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Universidade Federal de Minas Gerais
Escola de Engenharia
Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação
Desenvolvimento de um sistema de rastreamento
solar para placas fotovoltaicas de pequeno porte
Artur Costa Passos
Orientador: Prof. Dr. Víctor Costa da Silva Campos
Belo Horizonte, Novembro de 2019
Monografia
Desenvolvimento de um sistema de rastreamento solar para placas
fotovoltaicas de pequeno porte
Monografia submetida à banca examinadora designada pelo Colegiado Di-
dático do Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação
da Universidade Federal de Minas Gerais, como parte dos requisitos para
aprovação na disciplina Projeto Final de Curso II.
Belo Horizonte, Novembro de 2019
i
Resumo
Este projeto tem como objetivo mostrar o passo a passo, bem como os materiais
utilizados no desenvolvimento de uma estrutura (rastreador), que tem o propósito de
aumentar a quantidade de energia solar, convertida em energia elétrica, por meio de
uma placa fotovoltaica. A metodologia de rastreio, baseia se no uso de resistores
dependentes de luz (LDRs). As estruturas criadas e os esquemáticos das placas de
circuito impresso desenvolvidos neste projeto, são apresentados e explicados no texto.
Os resultados da quantidade de energia convertida com o rastreador versus quantidade
de energia convertida com a placa fixa são apresentados e discutidos no final do texto.
iii
Abstract
This project aims to show all the steps, as well as the materials used in the deve-
lopment of a structure (tracker), which has the purpose of to increasing the amount
of solar energy converted into electrical energy, by means of a photovoltaic plate. The
screening methodology is based on the use of light dependent resistors(LDRs). The
built structures and schematics of printed circuit boards developed in this project, are
presented and explained in the text. The results of the amount of energy converted with
the tracker versus the amount of energy converted with the fixed plate are presented
and discussed at the end of the text.
v
Agradecimentos
A Deus por ter me abençoado nesta caminhada, dado saúde e força para superar
as dificuldades.
Aos meus pais, pelo amor e incentivo. Por terem me apoiado sempre e ajudado a en-
frentar as diversas dificuldades que apareceram ao longo desta jornada. Aos familiares
e amigos por toda ajuda, incentivo e motivação.
Ao Prof. Dr. Victor pelos conselhos, instruções e apoio na realização deste projeto.
À UFMG e seu corpo docente por todo o conhecimento e aprendizado comparti-
lhado.
Sumário
Resumo i
Abstract iii
Agradecimentos v
Lista de Figuras x
1 Introdução 1
1.1 Motivação e Justificativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Objetivos do Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Local de Realização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 Estrutura da Monografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Base Teórica 5
2.1 O Sol como fonte energética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Energia Solar Fotovoltaica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Energia Solar Térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3 Energia Solar Heliotérmica, termossolar ou solar concentrada . . 6
2.2 Posição do Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 Altura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.2 Azimute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.3 Zenite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 O aproveitamento da energia solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.1 Direto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.2 Indireto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.3 Sistemas Passivos e Sistemas Ativos . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 Efeito fotovoltaico e seu aproveitamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.5 Revisão da Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.6 Resumo do Capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 Metodologia 13
3.1 Protótipo de rastreamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2 Estrutura Final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3 Instrumentação do Processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3.1 Alimentação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
vii
viii SUMÁRIO
3.3.2 Sensoriamento e Dispositivos de Controle . . . . . . . . . . . . . 18
3.3.3 Atuação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4 Controle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.5 Softwares Utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5.1 Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5.2 Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5.3 AutoCad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5.4 CorelDRAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5.5 Eagle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5.6 Fusion 360 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5.7 MatLab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.6 Desenvolvimento da Placa com o circuito lógico impresso . . . . . . . . 23
4 Resultados 29
4.1 Teste em sala escura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 A placa fixa e a placa com o rastreador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.1 Placa fixa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.2 Placa com rastreamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.2.3 Análise de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5 Conclusões 39
5.1 Considerações Finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Propostas de Continuidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Referências Bibliográficas 43
A Códigos implementados 45
A.1 Código para Controle - Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
A.2 Código para leitura e escrita dos dados - Processing . . . . . . . . . . . 47
A.3 Código para análise dos dados - MatLab . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
B Esquemático e circuito lógico da placa 49
C Dados coletados 53
Lista de Figuras
2.1 Representação de azimute e altura. Fonte: [1] . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Representação de um semicondutor PN evidenciando a junção PN adap-
tado de [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3 Malha de controle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1 Esquemático da estrutura mecânica de rastreio . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2 Protótipo da estrutura de rastreio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3 Protótipo do novo eixo proposto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.4 Protótipo do novo topo proposto para rastreio e suporte da placa foto-
voltaica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.5 Protótipo do novo suporte de eixo proposto . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.6 Protótipo da nova base proposta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.7 Protótipo Finalizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.8 Protótipo Finalizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.9 Disposição dos LDRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.10 Ponte de Wheatstone com o par de LDR para cada conjunto . . . . . . 20
3.11 Lugar das raízes em malha aberta do sistema da equação 3.4 . . . . . . 22
3.12 Segunda placa criada para este projeto. As abreviações Az e Al se refe-
rem aos dispositivos referentes ao controle de azimute e altura respecti-
vamente. Desta forma LDR AZ1 e LDR AZ2 são os LDRs para leitura
azimutal,LDR AL1 e LDR AL2 são os LDRs para leitura horizontal.
M-AL são os pinos do motor de movimentação de altura e M-AZ são
os pinos do motor de movimentação de azimute. E, por fim, <->AZ
se refere ao amplificador de instrumentação atuando no controle de azi-
mute e <->AL se refere ao amplificador de instrumentação atuando no
controle de altura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.13 Placa após a adaptação para acoplar a placa secundária . . . . . . . . . 27
3.14 Placa secundária para medir a tensão na saída das placas fotovoltaicas 28
3.15 Resultado da acoplagem das placas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.1 Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa fixa . . . . . . . . . 30
4.2 Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa fixa . . . . . . . . . 31
4.3 Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa com Rastreador . . 32
4.4 Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa com Rastreador . . 33
ix
x LISTA DE FIGURAS
4.5 Comparação entre as diferenças de potencial baseada nos dados colhi-
dos nos dias 13 e 14 de Novembro. O eixo das abcissas mostra a hora
da amostra e o eixo das ordenadas mostra o valor total da DDP nos
terminais da placa fotovoltaica naquele instante. . . . . . . . . . . . . . 35
4.6 Comparação entre as diferenças de potencial baseada nos dados colhi-
dos nos dias 16 e 17 de Novembro. O eixo das abcissas mostra a hora
da amostra e o eixo das ordenadas mostra o valor total da DDP nos
terminais da placa fotovoltaica naquele instante. . . . . . . . . . . . . . 36
5.1 Deformação causada na estrutura devido a exposição ao Sol. . . . . . . 40
5.2 Deformação causada na estrutura devido a exposição ao Sol. Como é
possível notar, como o lado que o motor fica preso ao suporte tem um
peso maior, com a exposição, a estrutura ficou deformada neste ponto. 40
A.1 Código implementado no Arduino. Os trechos "newval1 += 3.75;"e
"newval2 -= 0.25"são os fatores de correção citados no penúltimo pará-
grafo da seção 3.6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
A.2 Código implementado no Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
A.3 Código implementado no MatLab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
B.1 Esquemático da segunda placa criada para este projeto. . . . . . . . . . 49
B.2 Componentes do esquemático da segunda placa criada para este projeto. 50
B.3 Circuito da placa criada. Os LRDs estão enumerados como 1 e 11, 2 e 22,
3 e 33, 4 e 44 correspondendo aos terminais de ligação. Os pinos iniciados
por M1 fazem referência aos terminais de ligação do servo motor 1 e M2
fazem referência aos terminais de ligação do servo motor 2. Os Pinos
identificados por A0, A1, A2, D8, D9 e os terminados por ARD, são
terminais para ligação com os pinos do Arduino NANO. . . . . . . . . . 51
B.4 Esquemático da placa para coleta e redução da tensão produzida pelas
placas fotovoltaicas. Os resistores R1, R2, R3, R4, R5 e R6 têm valor
nominal de 10kΩ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
C.1 Primeira parte dos dados utilizados nas análises de desempenho . . . . 53
C.2 Segunda parte dos dados utilizados nas análises de desempenho . . . . 54
C.3 Terceira parte dos dados utilizados nas análises de desempenho . . . . . 55
Capítulo 1
Introdução
A sociedade moderna tem seu padrão de vida suportado por meio da utilização direta
de energia proveniente das mais diversas fontes energéticas. Com os avanços tecnoló-
gicos e com a busca por melhor qualidade de vida o consumo de energia tem crescido
progressivamente.
Dentre as fontes energéticas, tem-se aquelas que são ditas renováveis e as não reno-
váveis. No mundo inteiro, é crescente e notória a busca por fontes de energia renováveis,
como por exemplo, usinas hidroelétricas, fotovoltaicas, eólicas, etc [3]. Apesar disso,
nem sempre é possível manter o padrão de vida da sociedade moderna extraindo energia
apenas de fontes renováveis, isso porque, o investimento inicial para utilização dessas
fontes, ainda não é tão atrativo [4].
