Gerçek Zaman Saati ve Mikrodentleyici Kullanan Güneş Takip Sistemi

MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, 25-27 Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz,
TÜRKĐYE
GERÇEK ZAMAN SAATİ VE MİKRODENTLEYİCİ KULLANAN GÜNEŞ TAKİP SİSTEMİ
SOLAR TRACKING SYSTEM USING REAL TIME CLOCK AND MICROCONTROLLER
İbrahim YILDIZÖZ & Ahmet GEMEÇ, Kastamonu Üniversitesi, Kastamonu Meslek Yüksekokulu,
Elektronik Teknolojisi
Aydın BAYRAK & Alpaslan DEMİR, Kastamonu Üniversitesi, Kastamonu Meslek Yüksekokulu,
Mekatronik Programı
Erdal ŞEHİRLİ & Yücel ÇETİNCEVİZ, Kastamonu Üniversitesi, Kastamonu Meslek Yüksekokulu,
Elektronik ve Otomasyon Bölümü
ABSTRACT ve ÖZET
Bu çalışmada, 200W`lık güneş panelinin güneş takibi uygulaması yapılmıştır. Güneşin konumu
zamana bağlı olarak tespit edilmiş ve bu konuma göre güneş takibi gerçekleştirilmiştir.
Donanım olarak, 16F877 ve DS1302 entegreleri, 12V redüktörlü bir dc motor kullanılmıştır.
Ayrıca, motor milindeki moment polyemit mekanizma ile iletilmiştir.
In this paper, tracking of the 200W solar panel is realized. The position of Sun is determined by
depending on the time and solar tracking is implemented by this position. As hardware,
16F877 and DS1302 integrated circuits, 12V dc motor with reducer are used. Furthermore,
moment of motor shaft is transmitted by polyamide mechanism.
1. GİRİŞ
1

MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, 25-27 Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz,
TÜRKĐYE
Günümüzde, enerji tüketimi sanayinin ilerlemesi ve toplumların tüketimlerinin artması
nedeniyle gün geçtikçe artmaktadır. Bununla birlikte, petrol tabanlı enerji kaynakları yüksek
oranda karbon içermeleri nedeniyle çevreye zararları yüksektir. Ayrıca, gün geçtikçe bu tip
kaynaklar da azalmaktadır. Bu nedenlerden dolayı, son yıllarda, yenilenebilir enerji kaynağı
olarak adlandırılan, rüzgâr, güneş ve hidrojenden enerji üretme isteğinde artış olmaktadır.
Rüzgâr türbinlerinin kurulabilmesi için kurulacak yerin yeteri derecede rüzgâr alıyor olması
gerekliliğinden dolayı Türkiye de ki her il de verimli değillerdir. Hidrojen den elektrik üretirken
de hidrojen üretilmesindeki ve depolanmasındaki zorluklar nedeniyle makul gözükmemektedir.
Güneş enerjisinden elektrik üretilirken ise, güneş panellerinin günümüzde pahalı olması
nedeniyle, kendisini amorti etmesi için daha çok güneş alan yerlere kurulması önerilir ancak
güneşleme süresi daha az olan yerlerde de enerji üretimi sağlanabilmektedir bununla birlikte
kendisini daha uzun sürede amorti edeceği aşikârdır.
Literatürde güneş takip sistemi ile ilgili bir takım yayınlar bulunmaktadır. [1] de sensör olarak
LDR kullanan ve motor olarak ta adım motoru kullanan bir prototip güneş takip sistemi
uygulaması gerçekleştirilmiştir. [2] de güneş takip sistemi uygulamasında bir dc motor ve
sensör olarak ise bir webcam kullanılarak izleme işlemi gerçekleştirilmiştir. [3] de denetleyici
olarak FPGA ve ışığa duyarlı sensör kullanılarak adım motorları ile bulanık mantık kontrol
yöntemi altında güneş takip sistemi yapılmıştır. [4] de güneş takibini optimal hale getirmek için
plc ve adım motoru kullanan bir SCADA sistemi geliştirilmiştir. Mikro işlemci tabanlı bir güneş
takip sistemi de [5] gerçekleştirilmiştir. [6] da MCU kullanılarak geliştirilmiş güneş takip sistemi
zaman saatli bir uygulama step motor vasıtasıyla gerçekleştirilmiştir ve yazılım yapılırken güneş
açıları hesaplanmıştır. Mikro denetleyici olarak 16f84A ve sensör olarak ta Ldr kullanan dc
motorlu bir güneş takip sistemi de [7] de gerçekleştirilmiştir.
Bu çalışmada ise gerçek zaman saati kullanan mikrodenetleyici ile kontrol edilen redüktörlü dc
motor ile güneş takip sistemi gerçekleştirilmiştir. Güneşin pozisyon bilgisi sensörler yerine
gerçek zaman saatinden alınan zaman bilgisine göre belirlenmeye çalışılmıştır. Polyamitten
üretilmiş mafsala monte edilen dc motorun milinden alınan moment bilyeli somun içindeki
vidalı mil üzerinden güneş panelinin bulunduğu çerçeveye aktarılarak panelin hareketi
sağlanmıştır.
2. Güneş Enerjisi Takibi
Literatürde güneş enerjisi takibi genel olarak iki şekilde yapılmaktadır. Birincisi, maksimum güç
nokta takibi (MPPT) diğeri ise güneş takibidir.
2

