TCC 2 - Rastreador Solar automatizado - Arduino

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA 
 
 
JOSÉ MARIA LAUNÉ FONSECA JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA AUTOMATIZADO PARA O AUMENTO DA EFICIÊNCIA DA 
CAPTAÇÃO SOLAR DE PLACAS FOTOVOLTAICAS NA GERAÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manaus 
2013 
JOSÉ MARIA LAUNÉ FONSECA JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA AUTOMATIZADO PARA O AUMENTO DA EFICIÊNCIA DA 
CAPTAÇÃO SOLAR DE PLACAS FOTOVOLTAICAS NA GERAÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA. 
 
 
 
 
Monografia desenvolvida durante a disciplina 
de Trabalho de Conclusão de Curso II e 
apresentada à banca avaliadora do Curso de 
Engenharia Elétrica da Escola Superior de 
Tecnologia – EST, da Universidade do Estado 
do Amazonas - UEA, como pré-requisito para a 
obtenção do título de Engenheiro Eletricista. 
 
 
 
 
 
 
Orientador: Charles Luiz Silva de Melo, Msc. 
 
 
 
 
 
 
 
Manaus 
2013 
Universidade do Estado do Amazonas – UEA 
Escola Superior de Tecnologia - EST 
 
Reitor: 
 Cleinaldo de Almeida Costa 
Vice-Reitor: 
 Raimundo de Jesus Teixeira Barradas 
Diretor da Escola Superior de Tecnologia: 
 Cleto Cavalcante de Souza Leal 
Coordenador do Curso de Engenharia Elétrica: 
 Victor Enrique Vermehren Valenzuela 
 
Banca Avaliadora composta por: Data da defesa: 09/12/2013 
 Prof. Charles Luiz Silva de Melo, Msc. (Orientador) 
 Prof. Jozias Parente de Oliveira, Dr. 
 Prof. Angilberto Muniz Ferreira Sobrinho, Msc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIP – Catalogação na Publicação 
 Fonseca Junior, José Maria Launé 
 
 Sistema automatizado para o aumento da eficiência da captação 
solar de placas fotovoltaicas na geração de energia elétrica / José 
Maria Launé Fonseca Junior; [orientado por] Charles Luiz Silva de 
Melo – Manaus: 2013. 
 <número de páginas> p.: il. 
 
 Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia 
Elétrica). Universidade do Estado do Amazonas, 2013. 
 
 1. Controlador de carga. 2. Arduino. 3. Fluxo de energia. 4. 
Sensores. I. Cardoso, Fábio de Sousa. 
 
 
 
 
JOSÉ MARIA LAUNÉ FONSECA JUNIOR 
 
 
 
 
SISTEMA AUTOMATIZADO PARA O AUMENTO DA EFICIÊNCIA DA 
CAPTAÇÃO SOLAR DE PLACAS FOTOVOLTAICAS NA GERAÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
Monografia desenvolvida durante a disciplina 
de Trabalho de Conclusão de Curso II e 
apresentada à banca avaliadora do Curso de 
Engenharia Elétrica da Escola Superior de 
Tecnologia – EST, da Universidade do Estado 
do Amazonas - UEA, como pré-requisito para a 
obtenção do título de Engenheiro Eletricista. 
 
 
 
 
 
Aprovada em _____/_____/_____. 
 
 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
_________________________________ 
Orientador: Charles Luiz Silva de Melo, Msc. 
 
_________________________________ 
Avaliador: Jozias Parente de Oliveira, Dr. 
 
________________________________ 
Avaliador: Angilberto Muniz Ferreira Sobrinho, Msc 
 
 
 
 
Manaus 2013 
RESUMO 
 
Esta monografia tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um 
sistema a automatizado para o aumento da eficiência da captação solar de placas 
fotovoltaicas na geração de energia elétrica, construído com a plataforma Arduíno, 
motor DC, sensores fotoelétricos, relés e placas fotovoltaicas. Ela se inicia com uma 
breve introdução do trabalho a ser construído, seguida das explanações teóricas 
referentes às tecnologias que serão utilizadas no projeto, dando sequência com a 
metodologia aplicada, a implementação do projeto e os resultados obtidos. Finaliza 
com a conclusão, onde se analisa a relevância da construção deste projeto 
implementado e o que se espera com o desenvolvimento de futuros trabalhos. 
Palavras-chaves: placas fotovoltaicas. Arduíno. motor DC. sensores fotoelétricos. 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
This monograph will present the development of an automated system to increase 
capture efficiency solar photovoltaic panels to generate electricity, built with the Arduino 
platform, dc motor, photoelectric sensors, relays and photovoltaic panels. It begins with a 
brief introduction of the work to be constructed, then the theoretical explanations regarding 
the technologies that will be used in the project, continuing with the methodology, project 
implementation and results. It ends with the conclusion, where we analyze the relevance of 
this construction project implemented and what is expected with the development of future 
work. 
Key-words: photovoltaic panels. Arduíno. DC motor. photoelectric sensors. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 
Figura 1 - Componentes de um sistema fotovoltaico isolado. .................................................. 11 
Figura 2 - Ângulos entre placa fotovoltaica, raio incidente do sol e eixos cardeais. ............... 12 
Figura 3 - Sistema fotovoltaico de geração de energia fixado ao solo. .................................... 12 
Figura 4 - Sistema fixo, com rastreamento de um eixo e dois eixos. ....................................... 13 
Figura 5 - Trajetória do sol. ...................................................................................................... 13 
Figura 6 - Efeito Fotovoltaico .................................................................................................. 14 
Figura 7 - Placa Solar Monocristalina ...................................................................................... 15 
Figura 8 - Placa Solar Policristalina ......................................................................................... 15 
Figura 9 - Placa Solar Amorfo .................................................................................................. 16 
Figura 10 - Componentes de um módulo fotovoltaico de silício cristalino.............................. 16 
Figura 11 - Exemplo dos dados fornecidos por um fabricante de módulos fotovoltaicos. ...... 17 
Figura 12 - Arranjo misto das células fotovoltaicas ................................................................. 17 
Figura 13 - Tensão (V) x Corrente (A) de acordo com os 3 tipos de arranjo. .......................... 18 
Figura 14 - Ilustração das formas de Energia em um Sensor ................................................... 18 
Figura 15 - Resistor Dependente de Luz – LDR. ..................................................................... 19 
Figura 16 – Portadores de carga produzidos pelo fóton ........................................................... 19 
Figura 17 - A variação de resistência com a luz. ...................................................................... 20 
Figura 18 - LDR, aspecto e símbolo. ........................................................................................ 20 
Figura 19 - Alguns tipos comuns de LDRs encontrados no comércio. .................................... 21 
Figura 20 - Faixa de operação do LDR .................................................................................... 21 
Figura 21 - Motor CC de um limpador de para-brisas do Fusca. ............................................. 22 
Figura 22 - Esquema em diagrama de blocos do funcionamento básico do Arduíno. ............. 23 
Figura 23 - Plataforma Arduíno Uno. ....................................................................................... 24 
Figura 24 - Esquema em blocos do funcionamento do projeto ................................................ 26 
Figura 25 - Chegada dos módulos fotovoltaicos ...................................................................... 27 
Figura 26 - Um módulo fotovoltaico. ....................................................................................... 27 
Figura 27 - Processo de soldagem dos módulos: lado positivo. ............................................... 28 
Figura 28 - Processo de soldagem dos módulos: lado negativo. ..............................................28 
Figura 29 - Comportamento das placas expostas ao sol: tempo fechado. ................................ 29 
Figura 30 - Comportamento das placas expostas ao sol: tempo ensolarado. ........................... 29 
Figura 31 - Sensores Fotoelétricos - LDRs. ............................................................................. 30 
Figura 32 - Sensores Fotoelétricos - LDRs. ............................................................................. 31 
Figura 33 - Ponte H com relé. .................................................................................................. 32 
Figura 35 - Comportamento de um módulo exposto ao sol: tempo fechado.Erro! Indicador 
não definido. 
Figura 36 - Comportamento de um módulo exposto ao sol: tempo ensolaradoErro! Indicador 
não definido. 
Figura 34 - Suporte para as placas. ........................................................................................... 36 
Figura 37 - Esquema elétrico do sistema no PROTEUS .......................................................... 42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
 