Entretanto, com o desenvolvimento tecnológico, tem ocorrido uma diminuição pe-
quena, mas aparentemente gradativa dos custos para implantação de sistemas para
captar energia solar e isso tem incentivado a busca por este recurso no Brasil. Além
disso, tem-se observado uma crescente e contínua onda de investimentos e leilões em
áreas energéticas, que promovem e fomentam a busca por energias limpas e renováveis,
entre elas, a fotovoltaica. O Ministério de Minas e Energia (MME), a Câmara de Co-
mercialização de Energia Elétrica (CCEE) e a Agência Nacional de Energia Elétrica
(ANEEL) são exemplos de Instituições que estimulam e induzem fortemente esta busca
pelas fontes de energia renováveis [5] [6]. Esse fomento, propicia um cenário a cada dia
mais expansivo em relação à pesquisa e desenvolvimento de tecnologias ligadas à área.
1.1 Motivação e Justificativa
Tem se tornado comum desastres ambientais que decorreram de atividades de geração
e manuseio da energia, conforme noticiado nas mídias. Como é impossível a sociedade
moderna e globalizada viver sem alguma fonte ou forma de energia, este setor movi-
menta uma expressiva quantidade de dinheiro. Com isso, essa atividade econômica
quando desenvolvida de forma desequilibrada, tem causado problemas e conflitos soci-
ais, tecnológicos, ambientais e econômicos, dentre outros, no âmbito interno e externo
dos países. [7] [8].
O desenvolvimento e crescimento de grandes centros urbanos, tornou-se necessário
o investimento em novas tecnologias, que sejam mais eficientes energeticamente. Prin-
1
2 CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
cipalmente em relação aos sistemas de energias renováveis, visto que, as energias não
renováveis são fontes finitas.
O Brasil é um país de território continental, localizado abaixo da linha do equador,
com clima tropical e abundância de luz e calor e recebe energia solar em grande escala,
praticamente o ano todo [9]. Isso o coloca em situação privilegiada frente aos demais
países, que mesmo com avanços tecnológicos encontram-se em desvantagens climáticas,
para uso de energias de fontes renováveis e naturais.
Segundo a ANEEL, “A maior parte do território brasileiro está localizada relativa-
mente próxima da linha do Equador, de forma que não se observam grandes variações
na duração solar do dia. Contudo, a maioria da população brasileira e das atividades
socioeconômicas do país se concentram em regiões mais distantes do Equador. Em
Porto Alegre, capital brasileira mais meridional (cerca de 30◦ S), a duração solar do
dia varia de 10 horas e 13 minutos a 13 horas e 47 minutos” [9]. Além disso, ainda com
base em dados coletados da ANEEL, a duração média do dia durante um ano, é apro-
ximadamente 12 horas e 15 minutos (para a localização da cidade de Belo Horizonte,
19◦ 55’14” S, 43◦ 56’16”O, onde foi realizado este trabalho).
Atualmente, a utilização de painéis solares é relativamente comum no país. Além
disso, seu uso tem se popularizado cada vez mais, especialmente por estar mais acessi-
vel ao consumidor, com a maior oferta no mercado, o custo da tecnologia vem decres-
cendo. No entanto, o uso de painéis articulados ainda é modesto frente ao potencial
de utilização em aberto. Trabalhos como [10] e [11] comprovam a eficiência de painéis
articulados com diferentes graus de liberdade em comparação aos convencionais painéis
fixos. Fatores como a efetiva disponibilidade dos painéis existentes e já desenvolvidos,
a acessibilidade e baixo custo econômico no investimento, além de ser uma fonte de
energia renovável e limpa, fazem da energia solar uma excelente concorrente às energias
geradas por fontes convencionais.
1.2 Objetivos do Projeto
Desenvolver um sistema de rastreamento solar, que possa ser acoplado às placas fotovol-
taicas de forma a otimizar e melhorar o reaproveitamento de energia solar se comparado
à energia aproveitada por um painel fixo convencional.
1.3 Local de Realização
Este Projeto de Fim de Curso foi realizado no Departamento de EngenhariaEletrônica
da UFMG, no Laboratório MACSIN (Modelagem, Análise e Controle de Sistemas Não-
Lineares). A Escola de Engenharia pertence ao campus Pampulha da UFMG localizado
na Av. Pres. Antônio Carlos, 6627 - Pampulha, Belo Horizonte - MG, 31270-901. Parte
dos materiais utilizados neste projeto foram cedidos pelo laboratório e pelo professor
orientador e parte foram adquiridas pelo discente.
1.4. ESTRUTURA DA MONOGRAFIA 3
1.4 Estrutura da Monografia
Esta monografia está dividida em cinco capítulos. Neste capítulo inicial foram apre-
sentadas as informações introdutórias do trabalho. No segundo capítulo é apresentada
uma base teórica a respeito do aproveitamento da energia solar e uma revisão da biblio-
grafia, evidenciando trabalhos que desenvolveram e propuseram métodos de rastreio do
Sol. No terceiro capítulo é descrita a metologia adotada neste projeto, são apresentados
os protótipos e placas de circuito impresso desenvolvidas e são explicados, de forma
mais detalhada, os procedimentos, materiais e softwares utilizados. No quarto capítulo
são tratados os resultados obtidos com a estrutura final desenvolvida e descrita nesta
monografia. No quinto capítulo é apresentada a conclusão a respeito dos resultados e
são abordadas as sugestões e dificuldades enfrentadas ao longo do projeto.
4 CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
Capítulo 2
Base Teórica
2.1 O Sol como fonte energética
O Sol é uma fonte massiva de energia, que tem como base, uma produção energética
fundamenada em sucessivas reações de fusão nuclear. Conforme explica [12], a cada
segundo, aproximadamente 6x1011 kg de Hidrogênio (H2) são convertidos em Hélio
(He), liberando neste processo cerca de 4x1020 J de energia. Além disso, [12] demonstra
que o tempo de vida útil do Sol é de no mínimo 10 bilhões de anos, tempo suficiente
para indicar que o Sol é uma fonte inesgotável de energia, e o mais importante, uma
energia que não pode ser controlada/limitada por economias e/ou governos.
Segundo dados da Agência Internacional de Energia (International Energy Agency
- IEA) em [13], em 2017 a demanda de energia elétrica no mundo foi de 21372 TWhr.
Segundo [12] cerca de 1,531x109 TWhr de energia solar são interceptados pela Terra.
Sendo assim, a Terra recebe uma energia apenas proveniente do Sol, equivalente a
71635 vezes o que ela consome. Entretanto, ainda não existem painéis fotovoltaicos
com taxas de conversão de 100%. Logo, considerando painéis de alto desempenho que
alcançam marcas de 30% de conversão [14], chegamos à marca de limite de energia
solar convertida de 4,59x108 TWhr resultando em uma conversão limite de 21490 vezes
a energia elétrica consumida pela Terra em TWhr. Desta forma a energia proveniente
do Sol se mostra uma excelente fonte de energia limpa. É claro que não é possível
cobrir toda a superfície iluminada pelo Sol, mas estes números mostram que é possível
diminuir o consumo de combustíveis fósseis, o que ocorrerá quando realmente houver
interesse e financiamento para isso.
A energia proveniente do Sol pode ser aproveitada de diferentes formas, isso implica
que, não necessariamente, a única forma de aproveitar o Sol é a conversão direta de
incidência de luz em energia elétrica. A seguir serão apresentadas as formas mais usuais
de conversão da energia solar.
2.1.1 Energia Solar Fotovoltaica
É a energia elétrica produzida a partir da luz solar, que pode ser produzida todos os dias
independente da condição do tempo, mas com o efeito de que uma maior quantidade
de radiação solar incidente na placa, acarretará uma maior quantidade de eletricidade
5
6 CAPÍTULO 2. BASE TEÓRICA
produzida.
As células utilizadas para a conversão são geralmente encontradas agrupadas em
painéis maiores, visto que, desta forma, consegue-se produzir uma quantidade maior
de energia.
2.1.2 Energia Solar Térmica
É a energia térmica produzida a partir de incidência de luz solar. É comumente uti-
lizada em locais que necessitam de um sistema de aquecimento. A incidência da luz
aquece os painéis solares térmicos (chamados também de coletores solares) que trans-
ferem o calor para um fluido (que são fluidos com alta capacidade térmica, como por
exemplo, água misturada com algum composto anticongelante para evitar danos aos
equipamentos durante o inverno) que circula por dentro deles. Este fluido aquecido
será utilizado posteriormente na necessidade do aquecimento. É um sistema que nor-
malmente é encontrado em residências para esquentar a água para chuveiros e piscinas.
Além de outras aplicações, também podem ser utilizados para esquentar óleo em am-
bientes industriais, por exemplo.
