“PANEL SEGUIDOR DE LUZ SOLAR”

Carrera: Ingeniería de Telecomunicaciones.Universitarios: José Victor Zaconeta Flores.

Marco Antonio Gálvez Rodríguez.Docente Guía: Ing. Aldo Arano Suarez.

1. Introducción:

El proyecto que se realizó es para reforzar los conocimientos técnicos y teóricos adquiridos en las materias de: Ingeniería de Control, Electrónica II, y llevarlos a la parte práctica.

Viendo la necesidad de nuevas formas de aprovechar los recursos naturales como ser el viento, la luz, el agua, para producir y generar energía eléctrica sin el uso de combustibles fósiles o agentes contaminantes que dañen el medio ambiente, hoy en día se utilizan aplicaciones que la tecnología nos permite, para el máximo aprovechamiento de dichos recursos.

Los paneles solares generalmente están orientados hacia el norte para la captación de los rayos solares durante todo el día, sin embargo no se aprovecha la incidencia total de los rayos solares desde las primeras horas del día hasta las últimas horas, esto es debido a que los paneles solares se encuentran estáticos. Esto constituye un problema en el aprovechamiento eficiente de los paneles solares.

2. FORMULACION DEL PROBLEMA. 

¿Como optimizar el aprovechamiento de la energía solar en paneles solares por medio de conocimientos adquiridos de forma teórica y aplicarlos de forma práctica, implementando un panel seguidor de luz solar, sin contar con los ambientes y materiales adecuados que un laboratorio debe tener?

3. OBJETIVOS.

3.1. OBJETIVO GENERAL.

Implementar un prototipo de un panel seguidor de luz solar, aplicando la teoría de ingeniería de control con la base de materias ya cursadas como ser electrónica II.

• 3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.Diseñar un prototipo de un panel seguidor de luz solar aplicando la teoría de la materia Ingeniería de control.

Simular el funcionamiento de un panel seguidor de luz solar en el software de desarrollo electrónico Proteuss 7 Professional.

Construir el prototipo de un panel seguidor de luz solar.

4. MARCO TEÓRICO.

Sistemas de control en lazo cerrado

CONTROLADOR ACTUADOR PLANTA

SENSOR

PERTURBACIONES

Sistemas de control en lazo abierto

CONTROLADOR ACTUADOR PLANTA

PERTURBACIONES

Amplificador operacional: Es un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia)

Vout = G·(V+ − V−)

Forma lineal: Amplificadores de audio y sonido.

Forma no lineal: Comparador.

Transistores: El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor.

Puente H.- .- Un Puente H o Puente en H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica . Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a partir de componentes discretos.

5. MARCO PRÁCTICO.

5.1. INTRODUCCIÓN.En el siguiente punto

tocaremos el diseño del diagrama de bloques del panel seguidor de luz solar, el diseño

del circuito, la simulación del circuito y su implementación.

Lo más importante que debemos considerar en este proyecto es que no vamos a presentar un circuito que permita movilizar estructuras de cientos de kilos y que sea capaz de orientar conjuntos de paneles de varios metros cuadrados. Lo que haremos será una aplicación básica para aprender primero de qué se trata y cómo funciona uno de estos sistemas para luego sí comenzar a pensar en grandes plataformas.

Diagrama del puente H con el circuito de detección de luz.-

El circuito integrado que utilizamos para el funcionamiento del circuito de detección de luz por medio de los LDRs, es el de 2 amplificadores operacionales en la forma y configuración de “Comparadores”, el circuito integrado que se utilizó fue el LM324.

Circuito integrado LM324

Este es un integrado que tiene 4 amplificadores operacionales 2 inversores y 2 no inversores, es muy útil porque como sabemos los amplificadores operacionales

funcionan con fuente simétrica pero este modelo hace que esa necesidad que tenían los amplificadores no se utilice

simplificando el armado de nuestro circuito.

Una vez realizado e implementado este proyecto, vimos que este tipo de sistema se puede aplicar de una manera que optimizaría la funcionalidad de los paneles solares, haciendo que el rango de movimiento de estos se incremente en la incidencia que tiene la luz sobre ellos.

