează prezența apei la diferite înălțimi.
• Semnal digital (HIGH/LOW) sau semnal analog (prin rezistență pull-down) către ESP32.
• Asigură oprirea pompei la nivel minim și avertizare pe display.

Buton schimbare afișaj

• Push-button conectat la un pin GPIO cu rezistor de pull-up intern.
• La apăsare ciclică comută între afișarea nivelului de apă și a curentului produs.

Display LED (matrice 8×8 sau modul 7-segmente)

• Afișează valorile măsurate în timp real (nivel apă în %, curent produs în mA).
• Conectare I²C (2 fire) sau SPI (4 fire) către ESP32, în funcție de modul ales.

Modul SD Card (SPI)

• Memorează jurnalele de date (timestamp, nivel apă, curent generat) într-un fișier CSV.
• Interfață SPI la 3.3 V, conectat la ESP32 prin pini MOSI, MISO, SCK, CS.

Servomotor SG90

• Acționează brațul ștergătorului cu cursă de aproximativ 90° pentru a curăța placa transparentă.
• Alimentare 5 V și semnal de control PWM de la ESP32.

Pompă de apă 5 V

• Pompa submersibilă sau cu tub extern, debit ~100 L/h.
• Alimentare direct de la baterie/bus de 5 V și pornire/oprire prin tranzistor MOSFET controlat de ESP32.

Placă transparentă (policarbonat)

• Panou de protecție peste panoul solar, pe care se montează senzorul LDR și brațul ștergător.

Ștergător (braț + lamelă)

• Fixat pe servomotor, realizează ștergerea mecanică a murdăriei de pe suprafața plăcii.

Furtun PVC transparent

• Transportă apa de la rezervor către zona de curățare.
• Conectat la pompa de apă și fixat de brațul ștergător.

*Listă de piese*

Export to PDF