2.1.3 Energia Solar Heliotérmica, termossolar ou solar concen-
trada
Esta forma de energia consiste em concentrar a incidência de radiação solar em um
ponto central (receptor), geralmente localizado no topo de uma torre. A geração helio-
térmica acontece de forma indireta: a concentração de raios é responsável por aquecer
um fluido, chamado Fluido Térmico, que passa pelo receptor. Este fluido aquecido será
responsável por gerar vapor de água em uma usina termoelétrica. Este vapor movi-
menta uma turbina e aciona um gerador. Daí se tem a produção de energia elétrica.
O líquido resfriado retorna ao receptor para ser aquecido novamente e recomeçar o
processo. Esta seria a melhor forma de aproveitamento da energia solar, se não fosse
pelos altos custos de implantação, sendo utilizada apenas em grandes instalações.
2.2 Posição do Sol
Para determinar a posição de qualquer astro celeste, neste caso, o Sol, é necessário
utilizar como base um sistema de coordenadas. Para este fim, será utilizado o Sistema
de Coordenadas Horizontal. Este sistema não se preocupa com a distância real do
astro, apenas a posição relativa em ângulos é levada em consideração. Por se tratar de
um sistema local, as referências dos ângulos precisam estar relacionadas a um ponto
fixo ou a um local. Para os fins deste trabalho e relacionado ao Sistema de Coordenadas
Horizontal, vamos definir o ângulo de altura e o ângulo de azimute.
2.2.1 Altura
O ângulo de altura é o ângulo medido sobre o círculo vertical do astro com origem no
horizonte. A altura varia entre 0◦ e +90◦.
2.2. POSIÇÃO DO SOL 7
2.2.2 Azimute
O ângulo de azimute é o ângulo medido sobre o horizonte, com origem no Norte geo-
gráfico e extremidade no círculo vertical do astro, no sentido horário. O azimute varia
entre 0◦ e 360◦.
2.2.3 Zenite
Zenite é um terceiro ângulo utilizado no Sistema de Coordenadas Horizontal. Zenite é
o complemento do ângulo de altura de forma que o ângulo de altura somado ao ângulo
zenital deve resultar em +90◦.
A figura 2.1 mostra a relação dos ângulos de azimute e altura de um astro para um
ponto fixo na Terra.
Figura 2.1: Representação de azimute e altura. Fonte: [1]
É importante ressaltar que, na prática, pode-se considerar o ângulo de altura do
Sol variando apenas de 0 a 90◦ quando o ângulo de azimute varia de 0 a 180◦. Sendo
que, para o par [altura,azimute], [0◦,0◦] corresponderia ao horário de nascer do Sol,
[90◦,90◦] correspondendo ao meio dia solar e [0◦,180◦] correspondendo ao pôr do Sol.
De qualquer forma, preferiu-se escolher um par de ângulos que cobrisse todo o semi-
círculo mostrado na figura 2.1. Por motivos de limitação dos equipamentos utilizados,
não foi possível fazer o ângulo azimutal variar de 0 a 360◦, para tanto, foi feito a altura
variar de 0 a 180◦ e o azimute também de 0 a 180◦. Desta forma, consegue-se cobrir a
mesma área mostrada na figura 2.1.
8 CAPÍTULO 2. BASE TEÓRICA
2.3 O aproveitamento da energia solar
A energia solar pode ser aproveitada de diversas formas e com inúmeras tecnologias
auxiliando este processo. Os métodos de captura da energia solar são classificados
como Diretos ou Indiretos, Ativos ou Passivos.
2.3.1 Direto
A captura de energia de forma direta consiste em métodos que necessitam apenas de
uma etapa para converter a energia proveniente do Sol em uma energia que possa ser
utilizada pelo homem, como por exemplo a energia fotovoltaica, onde o Sol incidentena placa fotovoltaica gera uma diferença de potencial (DDP) que pode ser usada para
diversos fins.
2.3.2 Indireto
Por outro lado, a captura de energia de forma indireta consiste em métodos que ne-
cessitam de duas ou mais etapas para converter a energia proveniente do Sol em uma
energia que possa ser utilizada pelo homem. Um exemplo deste método é a energia
heliotérmica, onde a energia é concentrada em um ponto central por meio de espelhos,
aquece um fluido que transfere o calor para um reservatório de água para gerar vapor
que, por fim, alimentará uma turbina para gerar energia elétrica.
2.3.3 Sistemas Passivos e Sistemas Ativos
Os sistemas passivos são aqueles que costumeiramente usam de métodos diretos para
utilização de energia solar, como por exemplo, estufas que aproveitam diretamente a
energia térmica do Sol.
Já os sistemas ativos utilizam de uma atuação indireta para possibilitar ou otimizar
o sistema de captura e utilização de energia solar. Esta atuação indireta pode ser
de sistemas eletrônicos ou mecânicos, como por exemplo, utilização de bombas para
circulação de água ou um fluido em um sistema de absorção de energia térmica.
2.4 Efeito fotovoltaico e seu aproveitamento
Alguns dos materiais mais utilizados hoje em dia são os chamados semicondutores.
Estes materiais têm características, simultaneamente, de materiais condutores e de
materiais isolantes (não-condutores). O semicondutor mais utilizado atualmente é o
silício. [2]
Quando se adiciona impurezas a estes semicondutores, consegue-se produzir se-
micondutores do tipo N (onde a impureza adicionada fornece elétrons excedentes) ou
produzir-se-á um semicondutor do tipo P (onde a impureza adicionada cria lacunas com
ausência de elétrons). Estas impurezas podem ser por exemplo, o Boro para produção
de semicondutores do tipo P e o Fósforo para semicondutores do tipo N.
2.5. REVISÃO DA LITERATURA 9
Quando se junta um semicondutor tipo P e um semicondutor tipo N, produz se
a chamada junção PN. Nesta junção, existe a facilitação para um fluxo de elétrons
(corrente elétrica) em apenas um sentido, e está mesma facilitação é inexistente, ou
impossível de acontecer naturalmente no sentido oposto. Deste modo, para o semi-
condutor atuar como um condutor, é necessário que a energia acumulada na junção
seja maior que a quantidade de energia necessária para que o elétron efetue a transição
de um lado para o outro. Esta “quantidade de energia necessária” é chamada gap de
energia que é próximo de 1.1 elétron-volts (1.1 eVs). [2] e [15]
Figura 2.2: Representação de um semicondutor PN evidenciando a junção PN adaptado
de [2]
Quando uma junção PN como a mostrada na figura 2.2 é exposta a fótons com
energia maior que o gap, as cargas são aceleradas, o que dá origem a uma corrente
através da junção. Este deslocamento de cargas gera uma diferença de potencial, que é
a definição de Efeito Fotovoltaico. Se forem conectados fios às extremidades das placas
de silício obter-se-a uma corrente elétrica, que é o fenômeno que rege o funcionamento
das células fotovoltaicas.
Partindo destes princípios, é notável que, expondo uma placa com uma composição
de algumas células fotovoltaicas ao Sol, uma certa quantidade de energia será convertida
em energia elétrica para futuramente ser aproveitada em outras finalidades.
2.5 Revisão da Literatura
Nos últimos anos, a necessidade de tecnologias que melhorem a eficiência de sistemas
de captação de energias de fontes renováveis vem crescendo cada vez mais. Isto se dá,
pois, o ser humano cada vez mais tem procurado substituir fontes poluentes por fontes
não poluentes e renováveis. Sendo assim, uma proposta de acoplar estruturas que
permitam movimentação de placas fotovoltaicas se mostram cada vez mais atrativas.
Fazer com que um painel fotovoltaico possa se movimentar e, ainda mais, seguir o Sol
é um ponto forte para impulsionar o uso da energia solar, uma energia limpa.
Quando se pensa em seguir o Sol, há a possibilidade de seguir o Sol no eixo ver-
tical, no eixo horizontal ou em ambos os eixos. Uma malha de controle que aborda
10 CAPÍTULO 2. BASE TEÓRICA
o problema em questão pode ser vista na figura 2.3. Seguindo a lógica desta ma-
lha, inicialmente se lê os valores dos sensores (a ponte de Wheatstone com LDRs), o
microcontrolador (Arduíno) calcula o sinal de controle e envia o sinal para os atuado-
res (servomotores). Sendo a posição relativa do servomotor e a posição do Sol como
distúrbio, respectivamente, Θr e α.
Além da estratégia com o uso de sensores, existem técnicas para rastreamento solar
que utilizam análise de vídeo. Os autores de [16] utilizam um método onde um objeto
de sombreamento é posto ao centro de uma estrutura branca. Com a incidência da
luz solar, cria-se uma sombra. A partir daí, por meio de técnicas de processamento de
imagem, consegue-se aferir a posição do Sol de acordo com a posição e comprimento da
sombra projetada. Já em [17], os autores utilizam um sensor ótico (OV7620) para fazer
o rastreamento. A imagem lida é analisada por um sistema que consegue distinguir o
foco da principal fonte de iluminação incidente. A partir daí, já tem-se determinada
a posição do Sol e com isso, basta fazer o controle dos motores a fim de alinhar a
placa fotovoltaica perpendicular ao Sol. Já os autores em [10] utilizam uma webcam
para localizar a posição do Sol. A imagem colhida pela câmera é submetida à um
processamento de imagem que limpa a imagem, converte a imagem para escala de
cinza, encontra contornos e por fim determina a posição do Sol. Uma vez determinada,
basta alinhar a placa fotovoltaica perpendicular ao Sol.
