Construção da parte eletrônica

Placa de Circuito Impresso

 A placa de circuito impresso foi projetada para interfacear o software e o painel solar funcionando de forma bilateral, que é a comunicação indo e vindo. Os comandos provenientes do software são transmitidos através do microcontrolador e comandam o motor que posiciona o painel fotovoltaico. Também por intermédio do mesmo os três sensores do painel solar informam ao software, quanto à presença ou não de luz e também a posição para onde a luz é mais intensa.

Os componentes utilizados no projeto eletrônico são: Capacitores, diodo, foto-diodo, microcontrolador, regulador de tensão, resistor e transistor.

            Capacitores

    O capacitor é um dispositivo que possui dois terminais, sendo um positivo e o outro negativo, que são separados por um dielétrico, que é um material isolante, o mesmo tem como função o armazenamento de carga na forma de campo elétrico. Os Capacitores servem de filtro baixa freqüência, deixando passar apenas as altas freqüências. O Capacitor possue um dispositivo de segurança interno, esse dispositivo é responsável por interromper a passagem de corrente em caso de sobrecarga Utilizamos os capacitores para dar suporte às pilhas recarregáveis no armazenamento de cargas.

         Diodo

         O diodo é um componente cuja característica semicondutora faz com que a corrente flua com baixa resistência em um sentido e com alta resistência no sentido oposto, ou seja, apresenta dois tipos de comportamento dentro de um mesmo circuito. O diodo irá auxiliar na condução da carga gerada durante o dia até as baterias recarregáveis, mas irá impedir que esta carga passe das baterias para o painel solar durante a noite, onde não existe a presença do Sol e o painel solar deixa de produzir energia elétrica e passa, então, a ser consumidor de energia.

           Foto diodo 

           O foto diodo é um diodo comum que possui uma janela translucida que permite a passagem de luz e a incidência da mesma na junção PN. Todos os diodos possuem uma altíssima resistência quando polarizados reversamente. O foto diodo difere dos diodos comuns pelo fato de que, quando iluminados com a freqüência correta eles reduzem drasticamente esta resistência.

       Microcontrolador

       O microcontrolador é um circuito integrado com praticamente todos os componentes e funções similares a de um, computador, o que difere o mesmo dos computadores é que ele é programado para processar funções especifico que são embutidos no interior de algum dispositivo, sendo assim, um controlador embutido. No painel solar ALPHA, o microcontrolador é responsável por todos os comandos do sistema.

       Regulador de tensão

    O regulador de tensão é um dispositivo que tem como função a manutenção da tensão de saída de um circuito elétrico. Assim, utilizamos o regulador de tensão para garantir que a tensão de saída seja sempre igual a 5 Volts, independente do valor da tensão de entrada. A falha desse dispositivo acarreta no aumento da tensão, podendo dessa forma a queima dos componentes do sistema.

     Resistor

       Os resistores são elementos que apresentam resistência à passagem de Corrente. Quanto maior for a resistência elétrica, menor é a passagem de corrente elétrica por um condutor. Utilizamos o resistor do tipo variável logo seu objetivo é realizar a calibração da corrente.

         A resistência elétrica é medida em Ohms e a sua relação com a corrente elétrica é dada pela equação:

                                                         R=V/I                                                           (1)

   R é o valor da resistência elétrica (Ohms);

   V é a diferença de potencial (Volts);

   I é a corrente elétrica (Ampère).

     O LDR é um resistor que depende de luz, ou seja, a sua resistência elétrica irá variar linearmente com a presença da luz. Quanto maior for a incidência de energia luminosa sobre ele menor será a sua resistência. Sendo assim, podemos utilizá-lo como um sensor que irá corrigir a posição do painel solar de acordo com o movimento do sol durante o dia.

   Transitor

         O transistor é responsável pelo controle de alimentação do motor. Permite o controle da corrente, podem ser amplificadores e interruptores de sinais elétricos, é formado por uma estrutura de semicondutores. O nome vem de transferência de resistência.

Materiais

A escolha dos materiais foi feita através de uma rigorosa seleção, no qual foi considerado como objetivos principais: o baixo custo, a máxima eficiência e principalmente desenvolver um projeto sustentável. Cada material é responsável por funções especificas que colaboram para o melhor funcionamento possível do painel solar ALPHA.

     Placa fotovoltaica

A placa é constituída de células fotovoltaicas que funcionam através do efeito da radiação solar sobre semicondutores. Um dos materiais mais adequados para a conversão da radiação solar em energia elétrica é o silício, que é um material semicondutor e muito abundante na natureza. Os semicondutores são constituídos por elétrons, que são excitados através da presença da luz produzindo o efeito fotovoltaico. O painel fotovoltaico policristalino possui uma potencia de 5 watts.

 Servo Motor

O desempenho do painel fotovoltaico depende bastante do motor no qual se utiliza, a escolha do servo motor foi feita a partir das necessidades que o painel precisava para ter um bom rendimento. O servo motor é um dispositivo que permite maior controle, apresentando assim um movimento proporcional ao comando, diferentes dos outros milhares de motores que existem no mercado, o servo motor permite também o controle de torque no eixo, sendo assim o mesmo apresenta uma precisão quanto a posição. O servo motor possui liberdade de até cerca de 180º. O servo motor está acoplado a um eixo que atravessa o painel fotovoltaico, é através deste eixo que o painel se movimenta. Esse dispositivo funciona em conjunto com sensores de luz, mais conhecidos como resistor dependente de luz (LDR), esses sensores na ausência de luz aumentam sua resistência e através dessa identificação que o motor é acionado e assim capta a luz solar. 

 

Painel Solar

O sistema de funcionamento acontece através de um motor de passo (com um passo muito pequeno e um torque grande), que movimenta um parafuso sem fim que está acoplado ao painel solar, fazendo este se movimentar. O movimento do painel solar é quase imperceptível devido ao pequeno passo do motor. O painel se movimenta de acordo com a posição do Sol.