(INSEGUITORE SOLARE CON ARDUINO)

ALUNNO: ZHOU YILIANG ANNO SCOLASTICO: 2012/2013

Posizionamento pannello Il panello solare deve

essere: • posizionato verso sud,

l’inclinazione dei panelli fotovoltaici rispetto al piano di terra coincide con la latitudine del luogo che per noi è Milano. (45.469 N)

• Seguire il ‘‘moto apparente del sole’’

IL GIORNO • Giorno: Un giro completo della Terra su se stessa e cioè, per definizione, ad un

giorno. Si tratta di un termine generico, legato al suddetto periodo di rotazione della Terra.

• Giorno siderale o sidereo: • Il giorno sidereo è il tempo che intercorre tra due passaggi consecutivi della

medesima stella al meridiano di un determinato luogo terrestre e ha una durata di 23 ore 56 minuti e 4,0905 secondi. Esso è il periodo del moto diurno di rotazione della sfera celeste, nonché del moto di rotazione della Terra rispetto alla posizione media delle stelle visibili. È quindi influenzato nella sua durata solo da due fattori:

• • un lentissimo allungamento dovuto all'interazione delle maree con la Luna;

• • oscillazioni irregolari dovute a variazioni della distribuzione di masse della Terra, ad esempio per lo scioglimento stagionale di masse di ghiaccio alle alte latitudini

• Il giorno è convenzionalmente diviso in 5 fasi: • • 00.00 - 05.00: Alba • • 05.00 - 09.00: Mattino • • 09.00 - 17.00: Giorno • • 17.00 - 21.00: Sera • • 21.00 - 24.00: Notte

L’ALTEZZA DEL SOLE • L'ALTEZZA DEL SOLE è l'angolo

che si misura verticalmente sopra l'orizzonte fra questo ed il Sole stesso. Questa varia durante l'anno a causa dell'INCLINAZIONE TERRESTRE , raggiungendo il massimo al solstizio d'estate ed il minimo al solstizio d'inverno(+ o – 23,5’).

IL MEZZOGIORNO VERO • Il mezzogiorno è la dodicesima ora della giornata nel fuso

orario di riferimento, e separa il mattino dal pomeriggio, è il momento in cui sole si trova al culminazione.

• La variazione del mezzogiorno dipende da 2 fattori: • 1)Il piano dell’equatore non è lo stesso piano dell’orbita della

Terra attorno al sole. • 2)L’orbita della Terra attorno al sole è un’ellisse e non un

cerchio.

EQUAZIONE DEL TEMPO • equazione del tempo ed è la conseguenza dell'azione

combinata tra l'inclinazione dell'asse e l'eccentricità dell'orbita dellaTerra. La rappresentazione visiva di questa equazione è l'analemma o con altro nome lemniscata, quando la sinusoide si chiude formando un otto

INSEGUITORE SOLARE

Il nostro inseguitore solare è composto da: • Scheda Arduino • RTC • Trasduttore ottico • Motore • Pannello fotovoltaico

IL CREATORE DELL’ARDUINO • Massimo Banzi, cofondatore

di Arduino, piattaforma hardware open source è oggi imprenditore di fama internazionale, vive a Lugano ma è sempre in giro per il mondo, per il suo lavoro e come speaker in eventi internazionali.

• E’ nato a Monza, si è diplomato a Desio. Ma non è stato facile averlo come ospite per un giorno in Brianza.

• Sulla rivista CheFuturo! Banzi si presenta così.

• “Sono un maker cresciuto giocando con i circuiti elettronici, tanto da maneggiare il mio primo saldatore all’età di 12 anni. Nel 2005 ho fondato il progetto Arduino, la scheda a microcontroller open source made in Italy che viene utilizzato dai creativi di tutto il mondo. Sono stato professore associato all’Interaction Design Institute di Ivrea, al CIID di Copenhagen. Ora insegno alla SUPSI di Lugano”.

SCHEDA ARDUINO • I componenti principali sono: un

microcontrollore, un oscillatore a cristallo, un integrato per interfaccia usb, un regolatore di tensione. Essa contiene inoltre dei Led e un pulsante di reset per riavviare il programma caricato all’interno del microcontrollore:l’ATmega 328, con 28 piedini,che rappresenta una CPU,

• cioè una il microprocessore che acquisisce e elabora i dati memorizzandoli nella RAM. Nel microprocessore c’è anche una parte chiamata ingresso-uscita costituita dai dispositivi che servono per collegare il microcontrollore ai piedini di uscita della scheda. Infine nel microcontrollore c’è un circuito chiamato UART,che è interfaccia per collegare il microprocessore all’integrato esterno che si collega alla porta USB.