Ainda que não exista determinação exata da posição do Sol, é possível calcular e
simular sua trajetória por meio de um sistema de equações como pode ser visto em [18]
[19] e [20].
Existem diversos modos de se fazer articular e movimentar painéis fotovoltaicos.
Entre eles, motores de passo podem ser acoplados à uma estrutura que permita movi-
mentação, onde estes motores são controlados por um microcontrolador como explica
[18]. Uma outra proposta é feita por [20] que utiliza motores de vidro elétricos au-
tomotivos alimentados por uma bateria de 12 Volts e argumenta que estes motores
são autotravantes, assim, não seria necessário uma alimentação contínua para manter
a posição do motor. De acordo com [19], com métodos de rastreio apenas do ângulo
azimutal, é possível aumentar a coleta de energia em 20%.
Figura 2.3: Malha de controle.
A respeito do uso explícito de LDRs a fim de rastrear o Sol, [21] e [22] abordam
diferentes perspectivas do uso de LDRs para este fim. Ambos utilizam 4 LDRs e 2 ser-
vos motores, e um dispositivo de sombreamento que se assemelha a uma cruz. Fazendo
referência ao sistema de quadrantes convencionais do plano cartesiano, [22] coloca um
2.6. RESUMO DO CAPÍTULO 11
LDR em cada quadrante, o que torna diferente do que é exposto neste trabalho em
relação ao método de rastreio e à programação do microcontrolador, que neste caso
é um Arduino Mega. Em [23], um trabalho mais recente que estes citados anterior-
mente, o autor faz uma distribuição de um LDR em cada quadrante do dispositivo
de sombreamento e faz a lógica de controle baseado em quais sensores estão ilumina-
dos e quais estão em uma sombra. com uma boa metodologia o autor descreve todos
os procedimentos feitos e apresenta resultados satisfatórios com esta metodologia. Em
contrapartida [21], utilizando um PIC 18f4550, propõe apenas um circuito onde entram
todos os 4 LDRs o que pode resultar numa precisão não tão boa quanto se deseja, visto
que a disposição é feita de forma que fique um LDR em cada quadrante sombreado
pela estrutura de sombreamento.
Apesar das metodologias diferentes,[23], [21] e [22] explicam passo a passo da meto-
dologia e implementação ao mesmo tempo que corroboram as especulações de aumento
de coleta de energia com o sistema de rastreio acoplados. Apesar de [21] não fornecer
dados percentuais explícitos para comparação, [22] alcança a marca de 37% de aumento
na coletade energia ao longo de um dia, e [23] conseguiu documentar um aumento de
40,72%.
2.6 Resumo do Capítulo
Neste capítulo foram apresentados conceitos e informações importantes para compre-
ender a motivação e justificativa citadas no capítulo anterior. Os conceitos gerais
apresentados neste capítulo serão usados explicitamente e implicitamente ao longo do
texto e os conceitos referentes ao sistema de coordenadas por ângulos são a base do
controle implementado para este trabalho de tal forma que são fundamentais para o
entendimento dos próximos capítulos.
Além disso, ainda foi feita uma revisão da literatura que compara outras soluções
e abordagens para o rastreamento solar a fim de aumentar a conversão de energia por
placas fotovoltaicas.
12 CAPÍTULO 2. BASE TEÓRICA
Capítulo 3
Metodologia
O desenvolvimento de um protótipo teve que levar em conta que o sistema necessitaria
de ter dois graus de liberdade (azimute e elevação/altura), além de ser uma estrutura
capaz de ter os motores, sensores e a placa fotovoltaica acoplados.
O sistema de atuadores é composto por dois servomotores que são responsáveis pela
movimentação nos dois eixos.
O sistema de sensoriamento é composto basicamente por LDRs. Estes LDRs fazem
o papel de realimentação da malha fornecendo uma diferença de resistência entre eles
proporcional à posição do Sol em relação a cada um dos sensores de luz presentes no
protótipo.
3.1 Protótipo de rastreamento
Uma proposta para o problema inicial descrito na seção 2.5, consiste no desenvolvi-
mento de um dispositivo de sombreamento acoplado à estruturas de fixação dos LDRs
e acoplado aos servomotores como é mostrado na figura 3.1, onde duas imagens supe-
riores (a e b) mostram a estrutura de fixação à superfície e a acoplagem do servomotor
para ajuste da posição azimutal. As duas imagens inferiores (c e d) mostram a es-
trutura de apoio para fixação dos LDRs e a acoplagem do servomotor para ajuste de
altura. Assim, dispondo de 4 LDRs como é mostrado em [21] porém desacoplando os
circuitos de sensoriamento da malha de controle de azimute e da malha de controle de
altura.
Com a realização deste protótipo, mostrado na figura 3.2, foi possível fazer a vali-
dação da instrumentação de base adotada (3.3.1), da abordagem na forma de sensori-
amento (3.3.2), da disposição do sistema de atuação (3.3.3) e do controlador proposto
(3.4). Assim sendo, houve confiabilidade suficiente para replicar o projeto em tamanho
maior para acoplamento com a placa fotovoltaica.
13
14 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
Figura 3.1: Esquemático da estrutura mecânica de rastreio
Figura 3.2: Protótipo da estrutura de rastreio
3.2. ESTRUTURA FINAL 15
3.2 Estrutura Final
A estrutura final proposta consistiu em uma adaptação do protótipo explicado na seção
3.1 para poder acoplar a placa fotovoltaica à estrutura. Fazendo um acoplamento desta
forma, a estrutura trabalharia conforme desejado e com o material que já havia sido
postulado.
A ideia inicial foi utilizar as mesmas estruturas de suporte, reescaladas para poder
comportar o peso da placa e dos demais objetos, e para se manter estável independen-
temente do movimento relativo do protótipo naquele momento.
O suporte proposto é o produto da acoplagem das peças apresentadas nas figuras
3.3 e 3.4, onde a peça mostrada na figura 3.3 é o eixo que se encaixa na base da peça
mostrada na figura 3.4. A parte "cortada"da peça mostrada na figura 3.3 se deve ao
maior espaço ocupado pelos servomotores de maior potência, que serão abordados mais
a frente. Desta forma, o encaixe entre as peças mostradas nas figuras 3.3 e 3.4 se dá
de forma mais direta. Por sua vez, este eixo (figura 3.3) se encaixa em um suporte
adaptado do item c da figura 3.1, que é mostrado na figura 3.5. Este suporte é acoplado
a base adaptada do item b da figura 3.1, mostrada na figura 3.6. O protótipo finalizado,
já com a placa acoplada é mostrado nas figuras 3.7 e 3.8.
Figura 3.3: Protótipo do novo eixo proposto
16 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
Figura 3.4: Protótipo do novo topo proposto para rastreio e suporte da placa fotovol-
taica
Figura 3.5: Protótipo do novo suporte de eixo proposto
3.2. ESTRUTURA FINAL 17
Figura 3.6: Protótipo da nova base proposta
Figura 3.7: Protótipo Finalizado
18 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
Figura 3.8: Protótipo Finalizado
3.3 Instrumentação do Processo
3.3.1 Alimentação
Para alimentação do sistema de instrumentação, foi utilizada uma fonte de 9V 0.2A. A
fonte alimenta diretamente um divisor/regulador de tensão que fornece 5V contínuos,
trabalhando assim como uma fonte de 5V. Este divisor/regulador alimenta um conjunto
de amplificadores operacionais e alimenta um divisor de tensão que reduz a tensão para
2.5V. A tensão de 2.5V é responsável por alimentar a referência dos amplificadores de
instrumentação e a referência do microcontrolador que serão detalhados mais a frente.
Além disso, a tensão de 5V passa por um novo divisor de tensão que reduz a tensão
para um quarto ( 1.25V), esta tensão alimenta as pontes de Wheatstone que serão
detalhadas mais a frente. A escolha deste valor de tensão para alimentação das pontes
foi a fim de produzir um sinal de saída (das pontes de Wheatstone e entrada dos
amplificadores de instrumentação) de baixa intensidade, diminuindo o ganho natural
do sinal do processo.
3.3.2 Sensoriamento e Dispositivos de Controle
As vantagens do uso dos amplificadores de instrumentação ao invés de um conjunto
de amplificadores operacionais para desempenharem a mesma função é a compacta-
ção que a unidade traz ao projeto e principalmente o fato de que os amplificadores
operacionais necessitariam de serem alimentados por uma fonte simétrica, enquanto os
amplificadores de instrumentação não precisam desta fonte simétrica.
