Mennyire függünk a Naptól ?
Napállandó mérése Solis Defectus-módra
Miután a Solis Defectus csapat tagjainak ¾-e a Soprobotics Műhelyben is tevékenykedik, így adott volt, hogy a mérést automatizáljuk.
Az alapötlet a pirheliométerből származik, a jelentős kiegészítés a Nap-követés.
A vezérlést egy Arduino Mega végzi, a hőmérséklet mérésére egy TMP006 típusú, érintkezést nem igénylő infra termopile szenzort használunk. (Ez egy olyan eszköz, ami a hőt elektromos energiává és így elektromos jellé alakítja.)
Ezt egy fekete belső falú, kb 40 cm hosszú cső végébe helyezzük – ez lesz a pirheliométer háza. A csövet saját tervek alapján, 3D nyomtatóval készítettük. A tervhez az interneten található képekből indultunk ki. A szenzor fölé helyezünk egy vékony alufóliát, amelyet a napsugárzás felmelegít. A hőmérséklet változását fogja mérni a szenzor.
A magunk számára kitalált feladat a Nap követése, hiszen így hosszabb időn keresztül tudjuk biztosítani - tetszőleges időközönként továbbléptetve a korongot a rajta lévő pirheliométerrel – a merőleges beesést.
Ehhez a Nap poziciójára állást használjuk (fényerősség-mérés helyett). A szükséges képletet megtaláltuk ezen a honlapon (https://www.pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/the-suns-position) Ezek az összefüggések a helyi időt és a földrajzi koordinátákkal számolnak, tehát ezeket az adatokat kell tudnunk. Ennek lekérdezésére egy Adafruit GPS szenzort alkalmaztunk.
Ha megvannak a Nap égi koordinátái (azimut és magasság), már „csak” be kell lőni rá a pirheliométert.
Az azimutra állás iránytű-szenzor segítségével történik, egy léptetőmotor elforgatja a kis asztalt. A magasság szögének a beállításához egy 8-bites encodert használunk. A kód egy negyedkör alakú plexilemezen helyezkedik el, a „mintát” AutoCAD-be terveztük meg.
A minta fekete csíkjai jelentik az 1-es számot a fehér/átlátszó részek pedig a 0-át jelölik. A hagyományos egyesével növekvő beosztással ellenétben olyan módszert alkalmaztunk, hogy szomszédos számok csak 1 bitben térjenek el egymástól, ezt hivatalosan Gray code-nak nevezik. A lemez egyik oldalán 8 infraLED, másik oldalán velük szemben 8 fototranzisztor helyezkedik el. Ezek „olvassák” a kódot. enc Ez azt jelenti, hogy a 90 fokot 28=256 részre osztottuk, ilyen pontossággal tudjuk a magasság szögét beállítani egy másik léptetőmotorral, amelynek az encoder mondja meg, mennyit kell elfordulnia.
A Gray code olvasásához először a szomszédos beosztásban lévő skálát vissza kell alakítani egyenletesen növekvő kettes számrendszerbeli beosztásra. Ezt a feladatot egy logikai kombinációs hálózat látja el, ami az ábrán is látható annyi átalakítással, hogy 8 bitet is tud kezelni. Ezt az Arduinon futó program hajtja végre, 7db XOR logikai művelettel.
