Dispositiu de Seguiment Solar by Jordi Polo

Dispositiu de Seguiment Solar

Alumne: IvĂĄn Pisa Dacosta Tutor de Seguiment: Jordi Polo i Mercader Institut INS Can Mas Data dâ&#x20AC;&#x2122;entrega: 25 de Gener de 2012

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Sumari 1. Introducció 1.1 Inquietuds i motivacions personals 1.2 Requeriments i plantejaments del problema 1.3 Proposta de solucions. Tria de la millor opció 1.4 Descripció del mecanisme i funcionament 1.5 Aplicacions 2. Procés de Construcció 2.1 Materials 2.2 Eines 2.3 Plaques Solars a) Procés b) Característiques de les plaques c) Calibratge de les plaques d) Fotografies i simulació de circuits 2.4 Mecanisme de gir horitzontal a) Procés b) Característiques del motor c) Fotografies 2.5 Mecanisme de gir vertical a) Procés b) Característiques del motor c) Fotografies 2.6 Estructura a) Procés b) Fotografies 2.7 Sensor a) Procés b) Característiques del sensor c) Calibratge del sensor i del dispositiu de detecció de foscor d) Fotografies 2.8 Circuit elèctric i electrònic a) Procés b) Simulació del circuit elèctric c) Explicació del circuit i funcionament del sensor

INS Can Mas

pàg.1 pàg.2 pàg.3 pàg.4 pàg.6

pàg.7 pàg.8 pàg.8 pàg.10 pàg.11 pàg.12 pàg.14 pàg.16 pàg.17 pàg.18 pàg.19 pàg.20 pàg.21 pàg.22 pàg.23 pàg.25 pàg.26 pàg.28 pàg.29 pàg.35 pàg.36

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

3. Programació del dispositiu (Funció Lògica) 3.1 Taula de la veritat del dispositiu 3.2 Obtenció de la funció lògica 3.3 Esquema de contactes 3.4 Entrades i sortides de l’autòmat

pàg.38 pàg.38 pàg.39 pàg.40 pàg.40

4. Verificació del funcionament 5. Plànols acotats 6. Pressupost Real 7. Propostes de millora 8. Recursos Utilitzats 9. Annexos 10. Agraïments

pàg.43 pàg.45 pàg.49 pàg.50 pàg.52 pàg.54 pàg.66

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

1- Introducció 1.1- Inquietuds i motivacions personals El projecte a realitzar en el treball de recerca consisteix en la construcció d’un dispositiu de seguiment solar autònom. S’ha de dir que aquest projecte deriva d’un projecte inicial començat a 1r de Batxillerat. El que he volgut fer és millorar-ne el funcionament afegint un control automàtic. Els dispositius de seguiment solar aconsegueixen millorar el rendiment de les instal·lacions solars ja que aprofiten més la radiació solar diària. Pel cas fotovoltaic la superfície de panell que es necessita depèn del rendiment del panell i del temps d´aprofitament solar segons la següent equació.

Per tant augmentant el temps dáprofitament solar disminuirem la superfície de panell que necessitem i per tant reduirem cost econòmic i millorarem les prestacions. Lány passat ja vaig aconseguir fer funcionar el meu dispositiu dúna manera manual mitjançant un comandament elèctric cablejat que feia moure els dos motors del dispositiu mitjançant uns polsadors i uns interruptors dobles. Un cop acabat el projecte del curs passat em vaig preguntar com podria fer que aquest dispositiu seguís el Sol dúna manera automàtica . La recerca ha estat la motivació per descobrir amb quins elements es podria fer possible això. A mesura que aprofundia en aquesta recerca m’he n’adonava que no era una tasca fàcil com semblava des dún bon començament i que hauria dáprendre el funcionament i les característiques délements fins ara desconeguts. Deixant de banda la vessant energètica , he aprofundit en un tema sobre el que vull centrar si fos possible els meus estudis superiors. El fet dútilitzar components electrònics i mecanismes programables m´ha motivat especialment, ja que és la base de l´àrea de la tecnologia que desperta el meu interès. És cert que podria haver escollit altres mecanismes sobre els que centrar el meu control automàtic, però el fet de partir dún que jo ja havia treballat prèviament i que a més esta centrat en la obtenció dénergia elèctrica aprofitant els recursos energètics naturals, va acabar-me de decidir.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

M´agradava la possibilitat de que, partint d´un disseny previ meu, pogués acabar construint un mecanisme autònom que fent modificacions i incorporant elements electrònics i programables, arribés a ser un projecte útil i aplicable a la vida real. Una de les coses que també m´he adonat es que les coses no acostumen a sortir bé a la primera i que cal fer-ne millores i ajustaments continus per acabar obtenint el resultat desitjat. No era conscient que en tecnologia les coses cal planificar-les molt i que quan més les planifiquis millor et sortiran i menys temps perdràs. Ara bé, la satisfacció de veure funcionar un mecanisme que tu prèviament has dissenyat per complet i en el que has abocat moltes i moltes hores, amb entrebancs, amb marxes enrere, etc, fan que sigui un orgull personal molt gran.

1.2- Requeriments i plantejament del problema En un començament el principal problema va ser adaptar la construcció prèviament feta a la nova situació. Com que el dispositiu es controlava manualment, el que havia de fer primer era retirar interruptors i polsadors del comandament i deixar la maqueta preparada per les noves connexions que hauria de fer. A continuació es presentava el gran requeriment i l´objecte de la recerca principal del meu projecte, com fer, com dissenyar, com connectar, com controlar i com muntar el sensor que seguiria al sol en el seu moviment pel cel. Investigant sobre el tema vaig descobrir que el que necessitaria seria bàsicament dues coses : 

Quins sensors de llum utilitzar a un preu assequible.



Com fer el control dels sensors i fer que aquests dirigeixin el mecanisme.

Com a sensor de llum, ràpidament em vaig encaminar a utilitzar un resistor del tipus LDR ( Resistència que depèn de la llum) ja que ja havia vist el seu funcionament en un projecte de tecnologia del taller i representen un cost econòmic molt baix. Per fer el control dels LDR, en un primer moment vaig intentar utilitzar un circuit lògic integrat per portes lògiques del que ja tenia fet el disseny i havia calculat la funció. Em vaig adonar que era complex i que presentava inconvenients sobretot en el tema de la potència dels motors ja que havia d´utilitzar un driver o una etapa amplificadora que suposava un sobre cost.

El problema a solucionar és la possible construcció d’un dispositiu de seguiment solar prèviament obtingut i fer que aquest pugui ser controlat fent servir l’autòmat. És a dir, obtenir el disseny adient per fer que el dispositiu funcioni correctament, construir el INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

disseny obtingut i crear el circuit elèctric que enviarà els senyals elèctrics des de l’autòmat fins als motors passant pels relés respectius. Obtenir i realitzar el programa que utilitzarà l’autòmat per a controlar l’emissió de senyals elèctrics i finalment calibrar els sensors LDR per a un funcionament òptim. Una vegada solucionats tots aquest problemes, he pogut passar a parlar dels possibles avantatges obtinguts que proporcionarà el dispositiu. Principalment, la possibilitat d’obtenir electricitat gràcies a les plaques fotovoltaiques. En segon lloc, el fet de que seran autònomes, és a dir, que es mouran soles buscant la inclinació adequada per proporcionar més energia sense la necessitat de la presencia d’un operari. Finalment, la possibilitat d’utilitzar el dispositiu allà on sigui necessari perquè només es necessitarà un ordinador per controlar l’autòmat. En quant a dispositius que ja hagin estat construïts, a nivell industrial, trobem les plaques fotovoltaiques que fan servir les industries per obtenir energia. Les plaques que utilitzen les centrals solars per a obtenir així l’energia demandada pels consumidors i les plaques solars utilitzades als habitatges. En quant a projectes realitzats, en el nostre institut he trobat un projecte que utilitza les plaques solar per fer funcionar uns aerogeneradors, també he trobat el mateix dispositiu que realitzaré però amb un disseny diferent. ·

Tots els dispositius anomenats en aquest apartat, són dispositius que utilitzen plaques fotovoltaiques per obtenir energia, però que no tenen el mateix disseny que el que té el meu dispositiu.

1.3- Proposta de solucions. Tria de la millor opció. Abans d’escollir el disseny utilitzat en aquest projecte, vaig passar per dissenys previs. Primerament vaig optar per construir una base en forma de semicercle a la qual posaria una cremallera. Aquesta engranaria amb una roda dentada i faria que la base obtingués un moviment horitzontal determinat. En aquest mateix disseny,el moviment vertical seria proporcionat per una corda tensada que aniria unida a l’eix del motor. Aquest no va arribar a ser provat, sinó que aquest va ser dibuixat i esquematitzat en paper. Finalment no vaig escollir aquesta opció pel fet que no era molt rentable. El segon disseny, consistia en el disseny actual però amb la diferència que el motor que proporcionava el moviment horitzontal estava situat sota del suport de la base, aquest disseny va ser provat i construït però finalment no va ser el disseny utilitzat perquè el motor horitzontal no proporcionava cap tipus de moviment.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

L’últim disseny que es va proporcionar és el disseny actualment utilitzat. La diferència amb el disseny anterior és que el motor que proporciona el moviment horitzontal, actualment està situat entre el suport de la base i la base. Aquest últim disseny va ser muntat i provat. Al veure que funcionava com esperava i que el disseny era el correcte, vaig decidir utilitzar aquest últim. En aquest disseny, s’han anat fent petites modificacions però l’estructura general no ha variat respecte al que hi ha dibuixat als plànols a escala 1:2. Dintre de tots els dissenys possibles, vaig considerar que el sensor on van els 4 LDR, seria de forma rectangular amb les cares inclinades cap al centre. En cada una de les cares inclinades trobaríem un LDR. Però amb el pas del temps vaig veure que la funció que havia de fer el sensor rectangular la proporcionava un embut amb un diàmetre de 95mm, és a dir, proporcionava una profunditat considerable i una forma adequada per a la construcció del sensor.