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 8 
1 REFERENCIAL TEÓRICO .............................................................................................. 11 
1.1 SISTEMA FOTOVOLTAICO ........................................................................................ 11 
1.1.1 ESTRUTURA DO SUPORTE PARA AS PLACAS SOLARES ............................... 12 
1.2 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS ..................................................................................... 13 
1.2.1 TIPOS DE CÉLULAS ................................................................................................... 14 
1.2.2 EFEITO DA TEMPERATURA ................................................................................... 16 
1.2.3 ARRANJO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS ....................................................... 17 
1.3 SENSORES ....................................................................................................................... 18 
1.3.1 SENSORES FOTOELÉTRICOS ................................................................................. 19 
1.4 MOTORES CC ................................................................................................................. 22 
1.5 MICROCONTROLADORES ......................................................................................... 23 
1.5.1 PLATAFORMA ARDUÍNO ........................................................................................ 23 
2 MÉTODO PROPOSTO ...................................................................................................... 25 
3 IMPLEMENTAÇÃO DO PROJETO ............................................................................... 26 
3.1 PROJETO PROPOSTO .................................................................................................. 26 
3.1.1 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS .................................................................................. 26 
3.1.2 SENSORES FOTOELÉTRICOS ................................................................................. 30 
3.1.3 MICROCONTROLADOR ........................................................................................... 31 
3.1.4 MOTOR CC ................................................................................................................... 32 
3.1.5 LEVANTAMENTO DO VALOR TOTAL DO SISTEMA ....................................... 33 
4 RESULTADOS OBTIDOS ................................................................................................. 35 
CONCLUSÃO......................................................................................................................... 37 
APÊNDICE A – PROGRAMAÇÃO DO SISTEMA AUTOMATIZADO COM A 
PLATAFORMA ARDUÍNO. ................................................................................................ 40 
APÊNDICE B – ESQUEMA ELÉTRICO UTILIZADO NO PROTEUS PARA 
SIMULAÇÃO. ........................................................................................................................ 42 
APÊNDICE C – PROGRAMAÇÃO PARA CALIBRAÇÃO DO LDR ............................ 43 
8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
 
A radiação solar está disponível em quase toda superfície do planeta possuindo uma 
radiação média de 5.600 W/m² somente em Manaus. A energia total incidente sobre a 
superfície terrestre depende das condições atmosféricas como nebulosidade, umidade relativa 
do ar etc., da latitude local e, também, da posição no tempo como hora do dia e dia do ano. 
Obviamente, esse tipo de energia não é constante ao longo do dia. 
Segundo Rosemback (2004), o Sol fornece kWh de energia anualmente a 
Terra em forma de luz e calor, o que corresponde a 10.000 vezes o consumo mundial no 
mesmo período. 
Uma característica desta fonte renovável é a sua “baixa densidade energética” em 
comparação aos combustíveis fósseis, oferecendo desafios para sua utilização nos padrões de 
consumo da sociedade. 
Por apresentar vantagem, como a de trazer o mínimo impacto ambiental em sua 
utilização, essa energia vem sendo aproveitada de duas maneiras: para finalidades térmicas, 
através de coletores solares e na geração de energia, por meio de placas fotovoltaicas. 
No entanto, no campo da geração de energia elétrica, existem barreiras técnicas a 
serem enfrentadas em relação à eficiência dessas placas solares. Elas apresentam em torno 
8,84% da capacidade de conversão de energia solar em elétrica. Em outras palavras, elas 
possuem baixo aproveitamento da luz solar incidente para produção de energia elétrica 
(TESSARO, 2006). 
De acordo com Levitan (2012), estudos já foram realizados para melhorar o 
desempenho dessas placas, chegando a resultados de 24% no aperfeiçoamento desses 
módulos fotovoltaicos. 
9 
 
 
Utilizadas em modo convencional, fixadas ao solo, esses módulos fotovoltaicos 
possuem um baixo aproveitamento da energia solar incidente, o que nada contribui na geração 
de energia elétrica. Uma das alternativas seria a adoção de um sistema automatizado que as 
auxiliassem na captura da luz solar incidente. 
Essa alternativa é pouco adotada, uma vez que o sistema se torna caro, pois é 
projetado e construído com materiais de difícil acesso, como o piranômetro e o pireliômetro, 
encarecendo tanto a sua aquisição como, também, a manutenção do sistema, e 
impossibilitando a produção nacional. 
Desta forma, o problema encontrado seria a ausência de um sistema automatizado, de 
produção nacional, que auxilie as placas na captação da luz solar incidente, e que utilize 
componentes de fácil acesso para manutenção. 
O presente projeto vem testar a hipótese de que seria possível a construção de um 
sistema automatizado que auxilie as placas solares na procura do melhor ângulo inclinação 
para receber a luz solar incidente, utilizando componentes de fácil acesso em sua construção e 
que contribuam na inserção do mesmo na produção nacional. 
Esse projeto tem como objetivo desenvolver um sistema automatizado, utilizando 
materiais de fácil acesso como microcontrolador, motor, relés e resistores em sua construção, 
e que tenha a capacidade de auxiliar essas placas fotovoltaicas, buscando melhor o ângulo de 
inclinação, em relação ao solo, para que recebam essa incidência solar de forma 
perpendicular, favorecendo em sua capacidade de produção de energia elétrica. 
A justificativa para realização deste projeto é a abordagem dos mais variados temas 
na área de microcontroladores, eletrônica de potência e eletrônica analógica, além de estudar, 
ainda que de forma discreta, as fontes alternativas de geração de energia. 
Além de trazer benefícios ao sistema de geração de energia elétrica utilizando placas 
solares, esse sistema fornecerá uma alternativa para a inserção do mesmo no mercadonacional, já que são fabricados internacionalmente, inviabilizando a sua aquisição e 
dificultando a sua assistência técnica. 
O Trabalho apresentado será uma Pesquisa Aplicada, e terá como objetivo a 
realização de Pesquisa Exploratória sobre o material Bibliográfico, de laboratório e de campo 
colhido sobre o assunto. Serão utilizados os procedimentos técnicos de pesquisa bibliográfica 
e experimental. Será utilizado o método de abordagem hipotético-dedutivo e o método de 
procedimento monográfico em sua elaboração. Para coleta de dados será utilizada 
documentação indireta e a análise e interpretação de seus dados, qualitativos, ocorrerá 
globalmente. 
10 
 
 
 O presente trabalho está estruturado da seguinte forma: 
Capítulo 1 – Referencial Teórico – explica os conceitos fundamentais, para o 
entendimento e desenvolvimento do projeto. 
Capítulo 2 - Método proposto – neste capítulo, são descritas as etapas que foram 
planejadas para se chegar à construção do protótipo. 
Capítulo 3 – Implementação do projeto – é exposto neste capítulo o que realmente 
foi desenvolvido na elaboração do projeto 
Capítulo 4 – Resultados Obtidos – neste veremos os resultados obtidos provenientes 
da aplicação do sistema para, então, o trabalho ser concluído. 
Com isso, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema 
automatizado, tendo como objetivo auxiliar as placas fotovoltaicas a encontrar o melhor ponto 
de incidência solar, a fim de que se obtenha um aumento considerável quanto à produção de 
energia elétrica. 
11 
 
 
1 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
Neste capítulo serão apresentadas as tecnologias utilizadas no desenvolvimento do 
sistema proposto, bem como uma breve apresentação a respeito do aproveitamento da energia 
solar na produção de energia elétrica (sistema fotovoltaico). 
 
