SunFollower Sprint 1 – Zagadnienia teoretyczne

Spis treści Podążanie za słońcem – po co to wszystko ? ………….3 Algorytm – gdzie aktualnie mamy Słońce ………………4 Czujniki i obliczenia – IRIS 2,4 GHz „Crossbow” ………7 Serwomechanizmy – Ożywianie układu …………… Bibliografia ……………..…………………………………11

Od wieków ludzie starali się określać pozycję słońca, na jego podstawie tworzono mity i czczono jako bóstwa. W dzisiejszych czasach ludzie nie wierzą już w mity, ale na pewno uważają je za jednego z bogów – Energii. Ludzkość rozwijając technologię znalazła sposób, aby znów posilić się naturą. Energia słoneczna, jest wykorzystywana już na co dzień do ogrzewania wielu domów i placówek. Podążanie za słońcem – po co to wszystko? Cel jest jeden, pozyskać jak najwięcej energii. Jednak aby to osiągnąć potrzebne są precyzyjne systemy śledzenia słońca. Im lepszy kolektor tym lepsza jest potrzebna dokładność systemu. Aby osiągnąć nasz cel skierowaliśmy się do dwóch metod – jedna znana od wieków, algorytm wyznaczający pozycję Słońca na podstawie danych geograficznych i czasu. Druga metoda to zautomatyzowany system sensoryczny, samodzielnie wykrywający jego położenie.

Algorytm – gdzie aktualnie mamy Słońce ? Istnieją dwie dziedziny algorytmów, pierwszy określa dokładny czas na podstawie pozycji słońca. Drugi natomiast, który jest dla nas zarazem bardziej przydatny określa dokładną pozycję Słońca w zmiennych biegunowych. Obraz po prawej prezentuje jak w ciągu roku zmienia się pozycja Słońca względem jednego miejsca obserwatora. Dzieje się tak ponieważ osie ziemi są przekrzywione w stosunku do słońca o 23,5 stopnia. Nasz algorytm ma za zadanie określić dokładną pozycję słońca na podstawie czasu i położenia geograficznego

Algorytm – gdzie aktualnie mamy Słońce Zaimplementowany przez nas algorytm jest w stanie wyliczyć, azymut i kąt nachylenia w stosunku do zenitu. Są to dwie najważniejsze dla nas wartości Na podstawie, których będziemy wstanie przemieścić czujnik w odpowiednie miejsce w poszukiwaniu źródła światła.

Algorytm – gdzie aktualnie mamy Słońce Jak działa algorytm ? Na podstawie danych odczytanych z GPS’a w tym również czasu i daty, obliczany jest azymut i kąt nachylenia do zenitu. Algorytm zakłada, że ciało niebieskie jakim jest słońce, na widnokręgu porusza się po elipsie zależnej od aktualnego czasu, natomiast miejsce geograficzne modyfikuje kąt nachylenia tejże elipsy

Czujniki i obliczenia – IRIS 2,4 GHz „Crossbow” Aby móc wykorzystać algorytm potrzebna jest moc obliczeniowa. W tym przypadku użyty zostanie układ scalony IRIS firmy Crossbow, a dokładniej ATmega Dająca nam możliwość wykonywania obliczeń bezpośrednio po zaprogramowaniu na układzie. Algorytm używa liczb zmiennoprzecinkowych, GPS natomiast zwraca znaki ASCII w standardzie NMEA. Dlatego też w projekcie zostanie użyty dodatkowy komponent koprocesor uM-FPU V3.1. Daje on możliwość przetwarzania zarówno liczb zmienno przecinkowych jak i obsługę zmiennych tekstowych. Skróci to tym samym okres prac nad powiązaniem softwaru z hardwarem.

Czujniki i obliczenia – IRIS 2,4 GHz „Crossbow” Czujnikiem którego użyjemy jest czujnik światła TLS2550 znajdujący się na module MTS400. Składa się on z 2 fotodiod dających nam informację o zakresie natężenia źródła światła. Światło pada na czujnik, ten natomiast za pomocą ADC konwertuje sygnał na 12 bitową informację, którą dalej możemy wykorzystać do kierowania układem motorycznym.

Serwomechanizmy – Ożywianie układu O ile temat wykrywania położenia słońca został już określony, układ musi mieć jeszcze możliwość przemieszczenia się w zadanym kierunku. Koncepcja prosta, należy znaleźć urządzenie, które pozwoli naszym czujnikom poruszać się w kierunkach azymutu i elewacji. Rozwiązanie ? Dwa serwomechanizmy, jeden poruszający układem w górę i w dół, drugi obracający całością układu

Serwomechanizmy – Ożywianie układu W projekcie zostaną użyte serwomechanizmy firmy TowerPro. Są to podwójnie łożyskowane Serwa modelu SG Charakterystyka : Moment : 5,2 kg (4,8V) ; 6,5 kg (6V) Prędkość : 0,2 sek. (4,8V) ; 0,16 sek. (6V) Wymiary : 40 x 20 x 36,5 mm Waga : 48 g Zastosowanie : Samoloty, Auta 1:10 i 1:8, Łodzie

Serwomechanizmy – Ożywianie układu Jak to będzie działać ? Serwomechanizmy są podłączane przez trzy kabelki „+” i „-”,które zostaną podłączone do źródła prądu oraz „PWM”, dzięki któremu możliwe jest sterowanie obrotem mechanizmu o zadany kąt. Co dalej ? Układ MDA100 firmy Crossbow, ma możliwość sterowania wyjściem PWM, czyli Pulse Width Modulation. Dla nas oznacza to możliwość zaimplementowania oprogramowania, które zależnie od potrzeb, będzie generowało impulsy tak, by oba mechanizmy, kierowały się w zadanym kierunku.