Una vez identificado el problema, se procedió al diseño, simulación e implementación del PANEL SEGUIDOR DE LUZ SOLAR. Su funcionamiento lo describiremos a continuación:

5.2. Identificación del diagrama de bloques

PERTURBACIONES

CONTROLADOR

LM 324

ACTUADOR

C.I. L293D

PLANTA

MOTOR

SENSOR

LDR

POSICIÓN DESEADA

POSICIÓN ACTUAL

PERTURBACIONES:

•Otros tipos de iluminación que no pertenezca al sol.•Falla del motor. •Falla de algún componente electrónico.

5.3. CIRCUITO DEL PROTOTIPO

CONTROLADOR

Amplificador Operacional Comparador

3

21

411

U1:A

LM324

49%

RV1

1k

R11k

9V

R2

1k1

2

LDR1TORCH_LDR

9V

ComparadorEsta es una aplicación sin la retroalimentación. Compara entre las dos entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles lógicos.

Viendo la necesidad del uso de puentes H para controlar el giro de los motores se vio que lo más óptimo es utilizar como actuador el circuito integrado L293D, el cual tiene internamente 2 puentes H.

L293DACTUADOR

Para nuestro proyecto se necesita 2 motores DC con un sistema de engranajes que ayuda a aumentar la potencia del motor. Estos son nuestra planta.PLANTA

5.4. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO

3

21

411

U1:A

LM324

R61K

9V

12

LDR1TORCH_LDRR(3)=50K

R7

1K

9V

9V

1%

RV1

100K

3

21

411

U2:A

LM324

12

LDR2TORCH_LDRR(3)=50K

R10

1k

9V

9V

Universitarios: José Victor Zaconeta Flores, Marco Antonio Gálvez Rodriguez

Materia: Ingeniería de Control

Docente: Ing. Aldo Arano

IN12 OUT1 3

OUT2 6

OUT3 11

OUT4 14

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GND GND

U3

L293D

5V9V

9V

5

67

411

U1:B

LM324

10

98

411

U1:C

LM324

12

LDR3TORCH_LDR

12

LDR4TORCH_LDR

9V

9V

9V

2%

RV2100K

R5

1K

9V

R8

1K

R91K

9V9V

5.5. CONSTRUCCIÓN O IMPLANTACIÓN DEL PROTOTIPOMotores Utilizados en la

implementación:2 motores con sistema de

engranajes.

Motor 1 Motor 2

Motor 1: Este cumple la función de moverse 360º sobre el eje Z para poder determinar la posición de la salida del sol y con una base circular sostener al motor 2.

Motor 2 : Este cumple la función de moverse 180º sobre el eje Y para seguir la trayectoria del sol desde el alba hasta el ocaso.

Circuito implementado con puentes H , Amplificadores operacionales y los 2 motores:

 

Circuito Circuito mas motores

Disposición de los LDR en el domo (Motor 1) y en los brazos del Motor 2.

Domo (Motor 1) Brazos del Motor 2

Circuito implementado y en funcionamiento con resultados óptimos.

6. CONCLUSIONESSe logró diseñar un prototipo de

un panel seguidor de luz solar aplicando la teoría de la materia ingeniería de control.

Se simulo con éxito el funcionamiento de un panel seguidor de luz solar en el software de desarrollo electrónico Proteuss 7 Professional.

Se construyó el prototipo y se puso en funcionamiento con resultados óptimos del panel seguidor de luz solar.

Se pudo llegar a los resultados esperados en cuanto al buen funcionamiento de este proyecto utilizando materiales de fácil acceso, sobrellevando los problemas que se presentaron durante el desarrollo del “Panel seguidor de luz solar” ya que la Universidad no cuenta con las instalaciones adecuadas de un laboratorio.

7. BIBLIOGRAFÍA.

[1] Ingeniería de Control Moderna, Katsuhiko Ogata, 3ra, Edición

[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_de_dispositivo

[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Regulador [4] h

ttp://es.wikipedia.org/wiki/Puente_H_(electr%C3%B3nica)

[5]http://www.neoteo.com/proyecto-girasol-orientando-un-panel-solar

8. ANEXOS

GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!