Conforme será abordado mais à frente, foram criadas mais de uma placa, pois,
3.3. INSTRUMENTAÇÃO DO PROCESSO 19
apesar de não haver componentes armazenadores de energia e considerando apenas
a ausência de capacitores e indutores diretamente na placa, observou-se na primeira
versão da placa um efeito de carga quando se alimentava o circuito completo. Com
alguns testes, pode-se verificar que a melhor alternativa para contornar este efeito
indesejado era ‘desacoplar’ o sistema colocando amplificadores operacionais, operando
com buffers, na saída dos divisores de tensão. Para tanto, foi utilizado um Circuito
Integrado (CI) TL072 a fim de fornecer dois amplificadores operacionais necessários.
É importante citar também que, durante a etapa de desenvolvimento e testes com
o protótipo inicial (3.1), houve um problema que ocorria com certa frequência: rom-
pimento de cabos. Como a estrutura necessita estar livre para se movimentar, cabos
rígidos não são adequados para as ligações e por este motivo foram utilizados cabos
maleáveis. Entretanto, a utilização destes cabos sob as condições de movimentos rota-
cionais, em diferentes direções, acabou resultando no seu rompimento. Para resolver
este problema, optou-se por fazer a utilização de um cabo ethernet (CAT5) com conec-
tores RJ45 para fazer a ligação dos contatos dos LDRs aos pontos de conexão na placa.
O terminal para o encaixe do conector RJ45 foi soldado aos contatos dos LDRs e foi
fixado na parte de trás da estrutura de suporte da placa (figura 3.4). E a outra ponta
do cabo foi separada para que se pudesse ligar isoladamente cada LDR no terminal
correspondente da placa criada (figura 3.12). Com isso, não houveram mais problemas
relacionados ao rompimento dos cabos ou mal contato nos pinos.
O sistema desenvolvido consiste no rastreamento por posicionamento de tal forma
que a incidência de luz solar sobre o dispositivo de sombreamento gera uma quantidade
específica de luz sobre cada LDR. Os LDRs estão dispostos em uma forma não intuitiva
para rastreamento como pode ser visto na figura 3.9, como proposto inicialmente por
[21].
Figura 3.9: Disposição dos LDRs
Cada par de LDRs marcados na figura 3.9, isto é, o conjunto disposto para azimute
e o conjunto disposto para altura, estãoligados entre si em uma ponte de Wheatstone
(Figura 3.10), onde os dois conjuntos estão alimentados com a mesma fonte e assim,
a diferença de resistência entre eles fornecerá um valor específico de uma diferença de
potencial (DDP) na saída da ponte de Wheatstone.
As saídas de cada ponte de Wheatstone estão alimentando entradas de um amplifi-
cador de instrumentação. O valor de referência para este amplificador de instrumenta-
ção foi definido em 2.5V (equivalente a redução de 50% de um dos divisores de tensão
20 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
citado anteriormente) de forma que o amplificador vai gerar um sinal de saída baseado
na comparação entre a DDP da ponte de Wheatstone correspondente e a referência de
entrada. O sinal de saída de cada um dos amplificadores operacionais são os sinais de
entrada para o microcontrolador, um arduino NANO.
O microcontrolador recebe os sinais de entrada, provenientes das saídas dos ampli-
ficadores de instrumentação, também recebe um sinal de referência para comparação
direta e além disso, também alimenta os sinais de controle que são escritos diretamente
no conjunto de atuadores do sistema.
3.3.3 Atuação
O conjunto de atuadores responsáveis por fazer o movimento do rastreio propriamente
dito consistiu, para o protótipo inicial (3.1) em dois servomotores SG90 9g que alimen-
tado a 5V consegue fornecer uma velocidade de 0.1 sec/60◦ e torque de 1.80 kg.cm, e
para a estrutura final (3.2), consistiu em dois servomotores HD1501 que alimentado
a 6V consegue fornecer uma velocidade de 0.14 sec/60◦ e torque de 17 kg·cm, que
estão parafusados a partes específicas da estrutura, e que desempenham, sem nenhum
problema para o caso da estrutura final, os movimentos de rotação horizontal (rastrea-
mento de azimute) e vertical (rastreamento de altura). Estes motores estão alimentados
por uma outra fonte de tensão que fornece uma potência maior, uma fonte de 6V e 2A.
Figura 3.10: Ponte de Wheatstone com o par de LDR para cada conjunto
3.4 Controle
Como citado anteriormente, o microcontrolador recebe os sinais de controle dos ampli-
ficadores de intrumentação e com isso, por meio de um integrador em tempo discreto,
a ação de controle é calculada em cima da posição atual do protótipo e da posição real
3.4. CONTROLE 21
do Sol. Assim, a integração do erro fornece a ação de controle desejada, de tal forma
que o erro em regime permanente é nulo.
Pode-se considerar que a rotação de azimute do protótipo será menor ou igual à
180 graus pois, como citado em 1.1 o local de realização está a quase 20◦ ao sul da
linha equatorial. Com isso, levando em conta uma duração média do dia no território
brasileiro sendo algo próximo de 12 horas e 15 minutos, a rotação média do protótipo
é menor do que 15 graus/hora em relação aos dados propostos anteriormente. Com
isso, a ação de controle não necessita de uma componente derivativa nem mesmo de
uma componente proporcional, sendo um integrador puro suficiente para o controle da
planta, visto que, é possível considerar a variação solar por hora como sendo pequenos
sinais do tipo degrau (função degrau unitário em Laplace definida na equação 3.1).
Além disso, existe uma diferença de comportamento entre o sistema com um contro-
lador Proporcional-Integral (PI) e um controlador Integral (I). A equação que descreve
o controlador I, no domínio da frequência após aplicada a transformada de Laplace, é
mostrada na equação 3.2, e na equação 3.3 para o tempo discreto.
A ação integral, produz um resultado que é proporcional à magnitude e duração
do erro. Isso acontece em forma de correção em intervalos regulares (tempo integral).
Estes intervalos são dimensionados pelo ganho integral de tal forma que o ganho integral
é o inverso do tempo integral. Se o valor do ganho integral for muito alto, o tempo de
acomodação será pequeno, mas o sistema tem uma forte tendência a se tornar instável.
Por outro lado, com um ganho integral baixo, o tempo para a correção do erro torna-se
grande, mas a estabilidade do sistema permanece inalterada.
u(s) :⇔ 1
s
(3.1)
GCI(s) =
Ki
s
. (3.2)
GCI [k] = u[k − 1] +
Ki
Ti
.e[k] . (3.3)
Onde ’Ki’ é o ganho integral,’e’ é o erro do sistema no instante ’k’, ’u’ é o sinal de
entrada no instante anterior ’(k-1)’ e ’Ti’ é o tempo de amostragem integral.
Como podemos considerar o sistema sendo apenas um ganho ’M’ qualquer, nossa
função de transferência do sistema com um controlador integal, em malha aberta (MA),
em Laplace é dada por:
FT (s) =
M
s
. (3.4)
O lugar das raízes da equação 3.4 é mostrado na figura 3.11.
Levando em consideração as premissas de que não se deseja tanta velocidade para
o sistema, pois as variações serão lentas, mas deseja-se obter um erro em regime per-
manente (RP) nulo, o controlador puramente integral se mostra ideal para o controle
deste projeto. Como existe um pequeno atraso entre o envio do sinal de controle aos
servomotores e a resposta física dos servomotores propriamente dita, o sistema teria
uma pequena tendência à instabilidade caso o ganho dado fosse muito alto (pois, seria
22 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
Figura 3.11: Lugar das raízes em malha aberta do sistema da equação 3.4
enviado um comando aos servomotores e antes que o movimento dos servomotores fosse
finalizado, o controlador já estaria enviando outro comando). Entretanto, foi dado um
ganho pequeno experimentalmente ao controlador além de um tempo de amostragem
suficiente, garantindo assim a estabilidade geral do sistema (eletrônico e físico).
Para não haver erro com o valor de referência, isto é, para não acontecer de ser
predefinido um valor para a referência (como foi dito anteriormente = 2.5V) e o valor
real ser diferente disso, por exemplo, optou-se por alimentar uma entrada do micro-
controlador com o sinal de referência. Sinal este similar ao que alimenta ambos os
amplificadores operacionais. Deste modo, não haverá irregularidades por diferenças de
valores.
3.5 Softwares Utilizados
Para a realização do projeto com as atividades descritas ao longo deste texto, foram
necessários alguns softwares de programação, análise computacional, desenho e projeto.
Os softwares utilizados estão listados abaixo com suas respectivas finalidades de uso:
3.5.1 Arduino
Como foi utilizado um Arduino NANO como microcontrolador, o uso do software
Arduino para programar o microcontrolador se mostrou bastante adequado. A IDE
Arduino é uma plataforma bastante simples, de código aberto, e que permite leitura
e escrita direta no controlador via comunicação serial. A programação do microcon-
trolador por meio deste software se dá de forma bastante intuitiva, sendo C/C++ sua
linguagem nativa. O código desenvolvido é mostrado na figura A.1.
3.5.2 Processing
Processing é uma linguagem de programação de código aberto e ambiente de desenvol-
vimento integrado. A IDE é bastante similar à do Arduino e a programação também
se dá em C/C++. O Processing foi utilizado para leitura dos dados que eram escritos
3.6. DESENVOLVIMENTO DA PLACA COM O CIRCUITO LÓGICO IMPRESSO23
via serial por parte do controlador, e escrita destes dados em um arquivo .txt para
futura análise. O código desenvolvido no Processing é mostrado na figura A.2.
