Nel 2003 decisi di iniziare a progettare un sistema elettromeccanico di inseguimento solare da utilizzare per la movimentazione di pannelli fotovoltaici; per prima cosa realizzai un sensore di luminosità composto da 5 diodi LED (quattro Ø 5mm ed uno Ø 10mm) e da un sensore di temperatura.
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I quattro LED disposti a coppie su due piani ortogonali e con angolo di circa 60° fra coppia sono collegati ad un amplificatore operazionale quadruplo che converte le variazioni di corrente generate dai LED in corrispondenti variazioni di tensione, lo stesso sistema di conversione viene utilizzato per il LED centrale che ha il compito di rilevare il valore assoluto di luminosità, il sensore di temperatura fornisce il dato necessario a compensare la deriva del fattore di conversione lux/μA dei LEDs.
All' interno del contenitore stagno, realizzato con fresa a controllo numerico, è contenuto il circuito stampato dei convertitori; il collegamento elettrico con la centralina di controllo a microprocessore avviene con cavo schermato multipolare. Sia lato uscita sensore che lato ingresso del convertitore A/D del microprocessore sono presenti filtri LC indispensabili a rendere il collegamento immune ai disturbi elettromagnetici ed elettrostatici. |
Per il movimento dell'asse azimutale ho usato un riduttore ricavato da un girarrosto ed azionato da un motore passo-passo, il movimento di rotazione è realizzato con un riduttore ricavato da un alzacristalli per autovettura ed un motore passo-passo identicoa quello dell'altro asse.
Tutto il complesso di rotazione è avvitato ad una struttura in alluminio fissata ad un tubo quadro in acciaio, saldato ad una piastra anch'essa in acciaio e dotata di 4 piedini regolabili per la necessaria messa in bolla. Su ambedue gli assi sono presenti microswitch di fine corsa regolabili.
Il piccolo pannello FV ricarica una batteria al piombo da 12V 12Ah che consente il funzionamento autonomo del sistema anche per molte ore di scarsa insolazione.
Il sistema è controllato da una centralina da me progettata e realizzata, basata su un microprocessore ad 8 bit della Microchip, precisamente un 16F877 che lavora alla frequenza di 20MHz.
L'unità di controllo pilota due driver per step-motor in modalità half-step e con PWM per la regolazione della velocità, è inoltre dotata di un interfaccia seriale collegabile sia direttamente che a mezzo radiolink a 433MHz (realizzato con moduli Aurel) ad un PC per il controllo dei vari parametri di rotazione manuale ed automatica nonchè per il log dei valori di insolazione e temperatura.
Ho realizzato il software di controllo utilizzando "Delphi 6" in ambiente Windows, consente la variazione ed il controllo di tutti i parametri operativi del sistema e la memorizzazione su hd di molti valori.
Pannello di controllo
Il sistema di test è rimasto in funzione per diversi mesi ed in svariate condizioni atmosferiche, le prove sono state condotte sia presso la mia abitazione che in baita, fornendo molte informazioni e dati utili per il passo successivo che è consistito nella realizzazione del impianto definitivo descritto nel prossimo articolo.
Un breve filmato del prototipo di test in funzione.