1.4- Descripció del Mecanisme i funcionament Aquest projecte consisteix en una part mecànica on trobem les plaques fotovoltaiques, una part on van situats els sensors LDR i una part elèctrica que consisteix en totes les connexions. La part mecànica està formada per tres parts. La primera part és el suport de la base, que està construït per un taulell d’aglomerat i per quatre llistons de pi que serveixen de suport. Inserit a cada llistó, hi ha un cargol que funciona com a estabilitzador del mecanisme. La funció d’aquesta part és la de suportar el pes de la estructura a la vegada que serà la superfície sobre la que giri la base. La segona part consisteix en una base en forma de cercle que juntament amb un motor que té situat a la part inferior, s’encarregarà de donar un moviment horitzontal a tota l’estructura superior. Aquesta base, a més d’estar feta per un contraplacat en forma de cercle, té adherides quatre rodes per fer que llisqui més fàcilment i així evitar pèrdues per culpa de la fricció. Per finalitzar amb la part mecànica, trobem les plaques fotovoltaiques que proporcionen energia elèctrica. Aquestes van encastades a un taulell de contraplacat que es mou gràcies a un eix que les fa girar mitjançant un motor elèctric. El que aconsegueixo es que l´estructura tingui en total 4 tipus de moviment; un moviment horitzontal en dos sentits ( esquerra i dreta ) i un moviment vertical en dos sentits ( pujar i baixar ) . La part dels sensors LDR consisteix en un dispositiu de forma d’embut. Dins l’embut hi ha una peça formada per dos contraplacats que formen una creu. A cada costat que forma la creu trobem un LDR . Aquests sensors són els encarregats d’activar un moviment o l’altre, és a dir, si el sensor que s’encarrega del sentit cap a la dreta no rep

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

lluminositat, envia un senyal que farà que l’estructura es mogui cap a la dreta. Finalment el dispositiu que conté els sensors LDR anirà fixat a l’eix que proporciona el moviment vertical. Per altra banda tenim el mòdul electrònic que serveix de pont entre la maqueta i láutòmat. Aquest séncarrega de rebre el senyal dels LDR a través de 4 mòduls i fer-lo arribar a láutòmat i dádaptar el senyal de sortida dáquest per fer funcionar els motors. La tensió de sortida que proporciona és de 24 V i cal rebaixar-lo a 5 V que és la tensió màxima permesa pels motors. Finalment tenim láutòmat que processa la informació que rep dels mòduls dels sensors i acciona les sortides a través dún programa fet amb diagrama de contactes. Com ja s’ha dit prèviament, el funcionament del projecte ve donat per els detectors de foscor I-42 (LDR). Disposem de 4 sensors I-42, que s’encarreguen de donar la informació en format de senyals elèctrics si estan rebent llum o no. Aquest sensors van connectats a una tensió de 12V, de manera que quan reben llum no envien cap senyal, però en el moment en que un dels 4 sensors no rep llum, comença a enviar senyals elèctrics a l’autòmat. Els sensors els podem agrupar en dos grups. El primer grup són els sensors que s’encarregaran de controlar la posició vertical de les plaques. Si un d’aquest dos sensors no rep llum, enviarà un senyal elèctric a l’autòmat i aquest enviarà un altre senyal elèctric que farà moure el motor de gir vertical en una direcció. L’altre grup és l’encarregat de controlar la posició o el moviment horitzontal de las plaques. Com passa amb els LDR encarregats del moviment vertical, si un LDR encarregat del moviment horitzontal no detecta llum, aquest envia un senyal a l’autòmat, que enviarà un senyal elèctric al motor encarregat del moviment horitzontal perquè giri en un sentit determinat. Com ja hem dit, els LDR van connectats a l’autòmat. Aquest component rep els senyals elèctrics dels sensors detectors de foscor i amb un programa que s’ha realitzat i transferit al mateix autòmat, aquest elabora la resposta. És a dir, activarà la sortida necessària per enviar senyals elèctrics als motors corresponents. L’autòmat treballa amb una tensió de 24 V de manera que al rebre els senyals elèctrics de 12V provinents dels sensors, els transforma en senyals de 24V. Com que els motors treballen amb una tensió de 5V, s’ha de posar un mòdul de 4 relés anomenat T-1. És a dir, les sortides de senyals elèctrics de l’autòmat no van connectades directament al motor, sinó que van connectades al mòdul de 4 relés. La funció d’aquest mòdul es passar d’una tensió de 24V a una tensió de 5V. A la vegada aquest mòdul per poder funcionar necessita una tensió de 12V que proporcionarà una font d’alimentació d’ordinador. Una vegada he passat de tenir uns senyals de 24V a tenir uns de 5V, aquests senyals elèctrics arribaran al motor corresponent i el fara girar en una determinada direcció.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

1.5- Aplicacions El dispositiu de seguiment solar una vegada estigui finalitzat podrà oferir aplicacions a nivell educatiu i a nivell industrial. Segons les aplicacions que és vulguin utilitzar, es podrà utilitzar el mateix dispositiu que s’ha creat o s’haurà de construir una rèplica de dimensions més grans. Les aplicacions a nivell educatiu poden servir per ensenyar el funcionament de les plaques fotovoltaiques i també per fer una simulació del funcionament d’una central solar. Però les aplicacions més utilitzades poden ser aquelles on el dispositiu de seguiment solar sigui utilitzat per fer anar altres projectes com podria ser fer anar una bomba d’aigua per realitzar un circuit tancat per fer una simulació de central hidroelèctrica. També pot servir per fer anar altres projectes semblants, com per exemple fer funcionar una simulació d’un cartell lluminós. ·

Els projectes anomenats en les possibles aplicacions a nivell educatiu són projectes que han estat o seran realitzats per alumnes. Això no vol dir que el dispositiu no pugui ser utilitzat per a fer funcionar altres projectes.

En quant a les aplicacions industrials aquest projecte por arribar a oferir diverses aplicacions, sempre i quan es construeixi amb dimensions més grans. Les principals aplicacions poden ser les de subministrar corrent elèctric a habitatges i així poder utilitzar energies renovables. També es pot utilitzar per fer anar maquinària de fàbriques i per fer anar aparells que no necessiten una tensió molt elevada per funcionar. Altres aplicacions poden ser per crear una petita central solar a partir de la creació de rèpliques del dispositiu, i evitar així la utilització d’energies convencionals i no renovables. Creant una central solar amb rèpliques ens podríem trobar amb l’inconvenient dels dies ennuvolats o dies de pluja on el dispositiu no arribaria a funcionar. Aquestes aplicacions són les aplicacions que es trobarien a l’abast del dispositiu, però això no vol dir que en un futur pugui arribar a tenir més aplicacions com podria ser la substitució dels carburants fòssils que fan anar els cotxes.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

2- Procés de Construcció 2.1- Materials (mesures en mm)                                       

Aglomerat de 400 x 300x10 mm 4 llistons de pi de 40 x 145 x 15 mm Contraplacat de radi 125 mm i 8 mm de grossor Contraplacat de 100 mm x 220 mm x 10 mm Contraplacat de 200 mm x 200 mm x 8 mm 4Rodes de plàstic de radi 25 mm 5 Rodes de plàstic de radi 10 mm 2 llistons de 60 x 225 x 15 mm 1 llistó de pi de 165 x 40 x 15 mm 1 llistó de pi de 90 x 60 x 15 mm Contraplacat de 200 x 150 x 7 mm 5 plaques de 50 x 60 mm amb tensió de 1.16 V 1 placa de 78 x 60 mm amb tensió de 1.67V Embut de 95 mm de diàmetre 1 mòdul de 4 relés T1 4 detectors de foscor (relés + LDR) I-42 40 cargols amb cap d’estrella aprox. 35 cargols amb cap pla aprox. 20 regletes 55 femelles aprox. 2 eixos de 300 mm aprox. 9 rodes dentades de reducció de 50 dents ( motors ) 1 roda dentada gran de 58 dents 1 roda dentada mitjanade 38 dents 1 roda dentada petita de 18 dents 1 cargol sense fi 12 escaires petites 2 connectors 2 motors 8 limitadors d’eix Font d’alimentació d’ordinador Suport font d’alimentació cables Cola tèrmica Cola blanca Pintura negra Estany Oli sintètic Cinta aïllant (a falta de cinta aïllant utilitzar cinta de pintor)

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

2.2- Eines                          

Martell Paper de vidre Serra de marqueteria Barrina Tornavís d’estrella Tornavís pla Tornavís pla petit Clau anglesa Pela cables Alicates Trepant de taula Trepant mòbil Broques Cargol de banc Pistola de cola tèrmica Soldador Tisores Llimes Tèster Llanterna Ordinador Programa Zelio-Soft Autòmat Cocrodile Clips Autosketch 9 Google Sketch Up 8

2.3- Plaques Solars (10 h) a) Procés Per muntar el mòdul de les plaques he necessitat les 5 plaques fotovoltaiques de 1,16 V de tensió màxima, la placa fotovoltaica gran de 1,67 V de tensió, el contraplacat de 200 x 150 x 7 mm, 2 cargols de punta d’estrella, dos escaires, un eix, 14 regletes, cables i pintura negra. -

Primerament agafo el contraplacat de 200 x 150 x 7 mm, si no tinc cap contraplacat d’aquesta mesura, puc agafar un altre i tallar-lo a les mesures desitjades.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Tot seguit superposo les 6 plaques fotovoltaiques en la posició que vull disposar-les (és aconsellable disposar-les de manera vertical per tal d’estalviar espai). Segons la disposició feta, marco amb un llapis els diferents forats que hauré de fer per passar els cables que van connectats a les plaques. Entre els forats que pertanyen a la mateixa placa ha d’existir una distància de 10 mm. Una vegada marcats els forats que s’hauran de fer, em disposo a fer els forats amb el trepant i una broca de fusta de 8 mm de diàmetre. Repetiré aquesta acció fins foradar totes les marques prèviament realitzades. Una vegada tinc els forats de les plaques, faig dos forats més on aniran els dos connectors, aquests forats han de ser d’un diàmetre entre 6 i 7 mm, a més he de realitzar un forat cec de 8 mm de diàmetre per fer que els connectors quedin amagats. Un cop finalitzat això, agafo la pintura negra i pinto tota la zona on aniran les plaques. Mentre el contraplacat s’asseca, vaig soldant amb el soldador i l’estany dos cables, un pel born positiu i l’altre pel negatiu de cada placa. El cable és aconsellable que sigui de 5 cm de llarg i de 5 mm de secció aproximadament. Un cop tinc els cables soldats i el contraplacat sec, procedeixo a enganxar les plaques. Agafo la pistola de cola tèrmica amb cola tèrmica i vaig enganxant les plaques al seu lloc, assegurant-me que els cables passen pels forats realitzats. Un cop tinc totes les plaques enganxades, amb la pistola de cola tèrmica enganxo per darrera un parell de regletes per a cada placa on posteriorment connectaré els cables. Tot seguit, inseriré els connectors que tenen un sistema de cargol i rosca que acabaré d’enroscar-lo amb la clau anglesa. Una vegada finalitzada la part davantera, procediré a la part del darrera. A uns 100 mm de l’extrem de la placa i uns 15 mm del lateral, fixaré una escaire amb un cargol de punta d’estrella. Repetiré el mateix procés per l’escaire oposada, però aquesta anirà a uns 100 mm de l’extrem i uns 13,5 mm del lateral. Una vegada fixades les dues escaires, faré passar un eix de 300 mm per elles, aquest eix el fixaré a les escaires amb 4 rosques. Aquest serà l’encarregat de transmetre el moviment del motor. Les rosques les fixaré amb la clau anglesa.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

b) Característiques de les plaques

Placa Gran Placa Petita

Tensió Màx. Corrent Màx. 1,67 V 270 mA 1,16 V 140 mA

Segons aquestes característiques, puc obtenir diverses configuracions de les plaques, amb diferents tensions i corrents. ·

En sèrie Si connecto les plaques en sèrie, faig que el circuit obtingut m’ofereixi la tensió màxima i el corrent mínim, de manera que la tensió l’obtindria sumant les diferents tensions i el corrent no variaria.