3.5.3 AutoCad
O AutoCad é um software da AutoDesk que foi utilizado para desenho e análise dos
tamanhos dos protótipos antes da confecção de cada protótipo. Foi utilizado inicial-
mente para desenho e trabalho em cima das peças desenhadas em 2D. Posteriormente,
o software utilizado para estas funções passou a ser o Fusion 360.
3.5.4 CorelDRAW
O CorelDRAW foi utilizado para desenho e redimensionamento dos tamanhos das pe-
ças, em 2D, para futura análise de cada peça do protótipo. Posteriormente, o software
utilizado para estas funções também passou a ser o Fusion 360.
3.5.5 Eagle
O Eagle é um software da AutoDesk voltado para o projeto de circuitos eletrônicos para
a automação, possuindo uma grande biblioteca de componentes comumente utilizados
para projetos eletro-eletrônicos. O Eagle foi utilizado para confecção dos esquemáticos,circuitos e para cálculo e análise de otimização das malhas de circuito que seriam
posteriormente impressas na placa de cobre.
3.5.6 Fusion 360
O Fusion 360 também é um software da AutoDesk que tem funcionalidades voltadas
para prototipagem e impressão em impressoras 3D. O software oferece recursos de
desenho e modelagem similares ao AutoCad. Após finalizado o desenho, o software é
capaz de gerar as chapas e o desenho em comandos que são reconhecidos pela impressora
3D.
3.5.7 MatLab
O MatLab é um programa voltado para cálculos numéricos complexos, analise e simu-
lação de sistemas avançados. Foi utilizado neste trabalho para análise comportamental
do controlador proposto e para esboço do lugar das raízes para comprovar a eficácia do
controlador proposto. Além disso, foi também utilizado para análise gráfica dos dados
coletados das placas.
3.6 Desenvolvimento da Placa com o circuito lógico
impresso
Como citado anteriormente, foram desenvolvidas mais de uma placa até chegar à placa
final apresentada. O esquemático e circuito lógico desenvolvidos para versão final feita,
24 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
tanto para rastreio quanto para coleta de dados, são mostrados no Apêndice B desta
monografia.
A primeira placa apresentava problemas de desempenho inicialmente desconhecidos.
Para se obter os 5V nos pontos necessários, era preciso aplicar 24V aos terminais de
entrada. Isso passou a causar um efeito em cascata por toda a placa e, a cada novo
componente que era conectado, o valor de tensão nos pontos de 5V caiam ainda mais,
Estudando ponto a ponto, observou-se a presença de um efeito de carga que causava
essa interferência. Para contornar este problema, decidiu-se colocar amplificadores
operacionais operando como ’buffers’, a fim de desacoplar os circuitos entre si.
Então, foi feita uma nova placa. agora levando em consideração um circuito inte-
grado (CI), o TL072 que conta com dois amplificadores de operacionais em sua mon-
tagem. Além disso, decidiu-se substituir um divisor de tensão que realizava a queda
de 9V para 5V por outro CI, o regulador de tensão L7805. Assim, chegou-se à placa
mostrada na figura 3.12, cujo esquemático pode ser visto na figura B.1. Após a placa
ter sido feita, notou-se que os pinos 5V-ARD1 e GND-ARD1, que seriam posterior-
mente utilizados para alimentação direta do Arduino NANO, ficariam melhor dispostos
imediatamente do lado da placa do Arduino. Desta forma foram feitas modificações
nas linhas de cobre da placa culminando nos pinos ficarem dispostos exatamente da
forma desejada, como pode ser visto no topo da figura 3.12.
Após o desenvolvimento desta placa para rastreio e tratamento de dados dos sen-
sores, notou-se que seria interessante desenvolver uma outra placa para aquisição de
dados diretamente das placas fotovoltaicas.
Essa nova placa, teria como entrada as saídas das placas fotovoltaicas, isto é, a
tensão gerada por cada uma das placas fotovoltaicas. Como as placas fotovoltaicas
utilizadas produzem tensão que variam de 0 a 15V, é necessário reduzir essa tensão por
meio de divisores de tensão a fim de escalar o valor máximo de tensão produzida ao
valor máximo de tensão que o Arduino aceita como entrada, 5V. Para fazer isso, a fim
de reduzir a tensão para um terço do valor real produzido, utilizou-se três resistores de
10k Ω como pode ser visto na figura B.4 .
As saídas da placa seriam duas diferenças de potencial, referentes ao valor de tensão
ajustado. Estas saídas seriam ligadas ao Arduíno e ele seria o responsável pela coleta
geral de dados. Além disso, o valor do "terra"das placas desenvolvidas e o do Arduino
precisavam ser iguais, assim, todos eles foram ligados juntos, como se fossem um único
barramento, por meio de uma adaptação feita em uma linha de cobre da placa principal.
A nova placa para aquisição dos dados é bastante simples, cujo esquemático é mostrado
na figura B.4.
Por se tratar de uma estrutura extremamente simples, optou-se por fazer esta placa
em uma placa de circuito impresso ilhada, de tal forma que o acoplamento à placa
principal ocorresse da forma mais simples e direta possível. Para tanto foram utili-
zados soquetes individuais de pinos de encaixe em ambas as placas, de forma que o
acomplamento se dá por contato direto.
Com isto, uma modificação na placa mostrada na figura 3.12 se fazia necessária:
era preciso associar pinos do Arduino para comunicação com a nova placa de aquisição
de dados. Após esta modificação, a placa 3.12 passou a ter o formato mostrado na
figura 3.13. A placa secundária pronta é mostrada na figura 3.14 e o resultado do
3.6. DESENVOLVIMENTO DA PLACA COM O CIRCUITO LÓGICO IMPRESSO25
Figura 3.12: Segunda placa criada para este projeto. As abreviações Az e Al se referem
aos dispositivos referentes ao controle de azimute e altura respectivamente. Desta forma
LDR AZ1 e LDR AZ2 são os LDRs para leitura azimutal, LDR AL1 e LDR AL2 são os
LDRs para leitura horizontal. M-AL são os pinos do motor de movimentação de altura
e M-AZ são os pinos do motor de movimentação de azimute. E, por fim, <->AZ se
refere ao amplificador de instrumentação atuando no controle de azimute e <->AL se
refere ao amplificador de instrumentação atuando no controle de altura.
26 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
acoplamento das placas é mostrado na figura 3.15. Vale ressaltar que esta modificação
não acarretou em alterações na lógica, funcionamento e desempenho que se tinha antes.
É importante apontar que, como a construção da estrutura foi feita sem suporte
de ferramentas e materiais de precisão, ocorreram pequenos erros e falhas ao longo do
desenvolvimento. Um desses erros foi a não previsão de possíveis mudanças futuras e
a necessidade de adaptar a placa desenvolvida às novas demandas, como foi tratado
anteriormente.
Um outro ponto interessante de notar, é o posicionamento dos sensores (LDRs).
Não havia uma ferramenta milimetricamente precisa para posicionar os sensores na
estrutura mostrada na figura 3.4, portanto, na prática eles não estavam perfeitamente
alinhados o que gerava um sinal levemente errado fazendo com que a estrutura não
se alinhasse perfeitamente ao Sol, tendo um erro natural na ordem de unidades de
graus. Para tanto, foi necessário implementar um fator de correção no código do
Arduino (apêndice A.1) a fim de contornar este erro natural de construção. Desta
forma, obteve-se o alinhamento preciso conforme era desejado.
Com a placa final pronta e a nova estrutura, impressa pela impressora 3D também
pronta, o trabalho foi focado na coleta de dados para análise de desempenho. Neste
momento foi utilizado o software Processing para coleta de dados pela porta serial e
escrita destes dados em um arquivo. Com a coleta pronta utilizou-se o MatLab para
análise e comparação dos dados.
3.6. DESENVOLVIMENTO DA PLACA COM O CIRCUITO LÓGICO IMPRESSO27
Figura 3.13: Placa após a adaptação para acoplar a placa secundária
28 CAPÍTULO 3. METODOLOGIA
Figura 3.14: Placa secundária para medir a tensão na saída das placas fotovoltaicas
Figura 3.15: Resultado da acoplagem das placas
Capítulo 4
Resultados
A seguir serão explanados os testes e resultados desempenhados ao longo deste trabalho.
4.1 Teste em sala escura
O propósito do teste em sala escura foi certificar de que, em condições extremas (baixa
luminosidade e múltiplas fontes luminosas com diferentes intensidades, visto que não
haverá mais de um Sol em um único dia) o rastreador teria um bom desempenho. Desta
forma, em um dia de variações bruscas na luminosidade (nuvens densas ou grandes
sombras indesejadas), o rastreador conseguiria identificar o ponto de maior iluminação
no ambiente, mantendo a placa fotovoltaica sempre perpendicular à incidência desta
iluminação.
Foram realizados dois destes deste tipo. O primeiro, consistiu em acender e apagar
diferentes lâmpadas dentro da sala, De forma que, ainda que pequena, haveria diferença
na posição do ponto de maior iluminação.
