Proiectul “Solar Tracker” prezinta un sistem de urmarire a soarelui automatizat pe o singura axa, care are scopul de a imbunatatii eficienta unui paou solar prin orientarea constanta a acestuia catre soare/sursa de lumina.

Functionarea sistemului se bazeaza pe doi fotorezistori pusi pe partile opuse ale unei suprafete, care detecteaza diferenta de intensitate a luminii solare. Aceste valori sunt analizate de o placa Arduino, care controleaza un servomotor SG90 pentru a roti panoul solar. Panoul se roteste pana cand cei doi fotorezistori arata valori similare, ceea ce inseamna ca niciunul nu e in umbra, iar panoul solar este perpendicular pe directia luminii.

Panoul solar este conectat la Arduino printr-un divizor de tensiune, ceea ce permite monitorizarea tensiunii generate in timp real.

Pentru monitorizarea de la distanta, sistemul este echipat cu un modul Bluetooth HC-05, prin care pot fi transmise date precum valorile fotorezistorilor sau tensiunea generata de panou, catrea aplicatia Serial Bluetooth Terminal.

Conexiuni hardware:

• Cei doi fotorezistori sunt conectati in divizoare de tensiune, iar iesirile sunt conectate la pinii A0 si A1 ai Arduino-ului (interfata ADC)
• Panoul solar este conectat printr-un divizor de tensiune la pinul A2, tot prin ADC
• Servomotorul este conectat la pinul digital 9, folosind semnal PWM pentru controlul pozitiei
• Modulul Bluetooth HC-05 este conectat prin interfata UART, utilizand pinii 10(TX) si 11(RX)

Fotorezistori - 2 senzori

* Conectati la:

• Fotorezistor 1 - analog pin A0
• Fotorezistor 2 - analog pin A1

* Motiv: Fotorezistorii sunt folositi pentru a detecta diferenta dintre lumina intre cele 2 parti ale suprafetei. Sunt conectati prin cate un divizor de tensiune cu rezistente de 10kΩ, iar iesirea este citita de pinii analogici A0 si A1 prin ADC.

Servomotor SG90

* Conectat la:

• Pin D9

* Motiv: Servomotorul controleaza orientarea panoului solar. Este conectat la un pin digital cu functionalitate PWM, necesara pentru control precis

Panoul solar 5V

* Conectat la:

• Plus(VCC) - analog pin A2 prin divizor de tensiune
• Minus(GND) - masa comuna

* Motiv: Panoul genereaza o tensiune proportionala cu lumina primita. Este folosit un divizor de tensiune deoarece panoul e posibil sa produca prea mult pentru Arduino. Tensiunea panoului este citita de Arduino prin pinul analog A2, tot prin ADC, pentru a putea fi monitorizata in timp real

Modul Bluetooth HC-05

* Conectat la: * TX(modul) - D10 * RX(modul) - D11 * Motiv: Modulul comunica prin interfata UART. Se utilizeaza libraria SoftwareSerial pentru a crea o comunicare seriala pe D10 si D11. Prin aceasta conexiune, Arduino transmite catre aplicatia Serial Bluetooth Terminal informatii

Rotirea panoului:

* Sistemul citește valori de la doi fotorezistori, calculează diferența de iluminare și mișcă un servomotor pentru a orienta un panou solar în direcția cu lumină mai puternică

Transmiterea datelor prin Bluetooth:

* Se transmit valorile fotorezistorilor si voltajul panoului solar prin bluetooth catre aplicatia Serial Bluetooth Terminal

Motivarea bibliotecilor:

* Servo.h: permite controlul simplu și precis al servomotorului cu funcții precum .attach() și .write()

* SoftwareSerial.h: permite utilizarea altor pini digitali pentru comunicare serială (Bluetooth), deoarece pinii 0 și 1 sunt deja rezervați pentru comunicația USB (Serial Monitor). Am evitat AltSoftSerial.h din cauza conflictelor cu biblioteca Servo.