Com ja he dit abans, el corrent no variarà, de manera que les 5 plaques de 1,16 V m’ofereix un corrent de 140 mA i la placa de 1,67 V m’ofereix un corrent de 270 mA. ·

En paral·lel Al connectar les plaques en paral·lel, el circuit m’ofereix el corrent màxim però la tensió mínima. Això s’obté sumant els diversos corrents. La tensió en aquest cas no varia.

La tensió que m’oferirà les 5 plaques de 140 mA és de 1,16 V cadascuna i la tensió que oferirà la placa de 270 mA és de 1,67 V.

Mixta Aquesta configuració s’obté utilitzant el circuit en sèrie i el circuit en paral·lel, de manera que unes plaques anirien connectades en sèrie i unes altres en paral·lel. Els corrents i les tensions vindrien donades segons la manera de connectar les plaques fotovoltaiques.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

c) Calibratge de les plaques El calibratge de les plaques correspon a una gràfica que mostra les diverses tensions obtingudes pel conjunt de les 6 plaques quan aquestes estan connectades en sèrie. A la gràfica, l’eix d’ordenades correspon a les diferents tensions mentre que l’eix d’abscisses correspon als graus girats pel mòdul de les plaques. Alhora d’obtenir els valors de la tensió obtinguda va aparèixer un problema, aquest problema va ser que en una mateixa posició, els valors variaven molt ràpid, és a dir, si quan el mòdul de les plaques havia girat 100 graus, m’oferia una tensió màxima de 7,50 V, al cap de 1 minut, aquest valor variava fins a obtenir una tensió de 7,40 V. El problema ve donat per les plaques, ja que aquestes tenen una capa protectora molt fina, de manera que amb el sol s’escalfaven més del compte i feien disminuir la tensió. La possible solució és posar una capa de metacrilat a uns 15 mm de les plaques per utilitzar-la com a capa protectora. A causa d’aquests problemes pot ser que les dades en la realitat variïn. Calibratge Plaques Graus (º) 125 135 145 155 165 175 190

Graus (º) moguts 35 45 55 65 75 85 100

Tensió (V) 7,33 7,35 7,40 7,44 7,46 7,48 7,50

Tensió (V) 7,52 7,5 7,48 7,46 7,44 7,42 7,4 7,38 7,36 7,34 7,32

Tensió (V)

INS Can Mas

100

120

Dispositiu de Seguiment Solar

Iv谩n Pisa Dacosta

d) Fotografies i simulaci贸 de circuits 路

Fotografies Placa fotovoltaica de 1,16 V

Placa fotovoltaica de 1,67 volts

M貌dul de plaques solars

Connectors

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Simulació Circuits

Circuit en sèrie, és a dir, les 6 plaques estan connectades per donar la màxima tensió possible. Actualment és com es troben connectades.

Circuit en paral·lel, aquesta forma de connectar les plaques és la que deuria fer per poder obtenir la intensitat màxima. Com podeu veure, les 6 plaques, que aquí són piles, donen una tensió de 1,16 V, mentre que a la realitat hauria d’haver-hi una de 1,67V. El problema és que si poso la de 1,67 V, en la simulació el circuit formaria un curtcircuit. El circuit mixta seria una barreja entre els dos circuits anteriorment explicats. Unes plaques anirien connectades en sèrie i d’altres connectades en paral·lel.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

2.4- Mecanisme de gir horitzontal (12h) a) Procés Per a realitzar el mecanisme de gir horitzontal necessitaré un contraplacat de 400 x 300 x 10 mm, 4 llistons de pi de 40 x 145 x 15 mm, 10 cargols de punta d’estrella, 4 cargols de punta plana, una font d’alimentació, els suports de la font d’alimentació, un motor de tensió màx 5 V i 6 regletes. Per dur a terme la base, necessito el contraplacat que tallaré en forma de circumferència de 125 mm de radi i 8 mm de grossor, 10 escaires, 8 limitadors d’eixos, 4 rodes grans, 4 rodes petites, 16 cargols de punta d’estrella, 6 cargols de punta plana, 1 motor, 2 femelles, 2 rodes dentades, 2 llistons de 60 x 225 x 15 mm, 1 llistó de 165 x 40 x 15 mm i un altre de 90 x 60 x 15 mm. ·

Suport - Primerament miro d’obtenir un contraplacat de 400 x 300 x 10 mm. Una vegada el tinc, calculo el seu centre i el forado amb una broca de 8 mm de diàmetre. - Tot seguit, procedeixo a senyalar els dos forats que hauré de fer en els extrems del contraplacat, aquests forats han d’estar alineats i separats entre ells per 10 mm. Repeteixo aquesta operació 3 vegades més. Una vegada tenim els 8 punts procedeixo a foradar-los amb una broca de 4 mm de diàmetre. - Agafo un dels 4 llistons de pi de 40 x 150 x 15 mm i li poso cola, després l’uneixo al contraplacat enganxant-lo amb cola i cargolant els cargols de punta d’estrella. Aquesta acció la repetiré amb els altres tres llistons de pi. - Una vegada fixades les potes al contraplacat, li dono la volta. Quan tinc el suport amb les potes cap amunt, en cada pota insereixo un cargol de punta d’estrella, que servirà com a estabilitzador. - Tot seguit, marco el centre de la base, una vegada marcat, perforo amb la barrina, per tal de fer un primer forat. Una vegada fet aquet forat agafo el trepant mòbil i amb una broca de fusta de 8 mm de diàmetre, faig el forat definitiu. - Ara passo a fixar el suport de la font d’alimentació. En un dels laterals del suport, marco on roscaré els cargols que subjectaran la font. Una vegada marcats els forats, situo els suports de la font d’alimentació i amb un tornavís rosco els cargols de punta d’estrella que la deixaran finalment roscada (quan rosquem els cargols ho fem amb el suport cap avall). - Una vegada tinc els suports fixats, procedeixo a enganxar les 6 regletes que es situen en un dels laterals del suport. - Tot seguit agafo el motor muntat amb tres rodes dentades de reducció. El situo a la part superior a 5 mm aproximadament del forat fet per que passi

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

l’eix de la base. Finalment rosco el motor amb 2 cargols de punta d’estrella i a l’eix del motor hi soldo amb cola el cargol sense fi, que serà l’encarregat de donar el moviment de gir horitzontal. Tot seguit procedeixo a foradar a uns 5 mm del motor, amb una broca de 4 mm de diàmetre, per fer passar els cables del motor que aniran connectats a dues de les regletes abans esmentades. Les tres rodes de reducció de 50 dents cadascuna van engranades entre sí i la última de totes va fixada a l’eix que donarà el moviment. De manera que la roda dentada del motor dona el moviment a aquest joc de tres rodes dentades.

Base Per dur a terme la base, necessito el contraplacat que tallaré en forma de circumferència de 125 mm de radi i 8 mm de grossor, 10 escaires, 8 limitadors d’eixos, 4 rodes grans, 4 rodes petites, 16 cargols de punta d’estrella, 6 cargols de punta plana, 1 motor, 2 femelles, 2 rodes dentades, 2 llistons de 60 x 225 x 15 mm, 1 llistó de 165 x 40 x 15 mm i un altre de 90 x 60 x 15 mm. - Agafo una placa de contraplacat y marquem una circumferència de 125 mm de radi i 8mm de grossor. A la vegada marco el centre d’aquesta circumferència, traçant les diagonals del taulell d’on extrauré la circumferència. - Una vegada tinc totes les mesures marcades, passo a tallar la circumferència amb la serra de marqueteria i tot seguit a polir les talladures amb el paper de vidre. - Quan ja tinc tot tallat, passo a fer el forat del centre per on passarà l’eix. Aquest forat l’obtindré foradant amb la barrina perquè si es fa amb el trepant hi ha perill de que el forat surti inclinat, com va passar amb la base que primerament havia obtingut. - Una vegada fet el forat del centre, passo a tallar l’eix a una mesura aproximada de 150 mm - Les 4 rodes petites les enganxo dos a dos amb cola tèrmica. Això servirà per mantenir l’eix recte. Aquestes rodes les enganxo dos per dalt i dos per baix procurant que els forats coincideixin. - Una vegada fet això, faig passar l’eix, que el fixo a la base amb dues rosques. - A aquest eix i fixaré la roda dentada gran que transmetrà el moviment de gir horitzontal del projecte. Per fixar la roda dentada, utilitzaré dues rosques, les quals aniran fixades a aquesta per deixar-la fixa a una posició de l’eix. Finalment faig engranar la roda amb el cargol sense fi del motor. - Per fer els coixinets de la base, utilitzaré les 4 rodes grans. La idea principal era utilitzar bales de vidre, però aquestes no varen donar bons resultats. Després vaig provar amb rodes més petites, però al modificar el motor, vaig haver de posar-les més grans perquè la base no toqués aquest motor.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Primerament marcaré a la circumferència les seves diagonal i a 105 mm del centre, marcaré un punt on anirà una de les escaries que subjectaran les rodes. Una vegada marcats aquests punts, procedeixo a fixar les escaires, cada una va fixada amb un cargol de punta d’estrella. Una vegada fixades les escaires, agafo les 4 rodes grans. Per cada roda faig passar un dels cargols de punta plana, a la vegada que el faig passar per un dels forats de l’escaire. Una vegada he fet passar el cargol, el fixo a la roda i a l’escaire amb un limitador d’eix, que mantindrà la roda i l’escaire units però permetrà que aquestes girin. Repetiré el procés amb les tres rodes que queden. Tant el suport com la base no aniran fixats entre sí.

Durant el procés de construcció vaig trobar un problema, aquest va consistir en que primerament, vaig optar per un sistema de transmissió de dues rodes dentades i aquestes anaven situades sota el suport, però el pes total que havia de moure era massa i el motor no es movia. Tot seguit vaig optar per canviar la roda que engranava amb la del motor per una més gran, però no va ser la solució. La solució va ser posar el motor a sobre del suport i utilitzar un sistema cargol sense fi amb una roda dentada. Finalment el problema va quedar solucionat.

b) Característiques del Motor El motor encarregat de donar el moviment de gir horitzontal està compost per el motor en sí i per tres rodes dentades de 50 dents cadascuna d’elles. El que fan aquestes rodes és reduir la velocitat de sortida del motor per així aconseguir la velocitat desitjada. Per situar les rodes s’ha de tenir en compte la relació de transmissió. Aquesta ha de donar un valor més gran que 1 per obtenir així una reducció de la velocitat. Si aquesta fos més petita que 1 el que faria és augmentar la velocitat de gir. Per calcular aquesta relació de transmissió s’ha de tenir en compte el nombre de dents que te cada roda dentada, incloent-hi les dents de la roda petita que porten les rodes grans. Rodes Dentades Nº de rodes Tipus 3 reducció 1 gran 1 cargol sense fi

INS Can Mas

Nº de dents 50 / 10 58 1

Motor moviment horitzontal horitzontal horitzontal

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

“La relació de transmissió total, iT, d’un tren compost d’engranatges és igual al producte de les relacions de transmissió dels engranatges simples que el formen.”