1.1 SISTEMA FOTOVOLTAICO 
Os sistemas fotovoltaicos são compostos por módulos, inversores, dispositivos de 
proteção, sistema de fixação e suporte dos módulos, cabos e opcionalmente, baterias e 
controladores de carga, sendo estes usuais em sistemas isolados. 
Segundo Perlotti et al. (2012), em sistemas isolados, é indispensável o uso de 
baterias e controladores de carga/descarga de baterias. Estes dois equipamentos fornecem 
suporte ao sistema de geração de energia no momento em que houver pouca ou nenhuma 
irradiação solar (à noite), ou ainda, um alto perfil de consumo local. 
 
Figura 1 - Componentes de um sistema fotovoltaico isolado. 
(Fonte: Perlotti et al.) 
No caso de um sistema interligado à rede que pretende deixar a edificação 
autossuficiente, o perfil do sistema de geração de energia elétrica, através de placas apresenta 
algumas características diferentes, daquelas supracitadas. À primeira vista, nota-se que o 
mesmo não precisa ser superdimensionado. O dimensionamento é feito para que a energia 
fotovoltaica gerada na base anual atenda ao consumo anual da unidade consumidora. 
12 
 
 
A figura a seguir demonstra os variados ângulos formados entre uma placa solar 
fotovoltaica instalada para gerar energia elétrica no Hemisfério Sul, o raio incidente do Sol e 
os eixos cardeais Leste-Oeste e Norte-Sul. 
 
Figura 2 - Ângulos entre placa fotovoltaica, raio incidente do sol e eixos cardeais. 
(Fonte: SOlARTERRA) 
 O ângulo de incidência i é formado pela normal ao plano da placa fotovoltaica e os 
raios solares incidentes. É fácil perceber que o objetivo principal do sistema a ser 
implementado, é diminuir o ângulo i formado a partir da incidência solar sobre as placas 
fotovoltaicas. 
 
1.1.1 Estrutura do suporte para as placas solares 
“Normalmente estruturas metálicas (alumínio anodizado ou aço inox) são utilizados 
para a fixação dos módulos nos telhado ou no solo”. (Perlotti et al., p. 142, 2012). 
 
Figura 3 - Sistema fotovoltaico de geração de energia fixado ao solo. 
(Fonte: Perlotti et al.) 
Em alguns casos, estes suportes podem estar acoplados a dispositivos projetados para 
acompanhar movimento aparente do sol para maximizar a produção de energia. De acordo 
13 
 
 
com Pelotti et al.(2012), o ganho econômico decorrente do aumento na produção de energia 
deve superar o incremento no custo decorrente da instalação dos eixos móveis (um dois eixos) 
somado ao incremento no custo de operação e manutenção do sistema. 
 
Figura 4 - Sistema fixo, com rastreamento de um eixo e dois eixos. 
(Fonte: Perlotti et al.) 
No mercado existem dois tipos de sistemas automatizados, com a mesma finalidade do 
projeto a ser implementado: um eixo e dois eixos. O presente trabalho irá ser construído com 
base na movimentação das placas num único sentido (um eixo), ou seja, será utilizado em sua 
construção somente um motor DC para orientar essas placas no sentido Leste-Oeste. 
 Por esse motivo, seria importante conhecer o movimento do sol onde será instalado o 
sistema, a fim de que deixe as placas previamente orientadas ao sol. 
 
Figura 5 - Trajetória do sol. 
(Fonte: sombrasdotempo.com) 
 
1.2 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS 
 
Segundo Perlotti et al.(2012), em1883 foi construída por Charles Fritts a primeira 
célula fotovoltaica. Revestida de selênio (material semicondutor), esta célula apresentava 
somente 1% de eficiência na conversão de energia solar em eletricidade. 
14 
 
 
Esta conversão solar em elétrica é chamada de efeito fotovoltaico e foi verificado 
pela primeira vez pelo físico francês Alexandre-Edmond Becquerel em 1839 num eletrodo 
imerso em líquido condutor. 
Assim, 
 
[...] embora o efeito fotovoltaico esteja diretamente relacionado com o 
efeito fotoelétrico, trata-se de processos diferentes. No efeito fotoelétrico, elétrons 
são ejetados de um material após sua exposição à radiação e consequentemente 
absorção de energia eletromagnética. Já no efeito fotovoltaico, os elétrons gerados 
são transferidos entre bandas diferentes [..], resultando no desenvolvimento de uma 
tensão elétrica entre dois eletrodos (Perlotti et al, 2012). 
 
As células fotovoltaicas são fabricadas de materiais semicondutores. Segundo 
Cometta (1986), elas funcionam da seguinte maneira, 
 
[...] células fotovoltaicas trabalham conforme o principio de que os fótons 
incidentes, colidindo com os átomos de certos materiais, provocam um 
deslocamento de elétrons, carregados negativamente. Se estes elétrons podem ser 
capturados antes de retornarem aos seus orbitais atômicos, podem ser aproveitados 
livres como corrente elétrica. As lacunas criadas quando os elétrons se deslocam, 
são cargas positivas, e conduzem a corrente elétrica. 
 
 
Figura 6 - Efeito Fotovoltaico 
(Fonte: CRESES/BCEPEL) 
 
1.2.1 Tipos de Células 
 
Segundo SENAI (2010), as células fotovoltaicas são fabricadas, em sua grande 
maioria, usando silício (Si) e podendo ser constituída de cristais monocristalinos, 
policristalinos ou de silício amorfo, como se observa a seguir: 
15 
 
 
- Silício Monocristalino: Conforme SENAI (2010), por ter um processo fabricação 
básico e simplificado, a placa solar de silício monocristalino é a mais usada e comercializada. 
Em modo geral, a utilização do silício na indústria eletrônica necessita de um grau de pureza, 
e para isto este material deve ter uma estrutura monocristalina. 
 
Figura 7 - Placa Solar Monocristalina 
(Fonte: SOLARTERRA) 
Dentre as células fotovoltaicas que utilizam o silício como material base, as células 
monocristalinas são, em geral, as que apresentam maiores eficiências. 
- Silício Policristalino: Ainda segundo SENAI (2010), as células de silício 
policristalino são as mais baratas que as de silício monocristalino por exigirem um processo 
menos rigoroso em sua preparação. 
 
