Circuito de Seguidor solar 

 

Aqui irei realizar a apresentação um dispositivo “simples” que rastreia e segue uma fonte de luz fotovoltaica.  

Tal dispositivo pode ser utilizado em satélites para manter os painéis solares alinhados com o sol, ou em robôs de busca e resgate que tentam guiar pessoas presas em direção à luz ou também em instalações fotoelétricas com possibilidade de movimento. 

O circuito que apresento é muito simples, pois usa apenas duas fotocélulas de sulfeto de cádmio (CdS) e um servo motor que gira as próprias fotocélulas. A Figura 1 mostra um primeiro design inicial, que sofre de algumas deficiências de design, que iremos mencionar em detalhes e tentaremos resolver em nosso dispositivo. 

 

Figura 1. O projeto inicial do seguidor solar. 

 

O projeto inicial era bastante simples, tínha 5V em uma extremidade do grupo de fotocélulas e aterramento na outra extremidade. Se a mesma quantidade de luz incidisse em ambas as fotocélulas, a voltagem média seria de 2,5V.  

No segundo estágio, temos um comparador baseado em um amplificador operacional que compara a tensão média do grupo de fotocélulas a 2,5V. Se a tensão da fotocélula fosse superior a 2,5 V, significaria que mais luz incide na célula fotoelétrica à esquerda, a base de comparação seria a saída 1 e, em seguida, na próxima etapa, a ponte H forçaria o servo a girar para o grupo de fotocélulas à esquerda, para equalizar a quantidade de luz incidente que incide sobre as duas fotocélulas.  

Em essência, é um design correto, mas sofre de alguns problemas técnicos:  

• 1) Os servos motores sempre girariam com força total! Isso significa que, mesmo que as fotocélulas recebessem quantidades ligeiramente diferentes de luz, o comparador produziria uma lógica 1 ou uma lógica 00 e faria o motor girar o mais rápido possível. A situação é análoga a de um jogador de futebol tentando lançar a bola em linha reta e só pode acertar a bola com força total.  

• 2) O comparador normalmente produz cerca de 3,5 V, mas gostaria de poder ter tensões mais altas em torno de 12 volts para acionar o servo.  

Para resolver o problema 1, foi usada modulação de comprimento, e para o segundo problema foram usados ​​dois buffers. 

 

Modulação de comprimento de pulso 

Na configuração inicial, apenas 2,5 V foi usado, agora se compararmos com uma onda triangular de alta frequência, a saída do motor será alta por uma fração do tempo e baixa pelo resto do tempo. Na verdade, isso nos permite operar o motor com tensões baixas, bem como com tensões mais altas. 

 

Figura 2. Modulação de comprimento de pulso 

 

Conforme visto na Figura 2, o resultado da onda triangular da tensão de saída é alto em parte do período e baixo no restante. A entrada analógica A torna a saída baixa na maioria das vezes, o que corresponde aproximadamente a uma saída de tensão de cerca de 1V. A entrada analógica B resulta em um ciclo de trabalho de 50% correspondente a uma saída de tensão média de 2,5 V. 

 

AMORTECEDORES 

O ideal seria ter uma saída de tensão de 12 volts para a ponte H, no entanto, a saída lógica TTL alta é de aproximadamente 3,5 V, para atingir 12 V usamos buffers. A Figura 3 mostra o projeto final usando um inversor de coletor aberto como o 7406 e um buffer baseado no 7407. 

 
Figura 3. Projeto modificado para o seguidor solar.