El motor només admet una tensió màxima de 5 V, per això he d’utilitzar la font d’alimentació d’ordinador per obtenir la tensió desitjada. El sistema de transmissió correspon a una cargol sense fi - roda dentada

c) Fotografies Sistema de transmissió del motor encarregat del moviment de gir horitzontal. Aquest mecanisme està format per un cargol sense fi i per una roda dentada. Cargolsense fi

Sistema de transmissió complet. A la imatge es pot veure el sistema de transmissió finalitzat, amb el cargol sense fi i la roda dentada de 58 dents.

Font d’alimentació d’ordinador, és la que donarà la tensió necessària per fer funcionar tant el mecanisme com el sensor.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

2.5- Mecanisme de gir vertical(10h) a) Procés Per dur a terme el mecanisme de gir vertical, necessito dos llistons de pi de 60 x 225 x 15 mm, un llistó de 165 x 40 x 15, el mòdul de plaques, 4 limitadors d’eixos, una roda dentada de 38 dents i una altre de 18 dents, un llistó de pi de 90 x 60 x 15 mm, 2 cargols de punta d’estrella, 2 escaires, cola tèrmica i cola de fuster. -

Agafo els dos llistons de 60 x 225 x 15 mm. Una vegada agafats, marco en els dos, una línia a 10 mm d’un cantó, d’aquí, agafo un transportador i miro quina línia s’ha de marcar per obtenir un tall de 45 graus. Una vegada he marcats els dos punts, acabo de marcar la línia. Quan ja he marcat la línia, amb la serra de marqueteria, faig el tall. Aquesta inclinació als suports, és perquè facin la menor ombra possible a les plaques. Tot seguit, marco una línia recta que va des del punt on l’aresta del llistó deixa de ser recte per desviar-se 45 graus fins al punt oposat formant així una línia paral·lela amb la base. Una vegada obtinguda aquesta línia, marco un punt just a la meitat de la línia, forado amb una broca de 8 mm de diàmetre i faig passar l’eix fixat al mòdul de les plaques, de manera que ja tinc les plaques subjectes al suport. Aquest eix el fixo al suport amb dos limitadors d’eixos per un costat i per l’altre uns altres dos. Una vegada fixat l’eix, a l’eix i fixo una roda dentada gran d’ aproximadament 50 dents, que és on engranarà el motor. Tot seguit, procedeixo a muntar el suport del motor. Agafo el llistó de pi de 90 x 60 x 15 mm, aquí subjecto el motor ja muntat, amb 3 cargols de rosca d’estrella. Una vegada fixat el motor, que està format pel motor en si i per una roda dentada petita, el situo a l’alçada convenient, perquè aquesta roda dentada engrani amb la de l’eix. Una vegada engranada, fixo el suport del motor al suport de la base mitjançant dues escaires. A la vegada aquestes van fixades amb 4 cargols a les fustes. S’ha de dir que s’aconsella posar cola de fuster al suport del motor perquè aguanti millor. Tot seguit, agafo el llistó de 165 x 40 x 15 mm. El situo a 20 mm de la base i entre els dos suports. Una vegada situat així, el fixo als suports amb dos cargols de punta d’estrella. Aquest llistó servirà perquè el suport de les plaques sigui més estable.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

b) Característiques del motor El motor encarregat de proporcionar el moviment de gir vertical, és molt semblant al motor que proporciona el moviment de gir horitzontal. Aquest motor proporciona el moviment amb un sistema de dues rodes dentades, una roda dentada petita de 18 dents i una roda dentada de 38 dents. Aquest motor també porta un sistema de reducció format per 6 rodes dentades de 50 dents que engranen entre elles, des de la sortida del motor fins a la roda de 18 dents. Aquest sistema de reducció el que fa és disminuir la velocitat de sortida del motor. Per poder calcular la relació de transmissió d’aquest motor necessito tenir en compte el numero de dents de cada roda.

Rodes Dentades Nº de rodes Tipus 6 reducció 1 petita 1 mitjana

Nº de dents 50/ 10 18 38

Motor moviment vertical vertical vertical

Com passa amb el motor de gir horitzontal, aquest motor també admet una tensió màxima de 5 V, de manera que requeriré de la font d’alimentació d’ordinador per obtenir aquesta tensió.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

c) Fotografies Mòdul de plaques amb el dos suports que el subjecten.

Mòdul de plaques

Suports

Motor que proporciona el moviment de gir vertical, es pot observar el sistema de reducció i el sistema que dona el moviment. engranatges

Sistema de reducció

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

2.6- Estructura ( 4h) a) Procés Per dur a terme l’estructura de la maqueta necessito el mecanisme de gir horitzontal i el mecanisme de gir vertical al qual ja se li han adjuntat el mòdul de plaques, 4 cargols de punta d’estrella, dues escaires, cola de fuster, estany i cables. -

Primer fixo les dues escaires al suport que aguanta el mòdul de plaques, aquestes van situades al final de cada suport i fixades cada una amb un cargol de punta d’estrella. Tot seguit, poso cola de fuster a sota de cada suport i situo els suports a la base giratòria. Una vegada situats, acabo fixant els suports amb cargols de punta d’estrella. Una vegada fixats els suports a la base, procedeixo a posar la base a sobre del suport on es troba el motor que proporciona el moviment de gir horitzontal. Tant el suport com la base no resten units per si s’han de fer algunes reparacions. Una vegada tinc tot situat, amb l’estany i el soldador, soldo un parell de cables per a cada motor. En cada motor hi ha un cable soldat per a cada born, és a dir, un pel born positiu i un altre pel negatiu. Una vegada tinc els cables soldats, els insereixo un per a cada regleta, les regletes han estat situades en el procés del mecanisme de gir horitzontal. Per finalitzar, amb el pela-cables, pelo els cables procedents de la font d’alimentació que donarà la tensió necessària per a cada motor. Finalment amb el paper de vidre i les llimes, llimo tots els talls per no deixar rebaves a la maqueta Per acabar, poso oli sintètic a tots els engranatges i als sistemes de reducció per millorar la transmissió, el moviment i evitar que faci soroll.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

b) Fotografies Mecanisme de gir vertical juntament amb el mecanisme de gir horitzontal. El de gir vertical correspon a la part del mòdul de plaques i el de gir horitzontal correspon a la base.

Estructura final de la maqueta. Podem apreciar les diferents parts de l’estructura, és a dir, el mòdul de plaques, el mecanisme de gir vertical i el mecanisme de gir horitzontal. Plaques fotovoltaiques

Base gir horitzontal

Suport de la maqueta

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

2.7- Sensor (3h) a) Procés Per poder construir el sensor necessito una escaire petita, setze femelles, una abraçadora de plàstic, 4 cargols de punta plana, 1 cargol de punta d’estrella, 4 LDR’s, un embut de 95 mm de diàmetre, un contraplacat de 200 x 200 x 8 mm, roda petita, una serra de marqueteria, cola de fuster i trepant mòbil. -

Primerament agafo l’embut de 95 mm i comprovo que la part estreta sigui suficientment ample com perquè hi puguin passar els cables que van connectats als LDR Una vegada connectat he de tallar les peces de fusta que faran l’estructura del sensor (torbareu els plànols amb les mesures a sota). Tot seguit marco les mesures que m’indiquen els plànols en el contraplacat de 200 x 200 x 8 mm. 95,00 mm

95,00 mm

40,00 mm

Per tallar les peces he de fer servir la serra de marqueteria. Una vegada tallades les dues peces, he d’inserir una dins l’altre de forma perpendicular i enganxar-les amb cola blanca de fuster. Quan tinc les dues peces enganxades he de tallar quatre triangles rectangles de 30 mm de catet. Primerament els dibuixo en les parts sobrants del contraplacat de 200 x 200 x 8 mm. Una vegada marcats tallo els 4 triangles que serviran de base per als 4 LDR Una vegada he tallat els 4 triangles, he de fer un forat amb una broca de mètrica 3 per on faré passar un cargol que subjectarà cada LDR. Primerament marco a cada triangle el lloc on va el forat. En el meu cas el forat va situat a 17,5 mm del vèrtex format pels dos catets de 30 mm i en perpendicular a la hipotenusa.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

30,00 mm -

Quan tinc els forats marcats tal i com està indicat a les figures de dalt, forado la part marcada. Una vegada tinc els 4 triangles foradats, els enganxo amb cola de fuster a la peça que hem fet abans, que servirà de separador del sensor. Els triangles s’han d’enganxar de manera que tots quedin a la mateixa alçada i que els catets de 30 mm toquin les parets del separador del sensors. Quan s’enganxin els triangles s’ha de vigilar que no quedin torçats, sinó s’hauran de desenganxar i tornar-los a enganxar. Això mateix em va passar a mi en el moment d’enganxar-los. Quan m’asseguro que estan els 4 triangles enganxats, i que aquest estan a la mateixa alçada, agafo els cargols i els LDR i a cada triangle insereixo un cargol fixat al detector LDR amb una femella. A la vegada, el cargol anirà fixat al triangle amb dues femelles. S’ha de dir que la femella que fixarà el cargol amb el LDR no ha d’anar molt fixat ja que podria partir el sensor LDR. Quan tinc els 4 LDR fixats a l’estructura del sensor, insereixo aquesta dins l’embut. Tot seguit he de fixar l’embut a l’eix que fa girar les plaques fotovoltaiques. Agafo l’escaire petita i la fixo a l’eix mitjançant dues femelles, una anirà per un costat i l’altre per l’altre. Es fixen perquè es moguin com les plaques. Una vegada fixada l’escaire petita, agafo i faig passar un cargol per l’abraçadora de plàstic i el fixo amb una altra femella. Una vegada fixat el cargol a l’abraçadora de plàstic fixo aquesta a l’escaira petita. Per fixar-la he d’introduir el cargol per un dels forats de l’escaire i fixar-lo a aquesta amb dues femelles. Una vegada he fixat l’abraçadora a l’eix, poso l’embut amb l’estructura de fusta dins d’aquesta abraçadora i el fixo a l’abraçadora amb la pistola de cola tèrmica.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Finalment, quan acabi el procés de construcció del sensor, ha de quedar una figura semblant a la del següent plànol. S’ha de dir que si el diàmetre de l’embut és diferent, totes les mesures varien.

LDR

Iván Pisa Dacosta

LDR LDR

LDR

b) Característiques del sensor (LDR) El sensor està format per un conjunt de 4 LDR que com indica el nom son resistències que depenen de la llum (Light Dependant Resistance), això vol dir que segons la llum que detecten ofereixen un valor resistiu o un altra. Per veure més informació dels LDR’s mireu els annexos. En aquest principi es basa el sensor que hem creat, que és l´objectiu principal del treball de recerca. En quant als LDR, he mesurat quina resistència ofereixen quan es troben totalment en foscor i quan es troben a plena llum del dia. En aquest cas com el projecte s’ha dut a terme a dins del taller de tecnologia de l’INS Can Mas, per simular la situació de foscor he procedit a tapar els sensors amb els dits, per simular la situació de plena llum he utilitzat una llanterna de LED’s. Tot seguit amb les dades obtingudes he realitzat 4 gràfics on es visualitzen els valors que ofereixen els LDR’s segons la llum que reben. S’ha de dir que he assignat un número a cada LDR segons el sentit de gir del motor que faran activar.