Figura 8 - Placa Solar Policristalina 
(Fonte: SOLARTERRA) 
Porém, apresentam uma eficiência menor se comparadas as de silício monocristalino. 
- Silício Amorfo: Esta se difere das demais uma vez que apresentam um alto grau de 
desordem na estrutura de átomos.Atualmente este tipo de célula vem se destacando devido ao 
fato das vantagens existentes tanto em seu processo de fabricação, quanto em suas 
propriedades elétricas. 
16 
 
 
 
Figura 9 - Placa Solar Amorfo 
(Fonte: SOLARTERRA) 
Contudo apresentam baixa eficiência de conversão, se comparada às outras, e suas 
células serem afetadas por um processo de degradação logo nos primeiros meses de operação, 
reduzindo ainda mais a sua eficiência ao longo dos anos. 
 
Figura 10 - Componentes de um módulo fotovoltaico de silício cristalino. 
(Fonte: Perlotti et al.) 
 
1.2.2 Efeito da Temperatura 
 
Segundo Perlotti et al. (2012), a tensão é a variável mais afetada pela temperatura, 
em comparação a corrente. Ela se comporta da seguinte forma: a tensão diminui 
significativamente com o aumento da temperatura enquanto a corrente sofre pequena 
elevação. Assim, o aumento da intensidade da luz incidente no módulo aumenta a temperatura 
das células, diminuindo sua eficiência. 
17 
 
 
Os fabricantes dos módulos fotovoltaicos indicam o máximo de potência, tensão e 
corrente (com os dados de tensão de circuito aberto e corrente de curto circuito) que se perde 
de acordo com a temperatura em que se encontram suas placas. 
 
Figura 11 - Exemplo dos dados fornecidos por um fabricante de módulos fotovoltaicos. 
(Fonte: Perlotti et al.) 
No Brasil, de acordo com Perlotti et al. (2012), as células podem facilmente alcançar 
70˚C, o que implica, com base nos dados anteriores, em redução na potência máxima de cerca 
de 20% para os módulos policristalinos e de 10% para os módulos de silício amorfo. 
 
1.2.3 Arranjo de Células Fotovoltaicas 
 
Se um módulo fotovoltaico possuir valores de tensão e corrente baixas, ou seja, 
muito menores que o necessário para alimentar uma determinada carga que necessite de 
valores maiores, devemos arranjá-las nas condições necessárias em que se deseja. 
Este arranjo será alcançado colocando-se as células fotovoltaicas em série, em 
paralelo ou juntando as duas situações, o que chamamos de arranjo misto. 
 
Figura 12 - Arranjo misto das células fotovoltaicas 
(Fonte: O próprio autor) 
 
O arranjo misto dos módulos fotovoltaicos, representado pela figura acima, apresenta 
características encontradas tanto no arranjo em série, fornecendo maior tensão, quanto no 
arranjo em paralelo, fornecendo maior corrente. 
18 
 
 
O módulo fotovoltaico é a menor unidade do ponto de vista comercial. Cada módulo 
mede cerca de 50 cm de largura e 1 metro de comprimento. 
A figura abaixo mostra o comportamento, em gráficos, da tensão e corrente dos 
módulos e placas fotovoltaicas, de acordo com a combinação das células solares: série, 
paralela e mista. 
 
Figura 13 - Tensão (V) x Corrente (A) de acordo com os 3 tipos de arranjo. 
(Fonte: SENAI) 
 
1.3 SENSORES 
 
De acordo com Thomazini (2005), o sensor é o significado correto para definir 
dispositivos sensíveis a alguma forma de energia ambiente que pode ser luminosa, térmica, 
cinética, relacionando informações sobre uma grandeza que precisa ser media, como: 
temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração, posição e lumens. 
Ainda de acordo com Thomazini (2005), um sensor nem toda vez apresenta 
comportamento elétrico necessário para ser utilizado em um sistema de controle. Geralmente 
o sinal de saída deve ser manipulado antes da sua leitura no sistema de controle. 
Para um sensor, independente de sua natureza, que tenha um sinal de saída de tensão 
muito baixo, necessita-se, desta forma, um amplificador para aumentar este nível de tensão a 
um considerável patamar a fim de que se obtenha um sinal de saída interpretável. 
 
Figura 14 - Ilustração das formas de Energia em um Sensor 
(Fonte: O próprio autor) 
 
19 
 
 
1.3.1 Sensores Fotoelétricos 
 
“A finalidade de um sensor fotoelétrico é converter um sinal luminoso (luz ou 
sombra) num sinal elétrico que possa ser processado por um circuito eletrônico” (BRAGA, 
2008). 
Atualmente, encontramos variados tipos de sensores para diferentes finalidades 
(LDRs, foto-células, foto-diodos e foto-transistores). Assim, o projetista deve escolher o 
sensor de melhor utilidade pra o seu projeto. O profissional da eletrônica deve conhecer essas 
características de modo a fazer a escolha certa. 
O dispositivo LDR (Resistor Dependente de Luz) ou simplesmente fotorresistor, por 
apresentar fácil aplicação, vem sendo utilizado numa infinidade de aplicações. 
 
Figura 15 - Resistor Dependente de Luz – LDR. 
(Fonte: Newton C. Braga) 
Segundo Thomazini (2005), a luz incidente em determinados dispositivos 
dependentes de luz faz com que ocorra a liberação de portadores de carga que ajudam na 
condução de corrente elétrica, conforme a figura abaixo: 
 
Figura 16 – Portadores de carga produzidos pelo fóton 
(Fonte: Sensores Industriais - Daniel Thomazini & Pedro de Albuquerque) 
Observando as características deste dispositivo, nota-se que o mesmo é indispensável 
ao projeto uma vez que o sistema precisa de um dispositivo que realize a leitura da 
intensidade solar e permita levar esta informação ao microcontrolador, para movimentar a 
20 
 
 
placa solar fotovoltaica na busca do melhor ângulo de inclinação, para que se produza energia 
elétrica. 
O sulfato de cádmio, cuja fórmula química é CdS, é utilizado na construção dos 
LDRs. Podem ser chamados de fotocélulas de sulfato de cádmio ou simplesmente células de 
CdS. Este dispositivo apresenta uma resistência extremamente elevada no escuro, da ordem 
de milhões de ohms e esta resistência é diminuída para algumas centenas de milhares de ohms 
quando recebe iluminação direta, a luz forte, uma lâmpada próxima ou a luz do sol. 
A figura abaixo ilustra a variação da resistência em função da incidência luminosa 
sobre o fotorresistor. 
 
Figura 17 - A variação de resistência com a luz. 
(Fonte: Sensores Industriais - Daniel Thomazini & Pedro de Albuquerque) 
 Ainda segundo Thomazini (2005), a superfície é composta de sulfato de cádmio. 
Pequenas trilhas do material condutor se entrelaçam com o material condutor de modo a 
aumentar a superfície de contato para se obter maior capacidade de corrente e maior 
sensibilidade. 
 O meio de contato com a luz se dá por uma janela de plástico sensível transparente no 
próprio invólucro. Dois terminais dão acesso ao sensor para sua ligação a um circuito externo. 
A figura abaixo mostra um dos tipos de encapsulamento do fotorresitor ou LDR, e sua 
simbologia. 
 
Figura 18 - LDR, aspecto e símbolo. 
(Fonte: Sensores Industriais - Daniel Thomazini & Pedro de Albuquerque) 
21 
 
 
 Os LDRs não são polarizados, o que significa que a corrente pode circular nos dois 
sentidos. A próxima figura mostra os tipos de LDRs mais comuns, os de 1 cm e 2,5 cm de 
diâmetro que se diferenciam pela capacidade da corrente. 
 
