Nachführung eines Photovoltaik Panels mithilfe eines Microcontrollers

Entwicklung einer Steuerung zur Nachführung eines Photovoltaik Panels, sowie der Bau einer Versuchsa

Zu Beginn des Projektes wurde überlegt wie der Bewegungsapparat realisiert werden soll. Ein Gehäuse, das unter dem Panel sitzt beherbergt die Steuerung, den Motor für die vertikale Achse, den Laderegler, sowie den Akku. An den vertikalen Motor wurde ein zweiter Motor für die horizontale Achse montiert, welcher direkt mit dem Solarpanel verbunden ist.

Die Photowiderstände die zur Erfassung des Sonnenstands selbst verantwortlich sind wurden an dem Panel montiert. Damit diese die korrekten Messwerte an die Streuung weitergeben können, sind diese auf einer kreuzförmigen Kunststoffhalterung montiert, welche bei falscher Ausrichtung Schatten auf die Sensoren wirft.

Für die Steuerung selbst wurde eine Platine gelayoutet und bestellt. Für die Fertigung wurde ein Bestückungsdruck, sowie Lötstopplack verwendet um die Korrosionsanfälligkeit der Leiterbahnen zu minimieren.

Als Microcontroller wurde der ATmega328 verwendet, welcher auf einem Arduino Nano verbaut ist. Dieser wurde ausgewählt, da er einer der energiesparendsten Controller der Arduino Serie ist und über ausrechend Ein- und Ausgänge verfügt, um das Projekt realisieren zu können. An diesen wurden über eine entsprechende Widerstandsbeschaltung die vier Lichtwiderstände angeschlossen, um den Sonnenstand erfassen zu können. Zur Interaktion mit dem Benutzer wurde ein zweizeiliges LCD Display eingeplant, welches über eine I2C Interface mit dem Microcontroller verbunden ist. Für Eingaben ist ein Encoder und ein Taster vorgesehen.

Um trotz Spannungsausfall eine korrekte Uhrzeit zu erhalten, wurde eine Real Time Clock über I2C angebunden. Zur Messung der Leistung des Panels kam ein Hall Sensor zur Strommessung zu Verwendung, sowie ein Spannungsteiler zur Spannungsmessung. Die Messdaten werden auf eine SD-Karte gespeichert, welche mit einem Adapter über SPI verbunden ist. Zur Ansteuerung der zwei Motoren sind PWM Ausgänge des Arduino Nano verwendet worden.

Schüler: Matthias Schön
Klasse: ET9.16b