Calibratje LDR Claror KΩ Foscor KΩ Moviment

INS Can Mas

LDR 1 0,3 15,7 baixada

LDR 2 0,37 16 dreta

LDR 3 0,37 14,6 esquerra

LDR 4 0,44 15,6 pujada

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

LDR 1

LDR 2 20

20 15

15 10

LDR 1

LDR 2

0 Claror KΩ

Foscor KΩ

Claror KΩ

LDR 3

LDR 4

LDR 3

Foscor KΩ

LDR 4

0 Claror KΩ

Foscor KΩ

Claror KΩ

Foscor KΩ

A partir d’aquí es pot obtenir els valors que ofereixen cada LDR en un punt intermedi entre foscor i claror.

c) Calibratge del sensor i el dispositiu de detecció de foscor El sensor detector de foscor correspon al sensor I-42, que utilitza el senyal elèctric ofert pels LDR’s i aquest els envia a l’autòmat SR1 B121 BD. El detector de foscor funciona gràcies a un circuit electrònic basat amb transistors i amb sortida a un relé electromagnètic. L´activació del relé es duu a terme quan el transistor es posa en conducció gràcies a un valor determinat de tensió a la seva base donat per les dues resistències, el LDR i el potenciòmetre. L´activació del relé la obtindré ajustant el potenciòmetre manualment amb un petit tornavís.. Aquets potenciòmetre es pot variar depenent en la precisió que vull que tingui el projecte. Calibratge del Relé I-42 Valor Ohmic Potenciòmetre Relé KΩ 1 7,10 2 8,87 3 7,40 4 8,33

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Valor Ohmic del Potenciòmetre [ KΩ] 9,00

Valors

8,50 1 8,00

7,50

3 4

7,00 1

Relés

En aquest gràfic es mostra la resistència que ofereix el potenciòmetre i a partir de la qual s’acciona el dispositiu. S’ha d’esmentar que per cada detector I-42, el seu potenciòmetre ofereix una resistència diferent. El valor d’aquesta pot variar segons la temperatura a la que es troba el potenciòmetre. Per això quan he mesurat aquestes resistències ho he hagut de fer sense tensió per així evitar lectures errònies. També haig de dir que els valors depenen de la llum ambiental i que possiblement si el col·loco en un altra lloc puguin variar.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

d) Fotografies

LDR 4 LDR 3 LDR 2 LDR 1

Aquí podeu veure el disseny final del sensor encarregat de detectar la claror i la foscor. Es pot apreciar la distribució dels LDR i de la seva estructura.

Abraçadora Sensor

Aquí es pot veure la vista lateral del sensor detector de foscor.

Relé electromagnètic

Potenciòmetre

Transistor

Aquí veieu el mòdul detector de foscor I-42 amb les components del seu circuit integrat.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

2.8- Circuit elèctric i electrònic(5h) a) Procés Per poder dur a terme la construcció del circuit elèctric i el circuit electrònic necessitaré, unes tisores, un pela-cables, un tornavís petitó, cables flexibles de fils de coure, la font d’alimentació d’ordinador, un mòdul de 4 relés T-1, 4 detectors de foscor (LDR C2795 + relé) I-42 , l’autòmat SR1 B121 BD, base de fusta, 5 cargols llargs, 12 cargols petits, 17 femelles, ordinador i programa Zelio-Soft. Per tal d’aclarir l’explicació he assignat un número a cada relé. Aleshores a partir d’aquest moment cada relé dels detectors de foscor I-42 i del mòdul de 4 relés T-1, tindran un nom assignat que podreu veure en la taula següent.

Detectors de foscor I-42 Relé nº Connectat a l'entrada de l'autòmat Connectat a la sortida de l'autòmat Direcció del moviment

Mòdul 4 Relés T-1

−

↓

→

←

↑

↓

↑

→

←

Els números dels relés els trobareu marcats a la part superior del relé. L’autòmat, és l’eina que mitjançant el programa informàtic Zelio-Soft em permetrà crear el programa adient per fer funcionar el meu projecte. En aquest cas l’autòmat em servirà per crear el programa que farà que el dispositiu es mogui en una direcció o en una altra i que els motors funcionin de manera correcta.

Mòdul de 4 relés connexió amb la font d´alimentació, amb els motors i l’autòmat -

Primerament he de fer un curt-circuit a la font d’alimentació unint el cable negre amb el verd, per fer que aquesta funcioni per si sola al connectar-la a la llum. Connexió amb la font d´alimentació. Una vegada he fet el curt-circuit a la font, procedeixo a treure una presa de 5 V (una regleta per al cable vermell, positiu, i una altra per al negre,

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

negatiu) que és la que donarà tensió als motors i una altra presa de 12 V ( una regleta pel cable groc, positiu, i una altra per el cable negre, negatiu) , que subministrarà la tensió necessària perquè funcioni el mòdul de 4 relés i els 4 detectors de foscor. Tot seguit procedeixo a connectar el mòdul de 4 relés, la funció del qual és adaptar la tensió de sortida de l’autòmat que és de 24 V a la tensió màxima de funcionament del motor que és de 5 volts . Per alimentar aquest mòdul, connecto dos cables des de la regleta de 12 V als borns del mòdul de relés. Sobretot s’ha d’anar en compte amb la polaritat per no fer un curt-circuit. Aquesta fotografia correspon a la connexió que s’ha de fer per produir un curtcircuit i que la font d’alimentació funcioni per si mateixa sense necessitar la connexió a un ordinador.

Cable Negre Cable Verd

Connexió amb l´autòmat. A continuació passaré a connectar el mòdul de 4 relés, Mòdul T-1, a l’autòmat. Primerament connectaré les sortides de l’autòmat amb les entrades dels relés.Les entrades dels relés tenen dos borns, un born positiu i un altre born negatiu. Per aclarir aquest muntatge anomenaré cada relé amb un número. Com tenim 4 relés els anomenaré amb números del 5 al 8. Primerament connectaré la sortida de l’autòmat Q1 positiva amb el born positiu del relé 5, tot seguit connecto la sortida Q1 negativa amb el born negatiu del relé nº5. Tot seguit connectaré el relé nº6 a la sortida Q2 de la mateixa manera que el relé nº 5 El relé nº7 el connectaré a la sortida Q3 i el relé nº8 a la sortida Q4. Connexió amb els motors A continuació faré les connexions del relé nº 5 amb els motors i la font d’alimentació de 5 V. Primerament connectaré el terminal NO ( Normalment Obert ) al born positiu de 5V de la font d’alimentació. Tot seguit connectaré el terminal NT ( Normalment Tancat ) amb el born

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

negatiu de 5V de la font d’alimentació. El terminal C ( Comú ) del relé va connectat a un dels borns del motor 1 (motor encarregat de fer pujar o baixar les plaques). Per connectar el relé nº 6 connectaré el terminal NO amb el born positiu de 5V de la font d’alimentació. Després connecto el terminal NT amb el born negatiu de 5V de la font d’alimentació i per últim el terminal C del relé amb l’altre born del motor 1 El motor 1 quan s’activi el relé 5 farà que les plaques baixin i quan s’activi el relé 6 aquestes pujaran. Si s’activessin els dos alhora el motor no faria res perquè és un estat impossible. (Això es veurà més endavant en l’apart del circuit lògic.) Tot seguit procedeixo a connectar els relés nº7 i nº 8 amb el motor 2 (motor que fa moure les plaques a esquerra o dreta) de la mateixa manera que ho he fet pel motor 1. El motor 2 quan s’activi el relé nº7 farà girar les plaques cap a la dreta i quan s’activi el relé nº 8 farà moure les plaques fotovoltaiques cap a l’esquerra. Aquí, tal i com passava amb els relés nº5 i nº 6, el motor no donarà cap moviment si s’activen els dos relés alhora. Tot això bé donat per les funcions lògiques de Q1, Q2, Q3, Q4. Esquema del mòdul de relés T-1

NT Q1

Motor 1

RELE 5 NO NT

RELE 6 NO

RELE 7

NT NO

RELE 8

NT NO

SortidesAutòmat

INS Can Mas

Motor 2

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Connexió Autòmat amb detector de foscor I-42 -

Primerament, miraré que l’autòmat tingui com a mínim 4 entrades digitals. Una vegada mirat això, passo a connectar els detectors de foscor amb l’autòmat. Agafo els 4 detectors de foscor i connecto els borns positius del detector I42(veure apèndix) i els connecto al born positiu de 12V de la font d’alimentació Tot seguit agafo els borns negatius del detector de foscor (veure apèndix) i els connecto al born negatiu de 12V de la font d’alimentació. Una vegada tinc els 4 detectors de foscor connectats a la tensió necessària per funcionar, connectaré a cada detector un LDR. (Per saber que és un LDR veure annex) Per connectar la part del LDR he de recórrer a l’esquema que ve proporcionat amb el document d’informació del detector de foscor I-42.

Una vegada connectats els sensors als mòduls I-42, connectaré aquest a l’autòmat. Primerament connectaré el mòdul al que li he assignat el número 1. Agafo dos cables bastant llargs i connecto el terminal C (comú) del relé del mòdul 1 amb l’entrada digital positiva I5 de l’autòmat. A continuació connectaré el terminal NO ( Normalment Obert ) del relé del mòdul detector de foscor amb l’entrada digital negativa I5 (l’entrada blava). Tot seguit connectaré el mòdul detector de foscor 2. El born C del relé anirà connectat a l’entrada digital positiva I4, el born NO del relé anirà connectat a l’entrada digital negativa I4 (entrada blava) Per connectar el mòdul detector de foscor 3 seguiré els dos passos anteriors però el número de l’entrada de l’autòmat és l’entrada I3 Per finalitzar connectaré el mòdul 4 de la mateixa manera que els altres però a l’entrada I2.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Per finalitzar com a part opcional i de millora del projecte, agafo la base de fusta i amb cinc cargols i cinc femelles faig les potes de la base. A continuació amb un trepant i una broca de diàmetre 2 mm, faig els forats per on faré passar els cargols i on posaré una femella per subjectar els 5 mòduls de relés que tenim. Aquesta fotografia és la que mostra la peça opcional que s’ha construït per posar tots els mòduls de relés.

Mòdul Detector de Foscor I-42

o Potes fetesamb un cargol i una femella Fotografia que mostra la peça opcional on tenim tots els mòduls de relés.