Utilizarea funcționalităților din laborator: * ADC (Analog-to-Digital Converter):

• Folosit pentru a citi valorile analogice de la fotorezistorii conectați la A0 și A1 și de la panoul solar (A2)
• Funcția analogRead(pin) convertește tensiunile analogice (0–5V) în valori numerice între 0 și 1023
• Aceste valori sunt folosite pentru a calcula diferența de lumină și tensiunea generată de panou

* PWM (Pulse Width Modulation):

• Folosit prin biblioteca Servo.h, care utilizează semnal PWM pentru a controla un servomotor conectat la pinul digital 9
• Funcția servo.write(angle) trimite semnal PWM corespunzător unui unghi între 0 și 180 de grade
• Această funcționalitate permite orientarea precisă a panoului solar către sursa de lumină

* UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter):

• Este utilizat pentru comunicare serială, atât prin interfața USB (Serial Monitor), cât și prin Bluetooth
• SoftwareSerial BTSerial(<pin1>, <pin2>) creează o conexiune UART software pentru comunicația cu modulul Bluetooth HC-05
• Datele sunt trimise de la Arduino către dispozitivul conectat prin BTSerial.println(…)

Structura proiectului și interacțiunea funcționalităților:

* Fotorezistori - măsoară lumina pe două direcții.

* Logica diferenței - determină dacă servomotorul trebuie să se rotească stânga/dreapta pentru a alinia panoul.

* Servo motor - este controlat în funcție de diferență (dacă e mai mare decât margin).

* Panoul solar - măsoară tensiunea furnizată de lumină.

* Bluetooth - transmite datele colectate într-un format structurat.

* Validare - s-a făcut prin observarea mișcării servo în funcție de lumină și recepționarea corectă a datelor transmise.

Elementul de noutate al proiectului:

* Proiectul implementează un sistem simplu dar eficient de urmărire solară cu feedback în timp real transmis prin Bluetooth * Alimentarea folosind panouri solare este “la moda”, iar acest proiect poate duce la eficientizarea ei

Stadiul actual al implementarii:

* Cele doua functionalitati principale, anume cea de rotire a panoului in functie de lumina si cea de transmitere prin bluetooth a datelor sunt functionale si merg bine

* Cele doua nu functioneaza concomitent totusi

* O posibila rezolvare pentru acasta problema este conectarea servomotorului la o sursa de alimentare separata fata de modulul Bluetooth

Optimizari realizate:

* Setarea unei valori “margin” cu 50 pentru a evita fluctuații minore ce pot cauza mișcări inutil

Incercari de rezolvari pentru problema servomotor + modul(care nu au dat roade): * Verificarea alimentarii:

• Am testat cele 2 functinalitati principale separat, caz in care functionau corect; am sesizat astfel posibila problema cu alimentarea

* Modificarea pinilor de comunicatie pentru SoftWareSerial:

• pinii 10 si 11 - servomotorul se roteste stanga-dreapta constant dar bluetooth functioneaza
• pinii 2 si 3 - bluetooth merge dar servomotorul nu se misca deloc
• pinii 5 si 6 - servomotorul merge dar bluetooth-ul nu

* Incercarea folosirii biblioteci AltSoftSerial

* Logica de separare temporara intre scrierea prin bluetooth si rotirea servomotorului

Proiectul a demonstrat cu succes funcționarea sistemului de urmărire solară și transmiterea datelor prin Bluetooth, evidențiind atât potențialul cât și limitările soluției curente. În continuare, o soluție hardware pentru alimentarea separată a modulului Bluetooth și a servomotorului este posibil sa asigure funcționarea simultană. Astfel, proiectul oferă o bază solidă pentru dezvoltări ulterioare în monitorizarea și orientarea panourilor solare, cu aplicabilitate practică crescută.

[!Video](https://youtu.be/GAS8k1Odir0)

Export to PDF