O segundo teste consistiu em uma simples lanterna dentro de toda a sala. O ras-
treador foi capaz deseguir sem problemas a lanterna.
Apesar de simples, testes como estes mostram a confiabilidade e robustez do pro-
jeto, que implica em uma maior independência em um dia com baixa luminosidade,
ou um dia com muitas nuvens ou chuva. O fato de o rastreador ter tido um bom de-
sempenho nestes testes mostra que não é necessário fazer uma calibração nos sensores
para diferentes dias.
4.2 A placa fixa e a placa com o rastreador
4.2.1 Placa fixa
Para a coleta de dados referentes à placa fixa, foi necessário de antemão, decidir qual
seria o ângulo de posicionamento da placa. Para tanto, foram inseridas as coordenadas
do local de realização do projeto (seção 1.1), no programa SunData que fornece os
ângulos de posicionamento para maior precisão no aumento de eficiência das placas. O
SunData pode ser acesso em [24].
29
30 CAPÍTULO 4. RESULTADOS
A coleta dos dados apresentados nesta e nas próximas sub-seções, se deu no mês de
Novembro do ano de 2019. De acordo com os dados fornecidos pelo SunData, verifica-se
que, embora para o mês de Novembro a placa no plano horizontal tende a produzir mais
energia do que a placa inclinada com ângulo igual à latitude (∼20◦), e essa informação
independe do ano, adotou-se o posicionamento da placa no ângulo igual à latitude por
motivos fundamentais: As placas são instaladas por empresas especializadas, no ângulo
que se tem maior produção total de energia ao longo do ano. Ainda pelos dados do
SunData, nota-se que a média anual é maior para placas posicionadas em um ângulo
de valor igual à latitude (∼20◦). Deste modo, o servo-motor de ajuste de altura foi
fixado de tal forma que o ângulo de inclinação fosse ∼20◦ e o servo-motor de ajuste
azimutal foi fixado para a estrutura ficar faceada para o Norte.
Para colher os dados propriamente ditos referentes à placa fixa, a estrutura foi
posicionada conforme descrito anteriormente (figura 4.1 e 4.2). Com isso, o valor de
tensão sobre o resistor R3 da figura B.4 que é monitorado pela entrada analógica do
Arduino, é escrito na porta serial e é lido pelo código escrito no Processing. Em seguida,
este valor é escrito em um arquivo .txt.
Figura 4.1: Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa fixa
4.2. A PLACA FIXA E A PLACA COM O RASTREADOR 31
Figura 4.2: Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa fixa
32 CAPÍTULO 4. RESULTADOS
4.2.2 Placa com rastreamento
A coleta dos dados referentes à placa com rastreamento, consistiu na ligação devida de
todos os pinos da placa (sensores, motores e alimentação), conforme é possível ver nas
figuras 4.3 e 4.4, aos pontos da estrutura que foi posicionada inicialmente de maneira
similar à forma descrita em 4.2.1 (figura 4.1 e 4.2). Com isso, o valor de tensão sobre
o resistor R6 da figura B.4 que é monitorado por uma outra entrada analógica do
Arduino, também é escrito na porta serial e sucessivamente lido pelo código escrito no
Processing. Posteriormente, este valor é escrito em um outro arquivo .txt.
Figura 4.3: Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa com Rastreador
4.2. A PLACA FIXA E A PLACA COM O RASTREADOR 33
Figura 4.4: Estrutura Posicionada para coleta de dados - Placa com Rastreador
34 CAPÍTULO 4. RESULTADOS
4.2.3 Análise de dados
O período em que as peças da estrutura final ficaram prontas, é costumeiramente um
período de Sol entre nuvens e chuvas. Sendo assim, a coleta de dados se deu sob estas
condições.
É importante notar também que, devido ao fato de apenas haver uma única placa
fotovoltaica disponível para realização deste trabalho, a fim de evitar resultados ten-
denciosos, os dados foram colhidos em dias intercalados com a placa fixa e a placa com
rastreador.
Conforme procedimento descrito em 3.6, com os dados brutos salvos em um arquivo
.txt, se fazia necessário tratá-los para posteriormente fazer as análises cabíveis. Este
tratamento se deu atravás da aplicação de uma fórmula sobre eles :
V alorTratado =
V alorBruto ∗ 3 ∗ 5
1024
O valor 3 multiplicado se refere ao divisor de tensão que reduz a tensão de leitura
para 1/3 da nominal fornecida nos terminais da placa. O valor 5 multiplicado é o
valor máximo lido pelas entradas analógicas do Arduíno e o valor 1024 dividido é o
valor máximo mapeado digitalmente no chip do Arduíno para a entrada analógica lida.
Deste modo, temos então os valores tratados, isto é, o valor em cada amostra de DDP
lida da placa fotovoltaica.
Para os resultados aqui apresentados, a fim de comparação, foi adotado o parea-
mento dos dados colhidos com a placa fixa e a placa com rastreador ainda que em dias
diferentes. Os dados tratados utilizados para esta análise podem ser encontrados no
apêndice C. Ainda referindo ao mês de Novembro, como citado em 4.2.1, os dados co-
lhidos nos dias 13 e 14 são apresentados graficamente na figura 4.5 e os dados colhidos
nos dias 16 e 17 são apresentados, também através de um gráfico, na figura 4.6.
4.2. A PLACA FIXA E A PLACA COM O RASTREADOR 35
Figura 4.5: Comparação entre as diferenças de potencial baseada nos dados colhidos
nos dias 13 e 14 de Novembro. O eixo das abcissas mostra a hora da amostra e o eixo
das ordenadas mostra o valor total da DDP nos terminais da placa fotovoltaica naquele
instante.
36 CAPÍTULO 4. RESULTADOS
Figura 4.6: Comparação entre as diferenças de potencial baseada nos dados colhidos
nos dias 16 e 17 de Novembro. O eixo das abcissas mostra a hora da amostra e o eixo
das ordenadas mostra o valor total da DDP nos terminais da placa fotovoltaica naquele
instante.
4.2. A PLACA FIXA E A PLACA COM O RASTREADOR 37
Como é possível ver em todas as curvas dos dois gráficos, existem vários picos e
pequenas oscilações ao longo de todo o dia. Isso se explica com o fato do período de
nuvens intensas e chuvas frequentes. Ainda sobre este fato, é válido explicar que no dia
15, não houveram dados coletados pois foi um dia de chuva intensa em toda a cidade
de Belo Horizonte.
Para comparação quantitativa geral, os dados foram inseridos no MatLab e ambas
as curvas foram integradas. Com a área total sob a curva foi possível fazer uma análise
comparativa da somatório das amostras de DDP colhidas ao longo do dia. Para integrar
a área sob cada curva foi utilizada a função trapz() fonecendo como parâmetros os dados
tratados e a quantidade de amostras. O código utilizado no MatLab é mostrado na
figura A.3. Após executar o código para cada um dos valores mostrados nos gráficos
acima, foi obtido um aumento de 19.24% para o gráfico mostrado na figura 4.5 e
16.88% para o gráfico mostrado na figura 4.6, de tensão convertida por placas com o
rastreador a partir da luz solar em relação a tensão convertida por placas fixas.
Os componente eletrônicos utilizados tem um bom desempenho para o fim proposto.
Além disso, são energeticamente viáveis para este projeto. Embora não tenha sido feita
uma relação minuciosa entre Ganho
Gasto
, o fato de os servomotores (dispositivos com maior
consumo energético no projeto) serem ativados apenas duas vezes por minuto, faz com
que o gasto seja suficientemente pequeno para favorecer ainda mais o ganho geral.
Além disso, é possível ainda reduzir a quantidade de vezes que os servomotores são
ativados por minuto, aumentando ainda mais o rendimento geral.
É interessante notar que, ainda que este valor pareça ser pequeno ao potencial em
questão, o período onde se deu a coleta não favoreceu muito a conversão de energia por
motivos de intempéries (nuvens densas e/ou chuva). Além disso, o local que se tinha
para realização deste experimento não era o ideal para a proposta deste trabalho: A
primeira razão para esta consideração é que no nível de superfície a luz estava passível
de sofrer alteração devido às arvores e outras construções que poderiam causar sombras
e/ou reflexos; A segunda razão para esta consideração é que o telhado da residência
local é revestido por telhas de zinco (devido às frequentes chuvas de granizo), que além
de refletir parte da luz incidente atrapalhando a coleta de dados, esquentaria considera-
velmente a estrutura.Ainda assim, a implementação do rastreador à placa fotovoltaica
se mostrou eficiente e eficaz no aumento da quantidade de energia convertida.
38 CAPÍTULO 4. RESULTADOS
Capítulo 5
Conclusões
Com as execuções dos procedimentos e das etapas descritas nos capítulos anteriores
conseguiu-se atingir o objetivo principal descrito na introdução: desenvolver um sistema
de rastreio, que acoplado a uma placa fotovoltaica, consiga melhorar o reaproveitamento
da energia solar quando comparado a uma placa fixa.