Mòdul de 4 relés T-1

Mòduls detectors de foscor I-42

A l’hora de fer el muntatge i de crear el programa amb l’autòmat que s’explicarà més endavant vaig trobar un problema i és que en un principi el mòdul detector de foscor número 1 anava connectat a l’entrada digital de l’autòmat número 1 però aquesta entrada no funcionava, amb un tester vaig intentar mirar la tensió que donava però no oferia cap tensió de manera que en el programa com en el muntatge vaig canviar l’entrada número 1 per l’entrada número 5.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Imatge de les entrades de l’autòmat. Entrada I3

Entrada I2

Entrada I4

Autòmat

INS Can Mas

Entrada I5

Entrenador

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

b) Simulació del circuit elèctric. La simulació del circuit elèctric correspon a les connexions dels motors amb les sortides Q1, Q2, Q3 i Q4 de l’autòmat i el mòdul de relés T-1. En la simulació el que faré és explicar que es cada cosa i quina funció té.

Com es pot apreciar a la imatge, cada relé té un circuit commutat amb un terminal C, un NO i un NT. En aquest projecte els relés s’agrupen de dos en dos, és a dir, dos relés faran que un motor es mogui cap a un costat o cap a un altre i els altres dos faran que un motor es mogui cap dalt o cap baix. Per tant per aconseguir-ho, connectaré el terminal C del relé 5 a un born del motor i a l’altre el terminal C del relé 6. Amb el relé 7 i el relé 8 faig el mateix. Els terminals NO de cada relé aniran connectats al born positiu de la font d’alimentació de 5 Volts i els terminals NT aniran connectats al born negatiu . Finalment el mòdul de relés el connectaré a la font d’alimentació de 12 V. Com en el simulador de circuits elèctrics Cocodrile Clips 3 no hi ha l’autòmat, la funció d’aquest la fan els polsadors (Push). De manera que quan prems un polsador o dos (sempre i quan no corresponguin a la mateixa funció), els motors giraran cap a un costat o cap a un altre.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

c) Explicació del circuit i funcionament del sensor

El sensor detector de foscor I-42 té el circuit anterior on trobem un relé electromagnètic que farà la funció de distribuir el corrent cap a una branca del circuit o cap a una altra. També trobem un transistor que farà que el relé funcioni si la tensió que arriba a la base del transistor és suficientment alta com perquè la base d’aquest s’exciti i es posi en conducció. Com mostra el circuit aquest està connectat a una font d’alimentació d’ordinador de 12 V que és a la tensió a la que treballen els detectors de foscor I-42. La funció d’aquest circuit és detectar quan un LDR està il·luminat o no i enviar la informació a l’autòmat en el moment en que LDR detecta llum. L’autòmat processarà aquesta informació i farà moure un dels motors en un sentit determinat. Els LDR van connectats al detector de foscor. Com ja s’ha esmentat anteriorment els LDR varien el seu valor òhmic segons la intensitat lumínica a la que estan sotmesos. En aquest cas en la mateixa branca del LDR trobem un potenciòmetre (resistència variable), que amb el LDR formen el circuit anomenat divisor de tensió on la seva funció és dividir la tensió segons els valors que tenen tant el LDR com el potenciòmetre. En el meu cas puc trobar dues situacions diferents. La primera correspon a la situació de claror màxima o de dia. En aquest cas el LDR presenta una resistència mínima i el potenciòmetre està graduat a la resistència amb la que s’ha calibrat. Aleshores tota la caiguda de tensió la trobo al potenciòmetre. Aplicant la funció del divisor de tensió, puc observar com la tensió Vb obtinguda és suficientment gran com per excitar la base del transistor i fer que aquest condueixi. Un cop en conducció la bobina del relé rep corrent i realitza la commutació dels seus contactes INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

passant de trobar-se en posició NT (normalment tancat) a NO (normalment obert). El relé al passar a la posició NO farà arribar la informació a l’autòmat, en aquest cas que el LDR està rebent llum. Aleshores l’autòmat processarà la informació i activarà els motors necessaris per moure el dispositiu en un sentit determinat fins que els 4 LDR detectin llum. (en la simulació he posat una bombeta per indicar que l’autòmat està rebent informació.) L’altre possibilitat és la de foscor màxima o la situació de nit. En aquesta situació la resistència que ofereix el LDR és màxima de manera que tota la caiguda de tensió la trobo en aquesta i molt poca al potenciòmetre. De manera que a la base del transistor la tensió que hi arriba és mínima, insuficient per excitar la base del transistor i posar-lo en conducció. En aquest cas la bobina del relé no rep tensió i per tant el contacte no canvia. Quan el relé es manté en la posició NT vol dir que el LDR està en foscor. Per indicar que el relé està en posició NT el circuit integrat porta un LED vermell per indicar aquesta posició del relé. ·

Funció del divisor de tensió

Circuit divisor de tensió

Taula de valors de les diferents tensions

Tensions Detectors de foscor Vcc [V] LDR [KΩ] LDR [KΩ] Potenciòmetre claror foscor [KΩ] màxima màxima Relé 1 12 0,3 15,7 7,1 Relé 2 12 0,37 16 8,87 Relé 3 12 0,37 14,6 7,4 Relé 4 12 0,44 15,6 8,33

INS Can Mas

Vb [V] Vb [V]foscor claror màxima màxima 11,51 3,74 11,52 4,28 11,43 4,04 11,40 4,18

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

3- Programació del dispositiu (Funció Lògica) Amb la programació del dispositiu el que obtindré és la funció lògica del dispositiu, és a dir, la funció que utilitzarà l’autòmat per realitzar les funcions adients. Per obtenir la funció lògica s’han de seguir tres passos. Realitzar la taula de la veritat, simplificar la funció mitjançant les taules de Karnaugh i per últim obtenir l’esquema de contactes. S’ha de tenir en compte, que no es pot donar el cas en que els dos detectors de foscor, que s’encarreguen de controlar el moviment vertical o el moviment horitzontal, activin un mateix motor a la vegada perquè no té sentit que un motor giri en dos sentits al mateix temps. Si I=0

Detecta llum

Si I=1

No detecta llum

I (qualsevol dels sensors)

Si Q=0

Motor no es mou

Si Q=1

Motor es mou

Q (qualsevol sortida de l’autòmat)

3.1 I5 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

Taula de la Veritat del dispositiu I2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

INS Can Mas

I3 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

I4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

Q1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0

Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

Q3 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0

Q4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

Dispositiu de Seguiment Solar

3.2

Iván Pisa Dacosta

Obtenció de la funció lògica I3 I4

I5 I2

00 ̅

01 11 10

I3 I4 I5 I2 00

̅ 1

11 10

I3 I4 I5 I2

INS Can Mas

10 ̅

Dispositiu de Seguiment Solar

3.3

Iván Pisa Dacosta

Esquema de Contactes

Amb l’esquema de contactes podré realitzar el programa de l’autòmat.

3.4 ·

Entrades i Sortides de l’autòmat.

Entrades i Sortides Autòmat Entrada Digital

Relé

INS Can Mas

Sortida Analògica

Moviment Motor

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Esquema de contactes Programa Autòmat Aquest és l’esquema que he utilitzat com a programa a l’autòmat. A lésquerra tenim col·locades les entrades i a la dreta tenim les sortides. El que he procurat és fer que quan sáctiva una sortida la sortida Q1 no sáctiva la Q2 i quan sáctivi la sortida Q3 no sáctivi la Q4. És per això que la sortida Q1, té activat Q1 (SQ1) i desactivat Q2 (RQ2) i el mateix passa amb les altres.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Una vegada es té creat el programa el que he fet és passar-ho a l’autòmat. Per transferir el programa l’autòmat ha d’estar connectat a l’ordinador a través del port sèrie. Tot seguit es selecciona la opció de transferir de l’autòmat i en el programa ZELIO SOFT es prem l’opció de transferir de “PC a Módulo”. ·

Imatge autòmat SR1 B121 BD amb les entrades i les sortides.

Sortidesanalògi ques

Entradesdigitals

Entradesanalò giques

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

4- Verificació del Funcionament Una vegada tinc tot muntat, és a dir, la maqueta ja té la seva estructura definitiva, he de verificar el seu funcionament. Per poder verificar-ne el funcionament, ho he fet per parts. Un cop verificat el funcionament de cadascuna de les parts procedeixo a comprovar el funcionament global. ·

Verificació dels motors Per verificar que els motors funcionen correctament, he connectat els cables que van a cada motor amb una font d’alimentació del taller de l’INS Can Mas, la qual ha estat cedida pel Departament d’Ensenyament de la Generalitat de Catalunya i la que vaig fer que dónes 4,5V de tensió. Primerament he connectat els dos motors amb la mateixa polarització, és a dir, que els dos motors giraren en el mateix sentit. En comprovar-ho vaig veure que el motor que s’encarregava de fer moure les plaques cap amunt o cap a vall, funcionava bé però que les plaques no giraven. Aleshores vaig veure que els limitadors d’eix estaven molt fixats de manera que no deixaven girar bé l’eix del motor. Vaig afluixar-los una mica i aleshores les plaques van començar a girar. El motor encarregat del moviment esquerra o dreta no va presentar cap inconvenient. Tot seguit, una vegada comprovat que els motors giraven correctament, vaig invertir la polaritat dels motors de manera que van començar a girar en sentit contrari a com ho havien fet anteriorment. Verificació del sensor Per verificar el sensor vaig haver de verificar que també funcionés el detector de foscor I-42. Primerament vaig connectar els sensors I-42 a la font d’alimentació de l’ordinador del projecte. En connectar-la vaig veure que els relés funcionaven correctament. Aleshores vaig passar a comprovar que els LDR funcionaven bé juntament amb els detectors de foscor I-42. Per fer-ho vaig utilitzar una llanterna de LED’s i els dits per simular la foscor. En tapar el LDR amb el dit vaig veure com el relé electromagnètic passava d’estar en posició NO a posició NT. Tot seguit vaig comprovar que il·luminant els LDR el relé canviava de posició NT a NO. Així era com havien de funcionar els detectors de foscor. Verificació mòdul T1 Una vegada verificat el bon funcionament dels motors i dels detectors de foscor vaig passar a la verificació del mòdul T1. Aquest ja estava connectat tal i com s’explica als apartats anteriors. Per verificar-ne el funcionament el vaig connectar a les sortides de l’autòmat on ja hi havia introduït el programa mitjançant el software ZELIO SOFT ( aquest encara s’havia de verificar). Un cop vaig tenir aquestes connexions fetes vaig anar activant les sortides de

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

l’autòmat i veient que la tensió de sortida passava de 24 V a 5 V al passar pel mòdul de relés T-1. Una vegada comprovats aquests component vaig comprovar el programa de l’autòmat. Per fer-ho vaig utilitzar l’entrenador que va connectat a l’autòmat. Aleshores anava activant i desactivant les sortides tot mirant si aquestes funcionaven segons el programa introduït. En aquesta comprovació vaig veure que hi havia un problema, aquest era que en activar una sortida si la deixava d’activar el motor continuava girant per un problema de memorització de l´estat. Vaig haver de modificar el programa de l’autòmat fins a obtenir el programa mostrat prèviament i en tornar a fer la comprovació ja funcionava correctament. Verificació del dispositiu. Una vegada tenia tots els components principals verificats, vaig passar a comprovar el correcte funcionament del projecte. Per fer-ho vaig connectar totes els components al seu lloc respectiu i vaig activar el programa de l’autòmat. Per simular la claror vaig utilitzar la llanterna de LED’s i per simular la foscor, vaig aprofitar la mateixa foscor del taller de l’INS Can Mas. Vaig començar a il·luminar els LDR del sensor i vaig comprovar com els LDR encarregats de moure les plaques a dreta o esquerre funcionaven correctament juntament amb l’autòmat. El problema el vaig trobar quan vaig començar a comprovar els LDR que feien moure les plaques amunt o a vall. El problema era que quan il·luminaves el LDR encarregat de moure la placa cap a dalt, aquestes anaven cap avall i si il·luminaves el LDR que anava cap avall les plaques anaven cap amunt. El problema era que els LDR estaven connectats als detectors que no li corresponien. Vaig connectar els LDR al seu lloc i aleshores el funcionament era el correcte. Verificat això vaig comprovar que els 4 LDR funcionessin bé junts. Per fer-ho vaig utilitzar la llanterna i l’enfocava cap a un lloc determinat. Els LDR al detectar la llum feien girar les plaques cap a aquest costat i quan els 4 detectaven llum alhora feien que els motors es paressin. Això estava indicat en el programa de l’autòmat. Tot seguit canviava el punt d’enfocament de la llanterna i veia com les plaques començaven a girar cap a aquest costat, però si apagava la llanterna, els motors també es paraven. Això també estava imposat pel programa de l’autòmat.

