PROVINCIAAL TECHNISCH INSTITUUT EEKLO
Roze 131
9900 Eeklo
GEÏNTEGREERDE PROEF
Schooljaar 2013 - 2014
Thomas Poppe & Willem Vervondel
Elektriciteit – Elektronica 6TSO
Schooljaar: 2013-2014
6-TSO-EEb
1
Voorwoord
3
Voorwoord
Als opdracht voor de Geïntegreerde Proef heb ik ervoor gekozen om de aansturing van een
zonnevolger te maken. De methode die we hebben gebruikt om de zon te volgen steunt op
het principe om de positie van de zon te berekenen a.d.h.v. een formule. Doordat de
zonnevolger een zonnepaneel gebruikt om de zonne-energie om te zetten in elektrische
energie sluit dit project perfect aan bij het thema hernieuwbare energie. We laten het
zonnepaneel de positie van de zon volgen gedurende de dag, met als doel het maximale
opgewekte vermogen te verkrijgen. Ik realiseer dit project samen met mijn klasgenoot Willem
Vervondel.
Graag zou ik eerst en vooral mijn vader bedanken voor de mechanische constructie die hij
ontwierp en realiseerde zodat we de werking van de sturing kunnen demonstreren.
Vanzelfsprekend zou ik ook graag mijn klasgenoot Willem Vervondel bedanken, zonder zijn
medewerking zou dit project niet geslaagd zijn. Tevens wil ik mijn GIP-begeleider
mr. Mestchen bedanken voor zijn hulp bij het ontwikkelen van de sturing en het aankopen
van de onderdelen. Door zijn actieve inzet en omdat hij ons tijdens zijn lessen liet
verderwerken, hadden wij de mogelijkheid om ons project te realiseren. Mr. Schrooten heeft
ook veel lessen opgeofferd zodat wij deze GIP konden afwerken, hiervoor wil ik hem dus ook
bedanken.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Inhoudsopgave
4
2
Inhoud
1
Voorwoord ...................................................................................................................................... 3
2
Inhoud ............................................................................................................................................. 4
3
Inleiding .......................................................................................................................................... 7
3.1
De zon ........................................................................................................................................ 8
3.2
Soorten straling ......................................................................................................................... 9
3.2.1
Radiogolven ........................................................................................................................... 9
3.2.2
Microgolven ........................................................................................................................... 9
3.2.3
Infrarode straling ................................................................................................................... 9
3.2.4
Ultraviolet licht ....................................................................................................................... 9
3.2.5
Röntgenstraling ................................................................................................................... 10
3.2.6
Gammastraling .................................................................................................................... 10
3.2.7
Zichtbaar licht ...................................................................................................................... 11
3.3
Stand van de zon bepalen..................................................................................................... 12
3.3.1
Azimut ................................................................................................................................... 12
3.3.2
Zenit ...................................................................................................................................... 13
3.4
Formule .................................................................................................................................... 14
3.5
Hellingshoek zonnepaneel .................................................................................................... 15
3.5.1
Relatie positie van de zon en tijdzone op de aarde ...................................................... 15
3.5.1.1
3.5.2
Tijd..................................................................................................................................... 15
Gevolgen van de aardrotatie/ aardrevolutie ................................................................... 16
3.5.2.1
Afwisseling van dag en nacht ....................................................................................... 16
3.5.2.2
Seizoenen ........................................................................................................................ 16
3.5.3
Kalenders ............................................................................................................................. 20
3.5.3.1
Juliaanse kalender .......................................................................................................... 20
3.5.3.2
Gregoriaanse kalender .................................................................................................. 21
3.5.3.3
Verband ............................................................................................................................ 21
3.6
Zonnepanelen ......................................................................................................................... 21
3.6.1
Soorten zonnepanelen ....................................................................................................... 21
3.6.2
Energieopwekking in een zonnepaneel (Foto-voltaïsche effect)................................. 22
3.6.3
Fotovoltaïsche Panelen (PV) ............................................................................................ 23
3.6.3.1
Polykristallijn .................................................................................................................... 23
3.6.3.2
Monokristallijn .................................................................................................................. 23
3.6.3.3
Amorf ................................................................................................................................ 23
3.6.3.4
Geconcentreerd fotovoltaïsche (CPV) ......................................................................... 24
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Inhoudsopgave
5
3.6.4
Zonnecollectors ................................................................................................................... 24
3.6.5
Soorten Trackers ................................................................................................................ 25
3.6.5.1
Eénassig........................................................................................................................... 25
3.6.5.2
Tweeassig ........................................................................................................................ 25
3.6.6
Opties om zonnepositie te volgen .................................................................................... 26
3.6.6.1
Sensoren .......................................................................................................................... 26
3.6.6.2
Algoritme .......................................................................................................................... 27
3.6.7
Betere energie opbrengst .................................................................................................. 27
3.6.8
Investeringskosten .............................................................................................................. 27
3.6.9
Berekening voor een kleine installatie ............................................................................. 27