Figura 19 - Alguns tipos comuns de LDRs encontrados no comércio. 
(Fonte: Sensores Industriais - Daniel Thomazini & Pedro de Albuquerque) 
 O LDR com superfície maior apresenta uma maior sensibilidade, como também uma 
capacidade maior de dissipar calor. Este tipo de dispositivo consegue controlar as correntes 
mais intensas. 
 De acordo com Thomazini (2005), um LDR do tipo grande (2,5 cm), por exemplo, 
consegue controlar diretamente alguns dispositivos como relés sensíveis e até mesmo 
lâmpadas de baixa potência. Já os LDRs de pequenas dimensões devem trabalhar com 
correntes muito pequenas, os quais devem ser usados com circuitos amplificadores. 
O tempo de resposta de um fotorresistor é representado como o tempo 
necessário para condutância subir a 63% dovalor de pico após a célula ter sido 
iluminada (tempo de subida), e o tempo necessário para condutância descer a 37% 
do valor de pico após ter sido removida a luz (tempo de descida). (Thomazini, 200, 
p. 64). 
 O LDR, em comparação com outros tipos de sensores como fotodiodo e 
fototransistores,apresenta uma percepção de variação de luz muito baixa. Estando totalmente 
iluminado e sendo a luz cortada, ocorre um determinado intervalo de tempo para que a 
resistência, inicialmente no valor mínimo, volte ao valor máximo, como mostra a figura 
abaixo. 
 
Figura 20 - Faixa de operação do LDR 
(Fonte: Sensores Industriais - Daniel Thomazini & Pedro de Albuquerque) 
 Para Thomazini (2005), com o sulfeto de cádmio essa recuperação tem uma taxa na 
ordem de 200 kΩ/s para os primeiros 20 segundos, com uma luz de 1.000 lux. Assim, o LDR 
22 
 
 
demora aproximadamente cinco segundos para que sua resistência atinja 1MΩ. O inverso 
acontece quando o dispositivo está sendo iluminado, chegando a atingir o valor de menor 
resistência em poucos dez milissegundos. 
Observando a necessidade do projeto de ter um dispositivo que realize a leitura da 
intensidade solar e permita levar esta informação ao microcontrolador, a fim de que se tenha a 
movimentação da placa solar fotovoltaica na busca do melhor ângulo de inclinação, para que 
se produza energia elétrica. 
 
1.4 MOTORES CC 
 
Para entender o funcionamento de um motor CC é necessário saber que ele está 
fundamentado nos princípios de atração e repulsão dos polos magnéticos, fluxo magnético e 
indução de tensão elétrica. 
 
 
Figura 21 - Motor CC de um limpador de para-brisas do Fusca. 
(Fonte: Volkswagen) 
De acordo com Mori (2011), para uma espira sofrer indução de tensão elétrica é 
preciso esta entrar em contato com um fluxo magnético para então provocar uma rotação da 
espira em seu próprio eixo. Com a rotação, o inversor localizado nas extremidades da espira 
alterna a direção da tensão elétrica que consequentemente repete a ação de atração do campo 
eletromagnético da espira com o campo magnético do ímã permanente e assim o processo 
repete-se continuamente gerando uma rotação contínua no eixo da espira. 
A direção do fluxo magnético e a direção da corrente elétrica irão definir o sentido de 
rotação do eixo. 
 
Devido à facilidade com que podem ser controladas, sistemas de 
máquinas CC têm sido usados frequentemente em aplicações que exigem uma ampla 
faixa de velocidades ou de controle preciso da saída do motor. [...] a versatilidade 
23 
 
 
das máquinas CC, em combinação com a relativa simplicidade dos seus sistemas de 
acionamento, irá assegurar o seu uso continuado em uma ampla variedade de 
aplicações. (FITZGERALD, 2006). 
 
A alimentação do sistema será de 12 V, proveniente de uma fonte externa assim, o 
motor utilizado para movimentá-la será o de corrente contínua, conforme o comando do 
microcontrolador. 
 
1.5 MICROCONTROLADORES 
 
De acordo com Nicolosi (2000), o microcontrolador é um elemento eletrônico 
desenvolvido para executar tarefas específicas, com linguagens de comando específicas. Para 
ler as instruções que devem ser executadas utiliza a Memória de Programa (Code Memory – 
ROM) e para armazenar temporariamente informações de uso próprio das instruções, 
enquanto essas informações devem ser armazenadas, utiliza a Memória de Dados (Data 
Memory – RAM). 
Ainda segundo Nicolosi (2000), o propósito do microcontrolodar é executar tarefa 
específica gravada em sua memória de código, e em geral se comunica com o mundo real para 
sentir informações do meio ambiente e também para atuar nele. 
 
1.5.1 Plataforma Arduíno 
 
Com a plataforma Arduíno não é diferente. Segundo Fonseca (2010), o Arduíno é 
uma plataforma de composição física, formada por uma simples placa de Entrada/Saída 
microcontrolada e desenvolvida através de uma biblioteca que facilita a escrita da 
programação em C/C++. Além disso, ele também pode ser usado para desenvolver artefatos 
interativos ou conectados ao computador através de Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure 
Data ou SuperColider. Abaixo uma figura que exemplifica melhor o funcionamento e 
interação do Arduíno com o meio externo, resultando em sua atuação: 
 
Figura 22 - Esquema em diagrama de blocos do funcionamento básico do Arduíno. 
(Fonte: Apostila Arduíno - Erika da Fonseca & Marthyan Beppu) 
24 
 
 
O Arduíno possui o microcontrolador (Atmega328), e este é logicamente 
programável, utilizando uma linguagem própria baseada em C/C++, fazendo com que o 
Arduíno interprete e execute determinadas funções, por etapas, conforme desejo do 
programador. 
 
Figura 23 - Plataforma Arduíno Uno. 
(Fonte: Arduino.cc) 
Este ATmega328, segundo o fabricante, possui 32 KB de memória flash (onde é 
armazenado o software), além de 2 KB de SRAM (onde ficam as variáveis) e 1 KB de 
EEPROM (esta última pode ser lida e escrita a través da biblioteca EEPROM e guarda os 
dados permanentemente, mesmo que desliguemos a placa). A memória SRAM é apagada toda 
vez que desligamos o circuito. 
O Arduíno Uno (o que será utilizado no projeto) possui 14 pinos digitais. Estes 
podem ser usados como entrada e saída se usarmos as funções pinMode(), digitalWrite(), e 
digitalRead (). Eles operam com 5 V. Cada pino pode fornecer ou receber um máximo de 40 
mA e tem um resistor. Além disso, alguns pinos têm funções específicas especializadas: 
 Serial: 0 (RX) e 1 (TX). Usados para receber (RX) e Trnsmitir (TX) dados 
seriais TTL. 
 PWM: os pinos 3, 5, 6, 9, 10 e 11 exercem essa função. Fornecem uma saída 
analógica de 8-bit com função analogWrite(). 
Com esta definição, espera-se o uso desta tecnologia neste projeto pela necessidade 
de se ter um elemento responsável pela leitura de fatores externos e pelo acionamento de 
motores para movimentar a placa fotovoltaica. 
 