Un cop comprovat que tot funciona bé i que totes les verificacions són correctes, puc assegurar que el treball elèctric i mecànic queda finalitzat. Ara el que queda és fer totes les millores possibles.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

5- Plànols Acotats Plànol vista frontal/alçada 150,00 mm

15,00 mm 60,00 mm

Motor

50,00 mm

200,00 mm

90,00 mm

15,00 mm 225,00 mm

78,00 mm 170,00 mm 170,00 mm

8,00 mm 15,00 mm 250,00 mm R 25,00 mm

50,00 mm

400,00 mm

Font d'alimentació 145,00 mm

INS Can Mas

100,00 mm

150,00 mm

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Plànol vista lateral/perfil

10,00 mm

60,00 mm 225,00 mm 170,00 mm

8,00 mm 250,00 mm R 25,00 mm

50,00 mm 300,00 mm

Font d'alimentació 145,00 mm

150,00 mm

40,00 mm

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Plànol planta

400,00 mm

90,00 mm 60,00 mm

15,00 mm 10,00 mm

Els plànols estan acotats en escala 1:2, però al inserir-lo en format d’imatge, l’escala no resta molt definida.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Simulació amb Sketchup8 del funcionament de l’estructura

El que es pot veure aquí és una imatge del programa de simulació. Per això s’entén que aquesta no és la simulació original. També s’ha de dir, que en aquesta simulació amb el programa Skecth Up 8 de Google.Inc, no hi ha simulat l’embut amb el sensor, ja que aquest no correspon a la part mecànica del projecte sinó que, correspon a la part elèctrica. També s’ha de dir que el sensor queda fixa’t amb cola i que en qualsevol moment es pot extreure si hi hagués qualsevol problema.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

6- Pressupost Real En el pressupost apareixen tots els components que s’han hagut de demanar a les empreses de subministrament de material, tots els altres components són reutilitzats d’altres projectes que s’han realitzat a la assignatura de Tecnologia Industrial de l’INS Can Mas

Pressupost Total Producte

Preu

Quantitat Subtotal

Detector de foscor I-42

18,20 €

72,80 €

Mòdul de 4 relés T-1

28,30 €

Embut

1,00 €

Llanterna LED

1,80 €

Total

103,90 €

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

7- Propostes de Millora Després de realitzar tota la feina i haver comprovat i verificat el funcionament correcte del dispositiu, se’m va ocórrer la possibilitat de presentar diverses propostes de millora. Al plantejar aquestes propostes he pogut veure que el dispositiu té les seves imperfeccions que amb aquestes propostes de millora es poden arribar a solucionar. Per això a continuació enumeraré les propostes de millores que he considerat més adients. ·

Millorar el Calibratge del detectors de foscor I-42. Com el projecte ha estat realitzat en el taller de tecnologia de l’INS Can Mas i actualment, aquest no disposa d’una gran lluminositat, el calibratge és l’adient per funcionar de manera més o menys correcta. Amb un millor calibratge podria obtenir un funcionament òptim sense cap imperfecció a l’hora de la detecció de foscor. També es podria arribar a calibrar els sensors pel seu funcionament en l’exterior. És a dir, millorar el calibratge perquè el dispositiu sigui capaç de funcionar amb llum natural. Per fer aquestes millores només necessitaria variar el potenciòmetre de cada detector de foscor I-42 fins que el funcionament del dispositiu sigui adient.

Millorar els engranatges A l’hora de realitzar el dispositiu he utilitzat engranatges que s’utilitzen per a la construcció de joguines i de peces de “Mecano”. En la utilització d’aquestes peces he pogut veure com en moltes de les rodes dentades tot i tenir el mateix mòdul no acabaven d’engranar bé. Per això la meva proposta és canviar els engranatges existents per uns de caire industrial o de metall en comptes d’aquest de plàstic. Com a resultat d’aquesta millora també milloraré la sonoritat del dispositiu, ja que els motors no patiran tant per fer moure el dispositiu sencer. També he de posar una mica d’oli sintètic tant als motors com als engranatges per evitar pèrdues d’energia per culpa de la fricció dels engranatges.

Millorar el cablejat Amb aquesta proposta el que pretenc és millorar tot el cablejat del dispositiu, el que vol dir canviar tots els cables d’un sol fil de coure per uns multifiliars. D’aquesta manera puc assegurar que no hi haurà problemes en el circuit elèctric causats pel cablejat. També milloraria la disposició dels cables en el

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

suport suplementari que aguanta els detectors de foscor i el mòdul T-1. El que faria és agafar una pressa de cada born de la font d’alimentació d’ordinador, un per al de 5V i un altre per al de 12V, i col·locar-los en aquest mòdul suplementari de manera que no hi hauria tants cables ja que podria utilitzar un sol cable per connectar tots els mòduls electrònics a una sola pressa de la font d’alimentació. ·

Utilització del dispositiu en edificis autosostenibles Amb aquesta proposta el que es pretén és utilitzar aquest dispositiu amb aquest sistema de detecció de foscor per abastir amb tensió un edifici autosostenible. D’aquesta manera l’edifici estaria utilitzant la font d’energia renovable més abundant en el nostre territori com és el Sol, tot i que com ja s’ha dit abans, no és tan rentable com d’altres. Utilitzant l’energia del Sol, l’edifici no contaminaria el medi ambient i requeriria menys consum elèctric. Per poder utilitzar aquest dispositiu en aquest tipus d’edificis aquest ha de tenir unes dimensions molt més grans, fet a gran escala. Hauria d’estar situat en una superfície amb la mínima ombra possible, com podria ser la teulada de l’edifici. També s’haurien de canviar els motors per uns de caire industrial. Si les plaques fotovoltaiques són d’una superfície considerable, els motors podrien anar connectats a aquestes. També necessitaria unes bateries on podria guardar tota l’energia que no s’utilitza per fer-ne us per la nit o en dies ennuvolats. L´altre modificació que s’hauria de fer es variar el programa de l’autòmat utilitzant el rellotge intern que aquest porta. Amb aquest rellotge puc dir al dispositiu en quina posició s’ha de trobar en cada moment del dia. D’aquesta manera els sensors LDR s’utilitzarien per assegurar que el dispositiu està ben situat. Aquesta seria una manera d’optimitzar la funció que utilitza l’autòmat per controlar aquest dispositiu.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

8- Recursos Utilitzats Pàgines Web Consultades Cebek. DETECTOR DE OSCURIDAD 12V CEBEK[en línia] Fadisel SL. (Consultat 5 Octubre 2011) http://fadisel.es/cebek-electronica/detectores/detector-de-oscuridad-12v-cebek-i42_R_284_260.aspx Cebek. MODULO OPTOCOPLADO 4 SALIDAS A RELE CEBEK[en línia] Fadisel SL. (Consultat 5 Octubre 2011) http://www.fadisel.es/cebek-electronica/modulos-a-rele/modulo-optocoplado-4salidas-a-rele-cebek-t-1_r_288_408.aspx Cebek. LDR 10 FOTO-RESISTENCIAS 3,4 mm CEBEK[en línia] Fadisel SL. (Consultat 5 Octubre 2011) http://www.fadisel.es/cebek-components/modulos-hibridos-rf/ldr-10-fotoresistencias-3-4-mm-cebek_r_272_692.aspx OptimusTronic. LDR. ¿Qué son? [en línia]dilluns 2 de febrer de 2009. blogspot.com (consultat 5 Octubre 2011) http://proyectoselectronics.blogspot.com/2009/02/ldr-que-son.html Consumer Eroski. Infografía: Placas solares móviles[en línia] Fundación Eroski. (consultat 28 Novembre 2011) http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2008/02/24/17 4810.php

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Empreses subministradores de material ·

CEBEK Oficines principals: Quetzal 19-21 08014 – Barcelona Tel. Central: + 34 93 331 33 42 Tel. Cial.: + 34 93 223 36 49 Tel. SAT : + 34 93 331 12 49 Consultes de 10 a 14 H. Fax: +34 93 432 29 95

OPITEC OPITEC ESPAÑA, S.L. Rocafort 98 - 100 08015 Barcelona Consultes telefòniques 934238481 Comandes per fax 934239741

Programari Utilitzat ·

Microsoft Office Word 2010

Microsoft Office Excel 2010

Microsoft Office Power Point 2010

Crocodile Clips 3

Autosketch 9

Google Sketchup 8

Adobe Reader X

Internet Explorer 9

Zelio Soft

Paint

Adobe Flash Player

Nokia Suite

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

9- Annexos Característiques Mòdul de 4 relés T-1 de CEBEK (en castellà)

INTERFACE DE 4 SALIDAS OPTOCOPLADAS A RELE T-1 CARACTERISTICAS TECNICAS Tensión de Alimentación. ..............12 V. C.C. Consumo mínimo. .............................0.2 mA. Consumo máximo. ...........................200 mA. Corriente mín. Entrada........................10 mA Tensión mín.Entrada........................3 V. C.C. Tensión máx. Entrada....................24 V. C.C. Carga máx. Salida por Relé. ...................3 A. Protección contra inversión de polaridad….Si. Medidas. ............................94 x 87 x 30 mm.

