This is an old revision of the document!
Sistem Auto-Orientabil de Urmărire a Sursei de Lumină (Dual-Axis Solar Tracker)
Introducere
- ce face: Proiectul reprezintă un sistem mecanic inteligent (Pan/Tilt) capabil să își orienteze automat o platformă către cea mai puternică sursă de lumină din încăpere.
- scopul lui: Optimizarea unghiului de incidență a luminii pentru a simula eficientizarea panourilor solare reale.
- care a fost ideea de la care am pornit: Panourile solare statice pierd o cantitate masivă de energie pe parcursul zilei din cauza unghiului sub-optim față de soare. O soluție dinamică, la scară mică, demonstrează conceptul de “active tracking”.
- de ce cred că este util: Demonstrează concepte practice de sisteme de control în buclă închisă (feedback loop) și procesare de semnale analogice.
Descriere generală
Sistemul este compus din 3 mari etaje:
- Input: 4 senzori de lumină ambientală (TEMT6000) dispuși în cruce (Sus, Jos, Stânga, Dreapta). Aceștia citesc intensitatea luminoasă și trimit semnale analogice către microcontroler.
- Procesare: Placa ATmega328P citește valorile prin intermediul ADC-ului. Un algoritm compară media valorilor (ex: Sus vs Jos, Stânga vs Dreapta). Dacă diferența depășește un prag de toleranță (pentru a evita “tremuratul”), microcontrolerul ajustează unghiurile țintă.
- Acționare și Afișare (Output): Două servomotoare SG90 sunt comandate prin semnale PWM pentru a orienta mecanismul Pan/Tilt. Simultam, datele despre unghiul curent (axa X și Y) și cantitatea de lumină maximă detectată sunt trimise prin protocolul I2C către un ecran OLED de 0.96” și prin UART către un PC pentru logare.
}
Hardware Design
- Placă de dezvoltare ATmega328P-XMINI
- 4 x Modul senzor de lumină ambientală (TEMT6000)
- 2 x Micro-Servomotor SG90 (unghi de lucru 180 grade)
- 1 x Display OLED 0.96 inch (Interfață I2C, rezoluție 128×64)
- 1 x Mini ansamblu de plastic Pan/Tilt pentru 2 axe
- 1 x Breadboard 400 puncte și set fire conexiune (dupont mamă-tată și tată-tată)
Proiectul îndeplinește condiția de a utiliza minim 3 componente periferice externe (OLED, senzori TEMT6000, servomotoare).
Software Design
2. Librarii
- <avr/io.h>
- <util/delay.h>
- <avr/pgmspace.h>: Pentru stocarea fontului OLED-ului direct în memoria Flash, economisind astfel memoria RAM limitata
3. Algoritmi şi structuri implementate:
- Algoritmul de Tracking Solar: Logica principală se bazează pe citirea celor 4 senzori (TEMT6000) și calcularea mediilor pe axe: axa verticală (media de sus vs media de jos) și axa orizontală (stânga vs. dreapta). Sistemul compară aceste medii și, dacă diferența depășește o toleranță definită (pentru a preveni oscilațiile), ajustează poziția panoului.
- Controlul Actuatoarelor (PWM): S-a implementat generarea de semnale Fast PWM folosind Timer0. Pozițiile servomotoarelor sunt controlate prin modificarea directă a regiștrilor de comparare OCR0A și OCR0B.
- Implementarea protocolului TWI (Two-Wire Interface) direct pe regiștri pentru a trimite comenzi și date către display-ul OLED SSD1306.
4. Laboratoare folosite:
Laboratorul 0: GPIO Controlul pinilor fizici ai plăcii. L-am folosit pentru a seta pinii ca intrări sau ieșiri
Laboratorul 3: Timere. PWM Am folosit generarea de semnale PWM pentru a controla cele două servomotoare
Laboratorul 4: ADC Am folosit conversia analog-digitală (ADC) pentru a citi semnalele de la cei 4 senzori de lumină
Laboratorul 6: I2C Am folosit protocolul I2C ca să pot comunica cu display-ul folosind doar două fire (SDA și SCL), trimițând datele și valorile senzorilor pentru a fi afișate în timp real
Rezultate Obţinute
Concluzii
Bibliografie/Resurse