25 
 
 
2 MÉTODO PROPOSTO 
 
Serão feitas pesquisas bibliográficas na área de eletrônica de potência, eletrônica 
analógica, microcontroladores, microprocessadores, além de estudos baseados na geração de 
energia elétrica provenientes de energias renováveis, principalmente de placas solares. 
Os componentes eletrônicos necessários para a implementação do protótipo serão 
listados levando atenção quanto ao preço, relevância quanto à utilização e número de 
componentes comprados. Os componentes serão: Sensor fotoelétrico (LDR), motor DC, 
placas fotovoltaicas, microcontrolador, além de outros materiais para construir o suporte onde 
ficarão as placas. 
Serão realizadas pesquisas com o intuito de se obter o conhecimento sobre 
tecnologias já existentes e que estão relacionadas ao tema em questão, a fim de que se 
confirme a hipótese já apresentada. Desta forma, teremos o valor do sistema já comercializado 
no mercado, com o que será elaborado e construído. 
Antes da implementação do sistema, será utilizado o recurso da simulação de um 
software (PROTEUS, ORCAD ou MULTISIM) que forneça ferramentas necessárias para a 
verificação de possíveis erros que venham a ser cometidos antes da sua construção. Evitando 
prejuízos na compra de novos materiais. 
Após as simulações, implementar o protótipo no laboratório da Escola Superior de 
Tecnologia da UEA, montar as placas solares utilizando o sistema automatizado, e com o uso 
de instrumentos de medição, coletar a tensão produzida. 
O mesmo será feito fixando as placas solares ao solo, a fim de que se prove a 
relevância da utilização deste auxilio na geração de energia elétrica, mostrando também a sua 
eficiência. 
 
26 
 
 
3 IMPLEMENTAÇÃO DO PROJETO 
 
Neste capítulo serão descritos os processos de implementação das tecnologias 
supracitadas no capítulo anterior, para o desenvolvimento do projeto proposto. 
 
3.1 PROJETO PROPOSTO 
 
Para o desenvolvimento do sistema automatizado proposto, são necessários os 
seguintes componentes: motor, microcontrolador e sensores fotoelétricos. Como mostra a 
figura 24. 
 
Figura 24 - Esquema em blocos do funcionamento do projeto 
(Fonte: O próprio Autor) 
A figura 24 mostra como será o funcionamento do sistema a ser implementado. 
Observando que a função do motor será movimentar as células fotovoltaicas. Estas serãoacionadas conforme comando dado pelo microcontrolador. E para que se estabeleça uma 
comunicação entre o microcontrolador e as células fotovoltaicas, serão necessários os 
sensores fotoelétricos. 
 
3.1.1 Células Fotovoltaicas 
 
Com a chegada dos módulos fotovoltaicos, foi possível dar início às atividades para 
o desenvolvimento do projeto proposto. Vide figuras 25 e 26. 
Células 
Fotovoltaicas 
Microcontrolador 
Motor 
Sensores 
Fotoelétricos 
27 
 
 
 
Figura 25 - Chegada dos módulos fotovoltaicos 
(Fonte: O próprio autor) 
 
Figura 26 - Um módulo fotovoltaico. 
(Fonte: O próprio autor) 
Cada módulo fotovoltaico possui as seguintes características: 
 Potência Média (Watts): 0,75 Wp; 
 Corrente Média (Amps): 1,5 Imax; 
 Tensão Média (Volts): 0,5 V. 
Observando as características acima que cada módulo possui, foi necessária a junção 
dos mesmos em série e paralelo a fim de que se realize teste do sistema, conforme 
embasamento teórico realizado no capítulo sobre arranjo de células fotovoltaicas. Foi feito 
então a soldagem das placas, como mostram as figuras 27 e 28. 
28 
 
 
 
Figura 27 - Processo de soldagem dos módulos: lado positivo. 
(Fonte: O próprio autor) 
 
 
Figura 28 - Processo de soldagem dos módulos: lado negativo. 
(Fonte: O próprio auto) 
 Conforme estudo bibliográfico realizado a respeito de arranjo de células, ou módulos 
fotovoltaicos, necessitou dispô-las em arranjo misto. Esses módulos fotovoltaicos dispostos 
em série apresentaram as seguintes características quando expostos ao sol: 
 
29 
 
 
 
Figura 29 - Comportamento das placas expostas ao sol: tempo fechado. 
(Fonte: O próprio autor) 
 
Figura 30 - Comportamento das placas expostas ao sol: tempo ensolarado. 
(Fonte: O próprio autor) 
 Conforme figuras acima, foram obtidos os seguintes resultados de tensão: 1,76 V em 
tempo fechado, e chegando a 2,12 V em tempo ensolarado. Depois de o arranjo em série 
apresentar essas características, o mesmo foi feito com o arranjo em paralelo para se obter a 
corrente desejada. 
O ensaio com 3 módulos em paralelo apresentou uma corrente de no máximo 1,5 A. 
 
30 
 
 
3.1.2 Sensores Fotoelétricos 
 
Para interpretação da intensidade dos raios solares pelo sistema, foram utilizados os 
sensores fotoelétricos. O sensor escolhido foi o LDR (Resistor dependente de Luz), por 
apresentar características favoráveis que atendem às necessidades do projeto e também pelo 
preço. 
 
Figura 31 - Sensores Fotoelétricos - LDRs. 
(Fonte: O próprio autor) 
A figura 31 demonstra como os sensores foram utilizados. Os dois LDRs tiveram que 
ser colocados dentro de um objeto que os envolvessem para que os mesmos não sofram 
nenhum tipo de interferência da luz solar indireta durante a leitura. Pois, lembrando, esses 
sensores fotoelétricos terão o papel de “ler”, somente, a luz direta dos raios solares. 
O material que envolve os sensores tem, cada um, 9,5cm de comprimento. Esse 
tamanho foi definido depois de vários experimentos (empirismo), para que se entrasse um 
tamanho ideal para os sensores. 
A figura a seguir, mostra como se encontram os sensores por dentro do material. 
Nota-se que o LDR tem certa distância da borda (exatamente 1,5cm), com o mesmo motivo 
explicado no parágrafo anterior. 
Esses sensores serão fixados de tal forma que permaneça 4cm do material acima do 
suporte que sustentará as placas. 
31 
 
 
 
Figura 32 - Sensores Fotoelétricos - LDRs. 
Fonte: O próprio autor. 
O circuito equivalente que utiliza este dispositivo se encontra no Anexo B deste 
trabalho. Basicamente é constituído de um resistor de 10kΩ e do próprio sensor LDR. Nota-se 
que neste circuito, um dos terminais do LDR está em comum com o resistor de 10kΩ e com a 
porta/entrada analógica da plataforma Arduíno, a fim de que se obtenha a leitura do sensor 
fotoelétrico. O outro terminal do sensor é conectado a porta de 5V do Arduíno, já o resistor de 
10k, serve para proteção do circuito. 
O Arduíno interpreta a leitura da iluminação realizada pelo sensor fotoelétrico numa 
escala de 0 a 1023 lumens, e com uma programação estabelecida, poderá acionar o motor para 
irar o suporte até a posição correta de maior incidência solar. 
 