Ao longo do desenvolvimento diversos problemas elétricos e mecânicos aparece-
ram. No contexto elétrico foram mais comuns efeitos de carga, sobreaquecimento de
fios causado por intertravamento de motor e problemas de alimentação associados à
interferência eletromagnética. Do ponto de vista mecânico, o principal problema foi
causado pelo movimento: o rompimento de cabos. Como os cabos são maleáveis e
encapados, este foi um problema que demandou bastante tempo até sua detecção, pois
com o cabo rompido, dependendo da posição momentânea, ora se tinha contato e o
sistema funcionava, ora não se tinha contato e o sistema ficava parado. Todos estes
problemas foram resolvidos ao longo das etapas, viabilizando o funcionamento perfeito
da estrutura final.
Um problema que não foi possível de ser corrigido foi a deformação causada na
estrutura, mostrada nas figuras 5.1 e 5.2, devido a longa e intensa exposição ao Sol.
Por se tratar de um material impresso em 3D, embora tenha se escolhido densidade
mais alta suportada pela impressora, ainda assim a resistência ao calor não foi sufi-
ciente para suportar a longa exposição ao Sol. As deformações foram causadas com
a estrutura exposta por menos de 10 dias ao Sol, entretanto não causaram distorções
no movimento ou funcionamento indesejado, o que é um ponto positivo. Sendo assim,
para uma aplicação de utilização real do sistema proposto, é desejável que seja utili-
zada um material metálico com alta resistência às intempéries que a estrutura estará
exposta. Mais uma vez, é importante ressaltar que apesar desta pequena deformação,
o funcionamento geral da estrutura permaneceu inalterado.
39
40 CAPÍTULO 5. CONCLUSÕES
Figura 5.1: Deformação causada na estrutura devido a exposição ao Sol.
Figura 5.2: Deformação causada na estrutura devido a exposição ao Sol. Como é
possível notar, como o lado que o motor fica preso ao suporte tem um peso maior, com
a exposição, a estrutura ficou deformada neste ponto.
5.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS 41
5.1 Considerações Finais
Para um cenário ideal de comparação e análise de eficiência de uma placa fotovoltaica
acoplada a uma estrutura de rastreamento versus uma placa fotovoltaica fixa, seria
necessário fazer as análises com duas placas de mesmas especificações, em um intervalo
de tempo suficientemente grande, de forma que fosse possível englobar diversos cenários
com ação de diferentes intempéries. Entretanto, para satisfazer aos prazos propostos
para este trabalho, não foi possível esta análise prolongada e aprofundada. Além disso,
no período da realização da coleta de dados deste trabalho, a situação do tempo era
de presença de nuvens densas e chuvas leves, moderadas e intensas o que restringiu o
intervalo de tempo que os dados puderam ser aproveitados para análise. Ainda assim,
com o que conseguiu ser aproveitado, pode ser observado um aumento de 19.24%
na melhor comparação, o que torna sugestiva a ideia de que este número poderia ser
significantemente maior na presença de características ideais e favoráveis, como o clima,
o ambiente e o local.
É importante notar também que, neste trabalho, foi adotada a inclinação de ∼20◦
para a coleta de dados referente à placa fixa. Entretanto, na prática, este fato não
é exatamente assim na maioria dos casos. A maioria dos paineis são simplesmente
instalados seguindo a inclinação padrão dos telhados das residências. Isso porque,
nem sempre, as empresas que fazem instalação destes paineis conseguem posicionar
estruturas estáveis que possam dar ao painel a inclinação devida. Deste modo, os
dados comparados aqui acabam tendo valores pouco maiores que os dados que seriam
obtidos caso fosse utilizado o valor de inclinação dos telhados residenciais e, com isso,
a eficiência da estrutura de rastreio poderia ser ainda maior do que a aqui comprovada.
5.2 Propostas de Continuidade
Por se tratar de um sistema proposto para melhoria da coleta e aumento de efetividade
de conversão de energia elétrica, existem algumas melhorias que podem ser implemen-
tadas junto ao sistema proposto para aumentar a robustez e eficiência como um todo.
Algumas melhorias são propostas a seguir:
• Tentar tornar o sistema autosuficiente, de forma que, a energia gerada ao longo
de um dia que não seja gasta para alimentar o sistema possa ser armazenada em
baterias para utilização em outros fins.
• Teste com novos materiais a fim de evitar deformações e desgastes desnecessários
causados pela ação da variação temporal do clima e pela ação das intempéries.
• Buscar componentes que consumam menos energia. Embora os componentes
utilizados se adequem neste critério, é possível fazer uma análise de uma estru-
tura com menos atríto entre as partes móveis, diminuindo a perda de energia no
movimento.
• Fazer uso de algum componente que seja capaz de tornar o sistema, autoligante
quando houver uma radiação solar suficiente para seu funcionamento de forma
42 CAPÍTULO 5. CONCLUSÕES
autosuficiente, e também permita seu autodesligamento quando a quantidade de
luz incidente for desprezível para a produção energética. Caso a autosuficiência
não consiga ser obtida, o critério para ligar e desligar o sistema poderia ser a
viabilidade energética de seu funcionamento.
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43
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[23] JR, M. P. N. Controle de Posição para um Protótipo de Painel Fotovoltaico. 2019. Mono-
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[24] BRITO, C. de Referencia para Energia Solar e Eolica Sérgio de S. 2019. Disponível em:
<http://www.cresesb.cepel.br/sundata/>.
Apêndice A
Códigos implementados
A.1 Código para Controle - Arduino
45
46 APÊNDICE A. CÓDIGOS IMPLEMENTADOS
Figura A.1: Código implementado no Arduino. Os trechos "newval1 += 3.75;"e "new-
val2 -= 0.25"são os fatores de correção citados no penúltimo parágrafo da seção 3.6.
A.2. CÓDIGO PARA LEITURA E ESCRITA DOS DADOS - PROCESSING 47
A.2 Código para leitura e escrita dos dados - Proces-
sing
Figura A.2: Código implementado no Processing
A.3 Código para análise dos dados - MatLab
Figura A.3: Código implementado no MatLab
48 APÊNDICE A. CÓDIGOS IMPLEMENTADOS
Apêndice B
Esquemático e circuito lógico da placa
Figura B.1: Esquemático da segunda placa criada para este projeto.
49
50 APÊNDICE B. ESQUEMÁTICO E CIRCUITO LÓGICO DA PLACA
Figura B.2: Componentes do esquemático da segunda placa criada para este projeto.
51
Figura B.3: Circuito da placa criada. Os LRDs estão enumerados como 1 e 11, 2 e
22, 3 e 33, 4 e 44 correspondendo aos terminais de ligação. Os pinos iniciados por M1
fazem referência aos terminais de ligação do servo motor 1 e M2 fazem referência aos
terminais de ligação do servo motor 2. Os Pinos identificados por A0, A1, A2, D8, D9
e os terminados por ARD, são terminais para ligação com os pinos do Arduino NANO.
52 APÊNDICE B. ESQUEMÁTICO E CIRCUITO LÓGICO DA PLACA
Figura B.4: Esquemático da placa para coleta e redução da tensão produzida pelas
placas fotovoltaicas. Os resistores R1, R2, R3, R4, R5 e R6 têm valor nominal de 10kΩ
.
Apêndice C
Dados coletados
Figura C.1: Primeira parte dos dados utilizados nas análises de desempenho
53
54 APÊNDICE C. DADOS COLETADOS
Figura C.2: Segunda parte dos dados utilizados nas análises de desempenho
55
Figura C.3: Terceira parte dos dados utilizados nas análises de desempenho
	Resumo
	Abstract
	Agradecimentos
	Lista de Figuras
	Introdução
	Motivação e Justificativa
	Objetivos do Projeto
	Local de Realização
	Estrutura da Monografia
	Base Teórica
	O Sol como fonte energética
	Energia Solar Fotovoltaica
	Energia Solar Térmica
	Energia Solar Heliotérmica, termossolar ou solar concentrada
	Posição do Sol
	Altura
	Azimute
	Zenite
	O aproveitamento da energia solar
	Direto
	Indireto
	Sistemas Passivos e Sistemas Ativos
	Efeito fotovoltaico e seu aproveitamento
	Revisão da Literatura
	Resumo do Capítulo
	Metodologia
	Protótipo de rastreamento
	Estrutura Final
	Instrumentação do Processo
	Alimentação
	Sensoriamento e Dispositivos de Controle
	Atuação
	Controle
	Softwares Utilizados
	Arduino
	Processing
	AutoCad
	CorelDRAW
	Eagle
	Fusion 360
	MatLab
	Desenvolvimento da Placa com o circuito lógico impresso
	Resultados
	Teste em sala escura
	A placa fixa e a placa com o rastreador
	Placa fixa
	Placa com rastreamento
	Análise de dados
	Conclusões
	Considerações Finais
	Propostas de Continuidade
	Referências Bibliográficas
	Códigos implementados
	Código para Controle - Arduino
	Código para leitura e escrita dos dados - Processing
	Código para análise dos dados - MatLab
	Esquemático e circuito lógico da placa 
	Dados coletados