El T-1 es un interface de cuatro salidas totalmente aisladas de la entrada por optocopladores. Al ser inyectada sobre cualquier entrada una tensión entre 3 y 24 V. C.C. y mientras esta se mantenga aplicada, la correspondiente salida se activará. Permite el Control por señales TTL o Cmos. Incorpora, protección contra la inversión de polaridad, leds indicadores de trabajo y bornes de conexión. ALIMENTACION DEL MODULO :El T-1 debe ser alimentado con una tensión de 12 V. continua. Nosotros le mostraremos el conexionado para una instalación a 12 V.C.C., Alimentada por la fuente Cebek FE-2. Instale un fusible y un interruptor como indica el dibujo. Ambos son imprescindibles para la adecuada protección del módulo y para su propia seguridad, tal y como refleja la norma CE. Consultada la disposición de la salidas de la fuente, una el positivo y negativo de la alimentación a la entrada

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

correspondiente del borne indicado en el dibujo. Finalmente cerciórese que ha realizado correctamente el montaje.

FUNCIONAMIENTO :El T-1 dispone de cuatro entradas, cada una de ellas independiente respecto a las demás y con sus correspondientes salidas. En cada una de estas entradas, al inyectarle una señal de tensión, la correspondiente salida se activará, conectando al relé, y continuará en ese estado mientras en la entrada se mantenga aplicada dicha señal. La tensión aplicable a las entradas podrá ser diferente entre sí, pero nunca podrán ser inferior a 3 V. ni superior a 24 V. C.C. INSTALACION :Realice la conexión del cableado de sus señales de control a las entradas. Fijese en la identificación de la polaridad de estas y respete el positivo y negativo en el conexionado. Procure que el cableado empleado para el montaje no supere los 30 cm. Si lo superase emplee cable apantallado, aunque no deberá exceder los 150 cm. como distancia máxima de instalación final. CONEXION DE LAS SALIDAS. CARGAS :Las salidas del T-1 se realiza mediante relés, dispositivos que admiten cualquier tipo de carga que no supere los 3 A. El relé dispone de tres terminales de salida. El Normalmente abierto en reposo (NA), el Normalmente cerrado en reposo (NC), y el Común. El funcionamiento de este mecanismo es idéntico a un interruptor cuyos dos terminales serán el NA y el Común. Dando paso o cortando el flujo de corriente aplicado a la salida. Para realizar la función inversa deberán utilizarse los terminales NC y Común. En la figura se muestra el conexionado típico para una aparato con funcionamiento a 12 V. C.C. y otro con funcionamiento a 230 V. C.A. Observe el apartado Conexión de las Cargas. 1

CONSIDERACIONES SOBRE LA SALIDA. Durante el funcionamiento del circuito, y según sea su carga, podrá producirse unafluctación o un incorrecto funcionamiento de la salida. Si esto ocurre, instale un circuito antichispas entre los dos contactos del relé utilizados en la conexión, tal y como se muestra en el dibujo.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Ivรกn Pisa Dacosta

CONEXIONADO GENERAL

www.cebek.com - sat@cebek.com

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Què és un LDR? (en castellà) Las LDR (Light Dependent Resistor, o Resistor Dependiente de la Luz) son, como su nombre lo indica, resistencias cuyo valor varía de acuerdo al nivel de luz al que están expuestas.

Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas (LDR) se originan

nombre

inglés

light-dependent

resistor.

Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta (y su hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Si bien los valores que puede tomar una LDR en total oscuridad y a plena luz puede variar un poco de un modelo a otro, en general oscilan entre unos 50 a 1000 ohmios (1K) cuando están iluminadas (por ejemplo, con luz solar) y valores comprendidos entre 50K (50,000 Ohms) y varios megohmios (millones de ohms) cuando está a oscuras. Algo que debemos de tener en cuenta cuando diseñamos circuitos que usan LDR es que su valor (en Ohmios) no variara de forma instantánea cuando se pase de estar expuesta a la luz a oscuridad, o viceversa, y el tiempo que se dura este proceso no siempre es igual si se pasa de oscuro a iluminado o si se pasa de iluminado a oscuro (se dice que muestra inercia a las variaciones de la intensidad luminosa). Igualmente, estos tiempos son cortos, generalmente del orden de una décima de segundo.

Esto hace que el LDR no se pueda utilizar en algunas aplicaciones, concretamente en aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar y a exactitud de los valores de la fotorresistencia al estar en los mismos estados anteriores. Pero hay muchas aplicaciones en las que una fotorresistencia es muy útil. En casos en que la exactitud de los cambios no es importante como en los circuitos que veremos más adelante. A continuación veremos un video donde explican más sobre las LDR. http://proyectoselectronics.blogspot.com/ 2009/02/ldr-que-son.html

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Característiques LDR i detectors de foscor de CEBEK (en castellà)

DETECTOR DE OSCURIDAD RELE CREPUSCULAR I-42 CARACTERISTICAS Tensión de Alimentación.....................................12V.C.C. Consumo mínimo................................................5mA. Consumo máximo...............................................60mA. Carga máxima admisible al relé..........................5A. Potencia máxima aplicable al relé......................1000W. Nivel mínimo de detección.................................25Lux. Nivel máximo de detección................................130Lux. Protección contra inversión de polaridad...........Si. Led indicador de trabajo.....................................Si. Medidas. ............................................................65x45x30mm. El Relé Crepuscular I-42, mediante el sensor que se incluye, activará la salida cuando deje de recibir luz. Se alimenta a 12 V.C.C. Y permite el ajuste de la sensibilidad de trabajo mediante un potenciómetro inserto en el circuito. La Salida se realiza a relé, admitiendo cualquier tipo de carga o aparato que no superen los 5A .de consumo máximo. Incorpora protección contra la inversión de polaridad, led indicador de trabajo, conector para extracción del potenciómetro al exterior y bornes de conexión FUNCIONAMIENTO ALIMENTACION DEL MODULO. El I-42 debe ser alimentado con una tensión de 12V.C.C. adecuadamente estabilizada, por ello le recomendamos no utilice simples alimentadores ni rectificadores, que afectarán negativamente al funcionamiento del circuito, sino una

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

fuente de alimentación. Le sugerimos la FE-2, que se adapta perfectamente a las necesidades del circuito, o para aplicaciones portátiles una pila de 12V. Consultada la disposición de la salidas de la fuente o batería, una el positivo y negativo de la alimentación a la entrada correspondiente del borne indicado en el dibujo. Cerciórese que ha realizado correctamente el montaje. FUNCIONAMIENTO. Observando el apartado Conexionado General, instale en sensor al borne indicado para ello. Si la longitud del cable utilizado supera los 30cm., deberá utilizar cable apantallado, evite que la distancia sea mucho mayor que esta. Una vez realizadas todas las conexiones active la alimentación. Inmediatamente después podrá comprobar como el sensor, si se actúa sobre él, al dejar de percibir luz activará al módulo, encendiéndose el led y activando automáticamente la salida. El I-42 prevé la posibilidad de variar la sensibilidad del módulo con respecto a la luz a la que debe activarse. Para actuar sobre esta sensibilidad a juste el potenciómetro como desé. Orientando el cursor hacia el mínimo, el circuito perderá sensibilidad y necesitará más oscuridad para poder activarse. Si orienta el cursor hacia el máximo el módulo ganará sensibilidad y necesitará menos oscuridad para activarse. Si necesita colocar el I-42 en exteriores, al aire libre, deberá ubicar el módulo en el interior de una caja estanca,donde el sensor, aunque permanezca en el exterior es imprescindible que también se le proteja de la lluvia o el exceso de humedad. El módulo también prevé el funcionamiento en modo inverso al explicado, para ello desolde la resistencia R5 indicada en el circuito y de 4K7 de valor y sóldela en el lugar previsto para la R6. CONEXION DE LA SALIDA. CARGA. La salida del I-42 se realiza mediante un relé, lo cual posibilita la admisión de cualquier carga que no supere los 5A. De consumo máximo. El relé dispone de tres terminales de salida. El normalmente abierto en reposo (NA), el normalmente cerrado en reposo( NC), y el común. El funcionamiento de este mecanismo es idéntico a un interruptor cuyos dos terminales serán el NA y el Común, si se desea que la salida se active cuando el sensor deje de recibir luz, o entre el NC y el común para realizar la función inversa. En el dibujode Conexión De La Salida se muestra el conexionado típico para un aparato con funcionamiento a 12V.C.C. Y para el funcionamiento a 220V.C.A. La instalación se realiza entre el común y el NA, donde el aparato o carga que se desea controlar se conectará mientras el sensor no perciba luz. Para realizar la función inversa sustituya en el conexionado el NA por el NC. UBICACION EXTERIOR DEL POTENCIOMETRO. Si desea extraer o cambiar el potenciómetro inserto en el módulo por otro exterior, primero desolde el que se encuentra en el circuito. Después, y como indica el dibujo, conexione el cableado entre el

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Ivรกn Pisa Dacosta

potenciรณmetro exterior y la pieza o jumper indicado como J1. Los potenciรณmetros deberรกn ser de tipo lineal y de 22K y el cable no deberรก superar los 30cm. I-42 CONEXIONADO GENERAL

CONEXION DE LA SALIDA. CARGA

www.cebek.com - sat@cebek.com

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

LDR C-2795 de CEBEK (en castellà)

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Gràfica de la resistència del LDR en funció de la il·luminació (extreta de les característiques del LDR C-2795)

Gràfica de la resistència del LDR en funció de la temperatura

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Característiques subministrades

Iván Pisa Dacosta

font

d’alimentació

Tensions

Font d’alimentació reciclada d’un ordinador sense ús del departament de tecnologia de l’INS Can Mas Tensions Cables Vermell i negre Groc i negre -

Tensió 5V 12V

Per poder utilitzar la font d’alimentació d’ordinador sense haver de tenir-la connectada a un ordinador s’ha de fer un curtcircuit que és connectant el cable verd amb el cable negre tal i com s’indica en la foto següent.

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

Característiques Autòmat

INS Can Mas

Dispositiu de Seguiment Solar

Iván Pisa Dacosta

10- Agraïments Aquest treball de recerca no podria haver estat elaborat sense la participació de: ·

En Jordi Polo i Mercader, llicenciat en Enginyeria Electrònica i Física, professor de tecnologia de l’INS Can Mas, per totes les seves hores, tant lectives com no lectives i el seu temps lliure, que ha dedicat a la tutorització d’aquest treball de recerca i la supervisió d’aquesta memòria. També pels ànims que m’ha anat transmetent al llarg de la realització d’aquest treball de recerca i per tots els coneixements que m’ha aportat i sense els quals no podria haver realitzat aquesta feina. A l’Adrián Antón Gonzálvez, company de classe ja que em va ajudar a realitzar el projecte de 1r de Batxillerat a partir del qual he pogut realitzar aquell treball. També agrair-li l’interès que ha mostrat per la feina que anava fent durant el procés de construcció d’aquest dispositiu. Al Departament de Tecnologia de l’INS Can Mas, per deixar-me utilitzar les seves instal·lacions per dur a terme aquest treball de recerca, per aprovar la proposta inicial que vaig entregar i per demostrar interès pel treball que he anat utilitzant. A la meva família per totes les forces que m’han donat per poder dur a terme aquest treball i per interessar-se per la meva feina tant a casa com al taller.

INS Can Mas