3.1.3 Microcontrolador 
 
Ainda seguindo o fluxograma, nos deparamos com o microcontrolador. Este tem 
papel fundamental no sistema, pois estará encarregado de “traduzir” a informação recebida do 
LDR para então decidir o melhor momento ou estado em que se deve movimentar o suporte, 
através do motor. 
As características desta plataforma Arduíno UNO R3 utilizada são: 
microcontrolador: ATmega328, tensão de operação: 5V, tensão de entrada: 7-12V, pinos de 
entrada/saída (I/O) digitais: 14 (6 podem ser saídas PWM), pinos de entrada analógicas: 6 e 
velocidade de clock: 16MHZ. 
32 
 
 
A linguagem de programação utilizada no projeto é a C e ela se encontra no Anexo 
A. Nota-se que nesta programação, após o Arduíno receber as informações enviadas pelo 
sensor fotoelétrico, faz a seguinte decisão: movimentar o motor (de leste a oeste ou de oeste a 
leste) se houver uma diferença maior que 4 lumens entre os dois sensores. 
Esta diferença de 4 lumens foi descoberta depois de vários experimentos 
(empirismo), por vários dias, onde foi observado que os sensores mantinham uma diferença 
constante entre 0 e 4 lumens quando ficavam expostos ao sol de forma direta, e essa diferença 
aumentava se um desses dos dois sensores não estivessem direcionados diretamente ao sol. 
Para obter veracidade no que foi dito, foi utilizado, antes do programa principal do 
projeto que se encontra no Anexo A, o programa de calibração do LDR que podemos 
encontrar no Anexo C. 
 
3.1.4 Motor CC 
 
E por último, o motor CC tem a finalidade de realizar o movimento do suporte onde 
ficarão as placas solares. Ele tem como características: tensão 12V e corrente de, no mínimo, 
10A. Mas para este projeto, o motor deve ser acionado com uma corrente menor que a 
sugerida, para que o suporte não se movimente de forma brusca ultrapassando o ponto ideal 
de incidência. 
Para o acionamento do motor, foi construída e utilizada a ponte H com relé. Para a 
construção da mesma, utilizou-se 4 relés de 5 V, 4 transistores BC 548, e 4 diodos 1N4148. 
Alcançando desta forma o esperado. 
 
Figura 33 - Ponte H com relé. 
Fonte: O próprio autor) 
33 
 
 
Pela robustez do motor e por ele ser de corrente contínua, o mesmo poderia ser 
utilizado para movimentar placas maiores e que sustentassem todo o sistema independente de 
fonte externa. Bastava estas placas serem capazes de alimentar tanto o sistema geral como, 
também, o motor de 12V. 
Antes da implementação do sistema, foi utilizado o recurso de simulação PROTEUS, 
pois, este, dentre tantos, atendia as necessidades do projeto. O esquema do programa se 
encontra no Apêndice B. O programa elaborado para simular o sistema se encontra no 
Apêndice A. 
 
3.1.5 Levantamento do Valor Total do Sistema 
 
Com isso, o valor total gasto pelo sistema fica em torno de R$ 354,08. Mais detalhes, 
na tabela a seguir: 
Materiais/Componentes Utilizados 
Qtd. Componente/Material Valor Unitário Valor Total 
2 Resistores LDR R$ 2,00 R$ 4,00 
1 
Motor DC 
(motor de para-brisas do fusca) 
R$ 150,00 R$ 150,00 
1 lote 
Módulos Fotovoltaicos 
1 lote = 40 módulos fotovoltaicos 
 US$ 24,99/lot ≈ R$ 50 R$ 50,00 
4 Relés de 5V R$ 4,20 R$ 16,80 
4 Resistores de 10KΩ R$ 0,22 R$ 0,88 
4 Transistores BC 548 R$ 0,55 R$ 2,20 
4 Diodo 1N4148 R$ 0,30 R$ 1,20 
1 
Suporte para placas 
(incluindo mão de obra) 
R$ 50,00 R$ 50,00 
1 Plataforma Arduíno UNO R3 R$ 79,00 R$ 79,00 
 
Total R$ 354,08 
 
Tabela 1 - Valores dos componentes e materiais utilizados 
Foram feitas também pesquisas com o intuito de localizar tecnologias existentes com 
a mesma finalidade do presente trabalho. Descobriu-se com essa pesquisa que existemempresas que fabricam essa tecnologia na América do Norte e na Europa, onde o conceito de 
energia renovável é mais difundido. 
Por este motivo, comprar o seguidor solar ou solar tracker (como é chamado na 
Portugal e nos Estados Unidos) fora do Brasil não é viável. Estes sistemas fabricados no 
34 
 
 
exterior utilizam de tecnologias avançadas na captura de informações sobre a incidência solar 
como o pireliômetro e o piranômetro. 
A seguir, veremos a tabela 2 com os preços encontrados nos demais mercados 
disponíveis para compra desta tecnologia. 
Nome Fabricante Preço 
Solar Tracker Lorentz 
ETATRACK 1500 
Lorentz R$ 8.620,00 
Seguidor Solar de 2 eixos Feina € 277,58 
Seguidor ETAtrack Active 400 Lorentz € 740,16 
Tabela 2 - Valores dos sistemas automatizados fabricados no exterior 
(Fonte: Merkasol.com) 
 
 
35 
 
 
4 RESULTADOS OBTIDOS 
 
Neste capítulo serão expostos os resultados obtidos durante a aplicação do sistema 
proposto. Serão também demonstrados os resultados comparativos encontrados com a 
utilização do sistema e sem a utilização (placas fixas), a fim de que se comprove a relevância 
da adoção deste sistema. 
 
4.1 SIMULAÇÃO NO PROTEUS 
 
Antes da implementação do projeto proposto, foram realizadas simulações com o 
software PROTEUS. Essas simulações foram importantes, pois dessa forma foi possível 
verificar o funcionamento do projeto e o comportamento da plataforma Arduíno, com o 
andamento da execução da lógica de programação construída. 
A programação foi realizada, compilada e gravada na plataforma com o software 
ARDUINO. 
O esquema do programa simulado se encontra no Anexo B. Vale destacar que a 
interface do Arduíno encontrado na simulação foi encontrada na internet, pois, o mesmo, não 
se encontra na versão (7.7) do software utilizado. 
Nesta simulação foi adicionado o componente terminal virtual que tem a mesma 
função da comunicação serial que se estabelece entre o Arduíno e o computador, quando 
rodamos o software de compilação. 
Após rodar o circuito cria-se uma janela, como a figura 34, onde se fornece a 
intensidade solar dos sensores Leste e Oeste. 
 
Figura 34 - Janela aberta do terminal virtual no Proteus 
Fonte: O próprio autor. 
Essa intensidade pode variar a medida que se muda a luminosidade dos sensores 
LDR1 e LDR2 do circuito., até que a diferença entre os dois seja maior que 4 e movimente o 
motor com a ajuda da ponte H com relé de 5V. 
36 
 
 
 
Figura 35 - Suporte para as placas. 
(Fonte: O próprio auto)r 
 
 
37 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
 
 
 Com base nos resultados obtidos, o intuito da construção do presente projeto foi 
atingido, comprovando a hipótese no início citada. A utilização de um sistema automatizado 
com o propósito de melhorar a eficiência dos módulos fotovoltaicos, no que diz respeito à 
captação dos raios solares, tornou-se bastante útil, pois auxilia consumidores que usufruem 
desses módulos solares para geração de energia, uma vez que já não precisam recorrer a 
tabela de consulta de coordenadas solares. 
Mesmo que o sistema tenha sido construído com apenas um eixo (Leste-Oeste), o 
mesmo não apresentou ineficiência na realização das medições, seguindo os critérios adotados 
em sua elaboração. 
O principal diferencial encontrado após a elaboração deste sistema foi quanto a 
utilização de componentes de fácil acesso em sua construção, favorecendo o usuário na 
manutenção do sistema. 
 As paradas do sistema não provocam perdas significativas na irradiação coletada pelos 
sensores fotovoltaicos, para então serem passados ao microcontrolador. 
 Os ganhos na irradiação diária variaram de acordo com os valores de irradiância 
registrados. Em dias muito nublados, o ganho em energia do rastreador torna-se baixo, e em 
dias com céu limpo, o ganho torna-se máximo. 
 Espera-se que este trabalho sirva de base para a realização de projetos futuros e que 
estes busquem utilizar outros tipos de tecnologia que substituam, principalmente, o sensor 
fotoelétrico LDR, para que se aumente a precisão no rastreamento dos raios solares. 
 
