Fotovoltaico: inseguitore solare – prima parte

Come promesso nel mio precedente articolo ho inizia con questo una serie di articoli dedicati alla costruzione del mio inseguitore solare.

Servo inseguitore assemblato

Qualche anno fa in una fiera di settore ho acquistato per pochi euro un pannello solare ibrido da 16W, la prima idea è stata di utilizzarlo per accumulare energia con cui alimentare l’impanto luci del giardino; la seconda idea è arrivata a pochi minuti di distanza dalla prima:

Perchè non impostare il pannello solare in modo che riesca ad avere il massimo dell’irraggiamento per tutta la giornata?

Pannello solare ibrido

La risposta è stata rapida, ti occorre un inseguitore solare: un sistema elettro-meccanici in grado di verificare la posizione del sole e orientare il pannello fotovoltaico nella direzione di massio irraggiamento.
Il concetto su cui si basa è molto più semplice di quello che puoi pensare e ne prossimi articoli vedrai la parte elettronica all’opera.

Iniziamo dalla meccanica

Il sole durante la giornata percorre un giro completo intorno alla terra, so he questo già lo sapevi, e forse sai anche che il tempo in cui è visibile è di circa 12 ore, un po’ meno se consideriamo le stagioni e l’inclinazione della terra, ma non voglio addentrarmi nella giografia astonomica in questo articolo.
Tornando al sole possiamo teorizzare che compia una traettoria di 180° (semicerchio) da est , ove sorge, ad ovest, ove tramonta, con una inclinazione verso sud, considerando il nostro emisfero:

Traettoria solare

Traettoria solare

Non essendo la terra piatta, come rappresentata nel disegno sopra, ma sferica non sarà sempre possibile seguire il movimento del sole lungo il suo percorso per 180°, l’angolo di escursione sarà inferiore, io ho calcolato alla mia latitudine che un angolo di 120° è più che sufficente a inseguire il sole per gran parte della giornata.
Una cosa informazione utile puoi ricavarla dall’illustrazione: il pannello va inclinato verso sud.

Vorrei fare una precisazione su quanto stai per realizzare, gli inseguitori solari sono classificati in funzione della libertà degli assi su cui si muovono, quello che io ho realizzato e che puoi realizzare seguendo la mia spiegazione è un inseguitore solare ad un solo grado di libertà, ossia si muove solo lungo un asse EST-OVEST, non modifica la sua inclunazone rispetto alla variazione di inclinazione del sole durante l’anno; l’inclinazione resterà fissa, al massimo potrai variarla manualmente, ti mostrerò come durante la realizzazione meccanica.
Conclusa la digressione astronomica, torniamo al servo.

Il Servomotore

Si tratta di una scatola contenente parti meccaniche ed elettriche in grado di:

  1. far ruotare un albero in alluminio da 6mm;
  2. fermare il movimento all’angolazione corretta, per evitare la rottura meccanica;
  3. trasferire il movimento ad un braccio o leva che sposta fisicamente il pannello;
  4. incrementare la forza di spinta a scapito della velocità

Il concetto su cui si basa un servomotore lo puoi leggere in questo articolo, se non lo hai già fatto; vediamo come funziona quello che potrai realizzare per il tuo inseguitore solare:

utilizza un motoriduttore cioè un motore la cui meccanica è già modificata per trasformare la velocità di rotazione in potenza grazie alla trasmissione del movimento a ingranaggi con rapporti differenti;
a questo aggingi un ulteriore rapporto che trsferisce tutta la potenza sviluppata ad un alberino da 6mm in alluminio, io ho acquistato questi ingranaggi in un negozio di modellismo.

Meccanica servo per inseguitore solare

fissa all’estremità esterna dell’alberino un braccio o leva, ti serve per trasferisce il movimento al pannello:

Servo inseguitore assemblato

mentre sul retro dello stesso fissa un cilindro di alluminio che agisce sui due contatti di finecorsa: superiore ed inferiore:

Meccanica servo per inseguitore il finecorsa

I finecorsa puoi realizzarli con due semplici iterrittori a leva, normalmente chiusi (NC) in modo che in condizioni normali, con il clindro che non tocca nessun interruttore avrai la conduzione dall’alimentazione verso il motore, quando uno dei due interruttori viene premuto interrompe tale conduzione ed è necessario invertire il polo positivo con quello negativo causando la rotazione inversa e l’allontanamento del cilindro di finecorsa dall’interruttore. Al raggiungimento dell’altro interruttore il circuito si interrompe nuovamente e dovrai invertire i contatti.

Per darti un’idea di come funziona questo sistema ho realizzato un video:

Buon lavoro.

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2 comments

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    • Matteo- Roma on 8 aprile 2012 at 23:03
    • Reply

    Buona sera,
    scorrendo sul web ho trovato il suo sito molto interessante, ed è per questo che mi permetto di inviare questa email con la speranza che mi possa dare qualche aiuto.
    Ho una fotocamera bridge non predisposta per lo scatto in remoto di fotografie, Fujifilm S3300 e mi appassionano le foto fatte con la tecnica del time lapse( scatti fatti nel tempo per visualizzare fenomeni lenti…fiori che sbocciano…nuvole..fasi lunari…ecc) e il mio problema è che mi servirebbe un comando per lo scatto del pulsante della fotocamera che dovrebbe essere azionato da un timer intervallometro commerciale che già possiedo.
    Chiedevo quindi qualche idea su come realizzare in modo semplice un braccetto mosso cpn un servomotore del tipo usato dai modellisti di aerei (4,5 -6 volts) con una cammes a L, che al comando del timer, facendo un giro di 90° vada a premere sul pulsante di scatto della fotocamera stessa ritornando quindi in posizione di partenza.
    Su questo suo sito per l’inseguitore solare avrei bisogno penso ad un congegno simile ma con il braccetto più corto e con il sevomotore funzionante per un giro con ritorno al punto iniziale: per questo mi rivolgo a lei che sicuramente avrà conoscenze e preparazione maggiori delle mie in campo di automazioni da applicare alla macchina fotografica. Con la proposta di” Arduino Uno” sono troppo a terra per potere sfruttare il sistema e non saprei praticamente dove mettere le mani per collegare il servomotorino o passo passo.
    In attesa, ringrazio anticipatamente.
    Matteo
    Roma

    1. Ciao Matteo,
      grazie per avermi scritto.
      Se ho ben inteso il to problema è che devi simulare la pressione dello scatto con un servo, per questo Arduino è ideale, se cerchi nel sito il primo tutoial su Arduino e i servo troverai un codice già pronto per far ruotare il servo di quanti gradi desideri e soli 3 cavi da collegare (+,- e segnale) lo sketch è semplicissimo e se hai bisogno di aiuto sono a disposizione.
      Per quanto riguarda il ritorno al punto di partenza l’inseguitore solare torna da solo al punto di partenza all’alba del giorno successivo, non è l’elettronica ma il sole stesso che fa tutto.
      Se non vuoi costruirti un servo come quello mostrato puoi provare con il motore del tergicristanno di un auto adeguatamente forte e che nella rotazione ritorna al punto di partenza dopo un giro, dovrai gestire elettricamente i tempi.

      Spero di aver interpretato la tua necessità.

      Mauro

  1. […] prima fase del montaggio riguarda il servomotore, io l’ho fissato con delle staffe di alluminio e delle viti da 8mm alla struttura in ferro: […]

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