Solartracker-Projekt 2018
                       von Michael Schulte, Rönkhausen 

 

 

 

  

 

Abb. 1: Solartracker-Modell, gebaut mit Fischertechnik; unter dem roten
Dach befindet sich ein Arduino-Uno-Mikrocontroller mit Motor-  und datalogger-shield zur Modellsteuerung (C++-Programmcode s.u.).
Das Programm wird von einem PC per USB auf den Controller geladen und wird danach ohne PC selbständig ausgeführt. Die Aktualisierung der Azimut- und Elevation-Positionen erfolgt etwa alle 2 sec.

 

 

 

 

Abb. 2: Modellansicht von vorne; unter dem waagerecht
liegenden grossen Zahnrad befindet sich ein Hall-Dreh-
winkelsensor (0 - 360°), dessen Achse sich 1:1 mit dem
Solarpanel bewegt. Somit kann jederzeit die aktuelle
Azimut-Position (AzI) bestimmt und mit dem astronomisch
berechneten Azimutwert (AzS) verglichen werden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Abb. 3: Longruner-Servo für die Höhenwinkel-Verstellung (0-180 Grad) mit
aufmontiertem 3-Volt-
ETM500-Solarpanel. Der astronomisch berechnete
Elevation-Wert wird 1:1 direkt auf den Servo übertragen und bewirkt eine
ständig aktualisierte, exakte Schrägausrichtung des Solarpanels zur Sonne.

 

 

Abb. 4: Pololu-Steppermotor mit Schneckentrieb für die Azimut-Verstellung. Falls der berechnete Azimutwert (AzS, s. Abb. 5) grösser als der vom Hall-Drehwinkelsensor gelieferte Azimutwert (AzI), so dreht der Steppermotor 30 Schritte vorwärts; ist AzS kleiner als AzI, so dreht der Steppermotor 30 Schritte rückwärts. Auf diese Weise ist (mit  einer Genauigkeit von ca. 1 Grad) im Idealfall immer AzI = AzS, d.h. die Azimutposition des Solarpanels stimmt mit dem berechneten Azimutwert überein.

 

      Hardware-Liste

 

·         Arduino-Uno-Mikrocontroller REV

·         Arduino-Mega-2560-Mikrocontroller (für Zusatzdisplay)

·         DS3231 AT24C32 IIC Real Time Clock Module (für Zusatzdisplay)

·         AZDelivery-DataLogger-Modul mit DS3231-RTC-Echtzeituhr

·         Adafruit-Motor-Shield v2.3

·         POLOLU-1207-Stepper-Motor 7.4 VDC

·         Longruner-17kg-Digital High-Torque Robot-Servo-Motor 7.5 VDC

·         SainSmart IIC/I2C/TWI Serial 2004 Character 20x4 LCD  Display Modul 5 VDC

·         Hall-Drehwinkelsensor 0 - 360° entsprechend 0 - 5 Volt Output,
           Versorgungsspannung 5 Volt DC
           (s. Abb. 7).

·         diverse Fischertechnik-Bauteile

·         Kuman UNO R3 3,5" TFT Touchscreen (Zusatzdisplay)

·         Solarpanel ETM500-3V (14 x 13 cm, 3.0 VDC, aus einem  Kosmos-
           Solarbaukasten)

 

 

 

 

 

Abb. 5: Display zur Anzeige der wichtigsten Daten: Datum, Uhrzeit (MEZ), AzS = Azimut
(Sollwert, berechneter Wert, in [°]), WZ = Wahre Ortszeit (12:00 h -> Sonne steht am
Standort genau im Süden), AzI = aktueller Azimut des Solarpanels (Ist-Wert. in [°]),
S = aktuelle Himmelsrichtung (hier: Süd), TL = Tageslänge in [h], Elv = Elevation
( = Sonnenhöhe, berechneter Wert in [°]), PV = aktuelle Spannung am Solarpanel [Volt].
 

 

 

 

 



Abb. 7: Hall-Drehwinkelsensor 0 - 360°
zur Azimut-Positionsbestimmung

 

Abb. 6:  Ein Zusatzdisplay (Kuman UNO R3 3,5" TFT Touchscreen)
zeigt die wichtigsten Sonnenstand-Werte im 10-Sek-Takt an.
Das Display wird von einem Arduino-Mega-2560-Mikrocontroller angesteuert.