38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
 
BRAGA, N. C. Como funcionam os sensores fotoelétricos (ART644). Disponível em: < 
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/4883-art644> Acesso em: 20 set. 
2013. 
 
COMETTA, E. Energia Solar: utilização e emprego pratico. São Paulo: Hemus, 1982. 
 
FONSECA, E. G. P.; BEPPU, M. M. Apostila Arduino. Niterói: UFF, 2010 
 
LEVITAN, D. The solar efficiency gap. IEEE Spectrum. Disponível em: < 
http://spectrum.ieee.org/green-tech/solar/the-solar-efficiency-gap>. Acesso em: 11 set. 2013. 
 
MORI, N.. Princípio básico de funcionamento de um motor DC. Disponível em: 
<http://nilsonmori.blogspot.com.br/2011/05/principio-basico-de-funcionamento-de-um.html> 
Acesso em: 21 set. 2013. 
 
Nicolosi, D.. Microcontrolador 8051 detalhado. 6ed. Rio de Janeiro: Erica, 2000. 
 
PERLOTTI, Edgar. et al. Proposta para inserção da Energia Solar fotovoltaica na Matriz 
Elética Brasileira. São Paulo: ABINEE, 2012. Relatório. 
 
ROSEMBACK, R. H. Conversor CC-CC Bidirecional Buck-Boost Atuando como 
Controlador de Carga de Baterias em um Sistema Fotovoltaico. 2004. Dissertação 
(Mestrado), Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2004 
 
SOLARTERRA. Energia solar fotovoltaica: guia prático. São Paulo, 2008. Disponível em: 
< http://mbecovilas.files.wordpress.com/2011/06/energia-solar-fotovoltaica.pdf >. Acesso em 
25 ago. 2013. 
 
SILVA, L. M. G. Mini-curso Arduíno. Brasil Robotics, 2010. Disponível em: < 
http://brasilrobotics.blogspot.com.br/2010/09/start-no-arduino-iniciar.html>. Acesso em: 10 
set. 2013 
 
TESSARO, A. R.. Desempenho de um painel fotovoltaico acoplado a um rastreador 
solar. 2006. Dissertação (Mestrado de Engenharia Agrícola), Universidade Estadual do Oeste 
do Paraná, Cascavel, 2006. 
 
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/4883-art644
39 
 
 
THOMAZINI, D. Sensores Industriais: Fundamentos e Aplicação. São Paulo: Érica. 2005. 
 
40 
 
 
APÊNDICE A – PROGRAMAÇÃO DO SISTEMA AUTOMATIZADO COM A 
PLATAFORMA ARDUÍNO. 
 
/*Sistema Automatizado para o Aumento da Eficiência da Captação Solar de Placas 
Fotovoltaicas na Geração de Energia Elétrica. Autor: José Maria Launé Fonseca Junior*/ 
 
int sensor_leste = 0; //Pino analógico em que o sensor_leste está conectado. 
int valorSensor_leste = 0; //variável usada para ler o valor do sensor_leste em tempo real. 
int sensor_oeste = 1; //Pino analógico em que o sensor_oeste está conectado. 
int valorSensor_oeste = 0; //variável usada para ler o valor do sensor_oeste em tempo real. 
int motorSent_leste = 7; 
int motorSent_oeste = 8; 
 
//------Função setup, executado uma vez ao ligar o Arduino------------------------------------// 
void setup(){ 
 Serial.begin(9600); //Ativando o serial monitor que exibirá os valores lidos nos sensores. 
 pinMode(motorSent_leste, OUTPUT); //Definindo pinos digitais do motor como de saída. 
 pinMode(motorSent_oeste, OUTPUT); 
} 
 
//---------------------------Função loop, executado enquanto o Arduino estiver ligado--------// 
void loop(){ 
 int valorSensor_leste = analogRead(sensor_leste); //Lendo o valor do sensor_leste. 
 int valorSensor_oeste = analogRead(sensor_oeste); //Lendo o valor do sensor_oeste. 
 
 //Exibindo o valor do sensor no serial monitor do notebook. 
 Serial.println(valorSensor_leste); 
 Serial.println(valorSensor_oeste); 
 
//Os valores da luminosidade podem ser alterados conforme a necessidade. 
if ((valorSensor_leste - valorSensor_oeste) > 4 || (valorSensor_oeste - valorSensor_leste) > 
4) { 
 
if (valorSensor_leste < valorSensor_oeste){ 
ligamotorleste(); 
} 
 
else if (valorSensor_oeste < valorSensor_leste){ 
ligamotoroeste (); 
} 
} 
 
else{ 
paramotor();//para o motor antes de girar; 
} 
} 
 
//---------------------------------Função criada para parar motor------------------------------// 
void paramotor() { 
 digitalWrite(motorSent_leste,LOW); 
41 
 
 
 digitalWrite(motorSent_oeste,LOW); 
 delay(50); } 
//-----------------------------------------------Função gira o lado leste--------------------------// 
void ligamotorleste() { 
 digitalWrite(motorSent_leste,HIGH); } 
 
//-----------------------------------------------Função gira o lado oeste--------------------------// 
void ligamotoroeste() { 
 digitalWrite(motorSent_oeste,HIGH); } 
 
42 
 
 
APÊNDICE B – ESQUEMA ELÉTRICO UTILIZADO NO PROTEUS PARA 
SIMULAÇÃO. 
 
Figura 36 - Esquema elétrico do sistema no PROTEUS 
 
43 
 
 
APÊNDICE C – PROGRAMAÇÃO PARA CALIBRAÇÃO DO LDR 
int sensor1 = 0; //Pino analógico em que o sensor está conectado. 
int valorSensor1 = 0; //variável usada para ler o valor do sensor em tempo real. 
int sensor2 = 2; //Pino analógico em que o sensor está conectado. 
int valorSensor2 = 0; //variável usada para ler o valor do sensor em tempo real. 
 
//Função setup, executado uma vez ao ligar o Arduino. 
void setup(){ 
 //Ativando o serial monitor que exibirá os valores lidos no sensor. 
 Serial.begin(9600); 
} 
 
//Função loop, executado enquanto o Arduino estiver ligado. 
void loop(){ 
 int valorSensor1 = analogRead(sensor1); 
 int valorSensor2 = analogRead(sensor2); 
 Serial.print("Valor lido pelo LDR1 = "); 
 Serial.println(valorSensor1); 
 Serial.print("Valor lido pelo LDR2 = "); 
 Serial.println(valorSensor2); 
 delay(500); 
}