IL CODICE BINARIO • ll sistema numerico

binario. E’ un sistema numerico posizionale in base 2. Utilizza due soli simboli, di solito indicati con 0 e 1, invece delle 10 cifre utilizzate dal sistema numerico decimale. I numeri espressi nel sistema numerico binario sono chiamati numeri binari.

IL CODICE GRAY • Un codice Gray, o codice di Gray,

è un codice binario a lunghezza fissa. Si possono usare codici di Gray di tutte le lunghezze: il codice di lunghezza s è costituito da tutte le sequenze di s bit e consente di rappresentare tutti gli interi da 0 a 2^s − 1.

• Il codice Gray ha il vantaggio di minimizzare gli errori di trasmissione cambiando 1 bit alla volta

CONVERSIONE G TO B

TRASDUTTORE OTTICO • trasduttore ottico a riflessione è costituito da

un diodo Led che emette luce infrarossa non visibile Se il raggio di luce viene riflesso il sensore produce un livello logico 1, l’insieme di 8 sensori rappresenta un numero binario a 256 valori diversi che sono le posizioni angolari dell’encoder assoluto. Questo codice è Gray che dev’essere convertito in codice binario, per questo è necessario un programma di conversione realizzato con Arduino.

LA RIFLESSIONE

RTC • Un real-time clock (RTC), orologio in

tempo reale, è un dispositivo con funzione di orologio, solitamente costituito da un processore a circuito integrato specializzato per questa funzione, il quale conteggia il tempo reale (anno, mese, giorno, ore, minuti e secondi) anche quando l'utilizzatore viene spento.

IL PANNELLO FOTOVOLTAICO • Il pannello fotovoltaico, chiamato anche modulo

fotovoltaico è un particolare tipo di pannello solare che ha la capacità di generare corrente elettrica quando viene esposto alla luce del Sole. Questa è anche la principale caratteristica che lo differenzia dal pannello solare termico che serve invece per produrre acqua calda a scopo sanitario ( igiene personale o lavaggio delle stoviglie ) o per il riscaldamento.

Di moduli fotovoltaici ne esistono principalmente di tre tipi: -PANNELLI FOTOVOLTAICI IN SILICIO AMORFO: Il modulo fotovoltaico più economico, ma anche quello con il minor rendimento e, purtroppo, anche soggetto ad un degrado del rendimento nel tempo.

- PANNELLI FOTOVOLTAICI IN SILICIO MULTICRISTALLINO O MONOCRISTALLINO: Queste due tipologie di moduli fotovoltaici appaiono esteticamente come tante celle quadrate, o rettangolari, affiancate sotto una lastra di vetro in una cornice di alluminio. In pratica il modulo fotovoltaico è composto da circa 30-70 celle fotovoltaiche singole affiancate, elettricamente unite e fissate attraverso particolari materiali ad una o più lastre di vetro in una cornice normalmente in alluminio, al fine di dare al tutto una certa robustezza, maneggiabilità, ed ovviamente isolamento dagli agenti atmosferici. Il rendimento globale di un pannello solare in silicio monocristallino è di circa il 13-17 %, mentre quello di un pannello solare in silicio multicristallino è di circa il 12-14 %.

SILICIO • Il silicio è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha

come simbolo Si e come numero atomico il 14. Un semimetallo tetravalente, il silicio è meno reattivo del suo analogo chimico, il carbonio. È il secondo elemento per abbondanza nella crosta terrestre dopo l'ossigeno, componendone il 27,7% del peso

• Il silicio elementare trasmette più del 95% di tutte le lunghezze d'onda della luce infrarossa.

• Il silicio è alla base di tutti i silicati, minerali formati da silicio e ossigeno più altri elementi in forma ionica. I silicati sono contenuti nei magmi e, per la struttura tetraedrica della silice, il magma diventa più viscoso, e capace di trattenere maggiori quantità di gas.

Applicazione: -è un materiale refrattario usato nella produzione di materiali ad altet

emperature, e i silicati sono impiegati nella fabbricazione di smalti e terraglie.

- l silicio idrogenato amorfo si è mostrato promettente per la produzione di celle solari e apparati elettronici a basso costo.

- E’ l’elemento base per la costruzione di tutti i dispositivi elettronici

IL DROGAGGIO DEL SILICIO • Il silicio ultrapuro è un semiconduttore intrinseco (o

puro) e può essere drogato con arsenico, fosforo, gallio o boro per renderlo più conduttivo e utilizzarlo in transistor, pannelli solari o celle solari (solar cells), e altre apparecchiature a semiconduttori, che sono utilizzate in elettronica e altre applicazioni ad alta tecnologia. Esistono due tipi di drogaggio legati al silicio che permettono di dare eccesso di elettroni alla banda di conduzione (semiconduttore di tipo n) o lacune di elettroni alla banda di valenza (semiconduttore di tipo p).