Resim şu anda görüntülenemiyor.
MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, 25-27 Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz,
TÜRKĐYE
2.1. Maksimum güç noktası takibi
Maksimum güç noktası takibinde, güneş panelinden elde edilen akım ve gerilim
değerlerinin, bir güç elektroniği devresi vasıtasıyla maksimum güç noktasına ulaşması
sağlanarak yapılmaya çalışılan verim arttırma yöntemidir. Şekil 1. de örnek olarak bir
güneş hücresinin akım-gerilim eğrisi çıkarılmış ve maksimum güç noktaları
gösterilmiştir. MPPT yönteminde ki temel amaç sistemi sürekli olarak bu nokta da ya da
bu nokta civarında çalıştırmaktır.
Şekil 1. Güneş pili farklı ışınım şiddetlerine göre I-V eğrisi ve maksimum güç noktaları
2.2. Güneş takibi
Güneş takibi yöntemi ise, panel güneşin geliş açısına göre yerleştirildikten sonra, gün boyunca
fiziksel olarak panelin güneşin konumuna göre hareket ettirilmesi esasına dayanır.
Uygulamaların genelinde, güneş konumu ışığa duyarlı sensörler vasıtasıyla tespit edilmektedir
ve daha sonra denetleyici ile motor kontrolü yapılmaktadır. Denetleyici olarak, mikro işlemcili,
mikrodenetleyicili ve FPGA li uygulamalar bulunmaktadır.
3. Güneş Takibi Prototipi
200W`lık bir güneş paneli için güneş takibi prototipi geliştirilmiştir. Panelin güneş konum
algılaması gerçek zaman saati kullanımı ile gerçekleştirilmiştir. Zaman bilgisi mikrodenetleyiciye
aktarılır ve takip sisteminin çerçevesine vidalı mil ile bağlı olan redüktörlü dc motor kontrol
3

MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, 25-27 Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz,
TÜRKĐYE
edilir. Kullanılan dc motorun hızı 5 rpm ye düşürülmüştür. Ayrıca, dc motor polyamitten
üretilmiş olan mafsala montajlıdır.
Şekil 2. de güneş takip prototip iskeleti ve prototipi görülmektedir.
Şekil 2. Güneş takip prototipi iskeleti ve prototipi
Şekil 3 de ise motor ve miline bağlı olan vidalı mil ile bilyeli somun gösterilmektedir.
4

MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, 25-27 Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz,
TÜRKĐYE
Şekil 3. Dc motor ve vidalı mil, bilyeli somun
Şekil 4 de ise dc motor ile polyamid mafsal gösterilmiştir.
5

MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, 25-27 Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz,
TÜRKĐYE
Şekil 4. Dc motor ve polyamit mafsal
Şekil 5 de ise kontrol kartı gösterilmiştir. Kartın üzerinde PIC16F877, DS1302, 7805 , LCD ve
2şer adet BD244 ve BD243 transistor bulunmaktadır.
Şekil 5. Kontrol kartı
4. SONUÇ
Bu çalışmada, gerçek zaman saatli mikrodenetleyici kullanan güneş takip sistemi uygulaması
gerçekleştirilmiştir. Bu uygulamada, herhangi bir ışığa duyarlı bir sensör kullanılmamıştır.
Güneşin konum takibi, zaman saatinden gelen bilgilere göre gerçekleştirilmiştir. Bu nedenle
kod yazılırken, güneşin günden güne konumunun değişeceği göz önüne alınarak yazılım
düzenlenmesi gereklidir.
İleriki çalışmada, bu yapıya bir eksen daha ve MPPT eklenerek verimin daha da arttırılması
hedeflenmektedir.
6

MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, 25-27 Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz,
TÜRKĐYE
KAYNAKÇA
[1] Rizk, J, and Chaiko Y., “Solar Tracking System: More Efficient Use of Solar Panels”, World
Academy of Science, Engineering and Technology, 41 (2008).
[2] Arturo M. M, and Alejandro P. G, “High- Precision Solar Tracking System”, WCE 2010, 30
June – 2 July 2010, London.
[3] Huang Y.J, Kuo T.C, Chen C.Y, Chang H.C., Wu P.C., and Wu T.H., “The Design and
Implemantation of a Solar Tracking Generating Power Sytem”, Engineering Letters, 17:4, EL
2006.
[4] Figueiredo J.M.G., Costa J.M.G.S, “Intelligent Sun-Tracking System for Efficiency
Maximization of Photovoltaic Energy Production”, ICREPQ’08. Int. Conference on Renewable
Energies and Power Quality. Symposium, 12-14 Mar 2008, Santander.
[5] Saxena A.K., Dutta V., “A Versatile Microprocessor Based Controller For Solar Tracking”,
21.IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 21-25 May 1990, Kissimmee.
[6] Xu S., Kong D., Ma, Z., Yo L., “The Implementation of High-Precision Solar Tracking System”,
IEEE ICECC Electronics, Communications and Control, 9-11 Sept 2011, Ningbo.
[7] Barsoum N., Kong D., Ma, Z., Yo L., “Implementation of a Prototype for a Traditional Solar
Tracking Sytem”, IEEE EMS09 Computer Modelling and Simulation, 25-27 Nov 2009, Athens
7