4
Realisatie ..................................................................................................................................... 28
4.1
Opdracht................................................................................................................................... 28
4.2
Eigen constructie .................................................................................................................... 29
4.3
Zonnepaneel ............................................................................................................................ 30
4.3.1
Soort zonnepaneel ............................................................................................................. 30
4.3.2
Specificaties......................................................................................................................... 30
4.4
Elektrische componenten ...................................................................................................... 30
4.4.1
Motor ..................................................................................................................................... 30
4.4.2
Principe gelijkstroommotor ................................................................................................ 31
4.4.2.1
Axiale beweging .............................................................................................................. 32
4.4.2.2
Lineaire beweging........................................................................................................... 32
4.4.3
4.5
Voeding ................................................................................................................................ 32
Elektronische componenten .................................................................................................. 33
4.5.1
H-brug ................................................................................................................................... 33
4.5.2
PWM aansturing ................................................................................................................. 35
4.5.3
Microcontroller ..................................................................................................................... 36
4.5.4
Arduino: ................................................................................................................................ 36
4.5.5
Arduino UNO ....................................................................................................................... 36
4.5.6
Praktische uitvoering .......................................................................................................... 37
4.5.7
Inlezen tijd ............................................................................................................................ 37
4.5.8
Eindeloopschakelaars ........................................................................................................ 38
4.5.9
Pulsgevers ........................................................................................................................... 39
4.5.10
Omvormers .......................................................................................................................... 40
4.5.11
Soorten omvormers ............................................................................................................ 40
4.5.11.1
Centrale omvormer ......................................................................................................... 40
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Inhoudsopgave
6
4.5.11.2
String omvormer ............................................................................................................. 40
4.5.11.3
Multi string omvormer ..................................................................................................... 41
4.5.11.4
Micro Omvormer ............................................................................................................. 41
4.5.12
Specificaties......................................................................................................................... 42
5
Besluit ........................................................................................................................................... 43
6
Bronnen ........................................................................................................................................ 44
7
Figurenlijst.................................................................................................................................... 45
8
Bijlagen ......................................................................................................................................... 47
8.1
Planning ................................................................................................................................... 47
8.2
Aansluitschema ....................................................................................................................... 48
8.3
Arduino Code........................................................................................................................... 49
8.4
Frans ......................................................................................................................................... 75
8.4.1
Lettre ..................................................................................................................................... 75
8.4.2
Bus de terrain: vocabulaire technique ............................................................................. 76
8.5
Nederlands............................................................................................................................... 77
8.5.1
Stage aanvraag ................................................................................................................... 77
8.5.2
Informatieaanvraag............................................................................................................. 78
8.5.3
Sollicitatiebrief 1 .................................................................................................................. 79
8.5.4
Sollicitatiebrief 2 .................................................................................................................. 80
8.5.5
Sollicitatiebrief 3 .................................................................................................................. 81
8.5.6
CV ......................................................................................................................................... 82
8.6
Engels ....................................................................................................................................... 84
8.6.1
Letter ..................................................................................................................................... 84
8.6.2
English tekst ........................................................................................................................ 85
8.6.2.1
Glossary ........................................................................................................................... 90
8.6.2.2
Questions ......................................................................................................................... 93
8.6.2.3
Outline .............................................................................................................................. 94
8.6.2.4
Summary .......................................................................................................................... 95
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
3
De zon
7
Inleiding
Een zonnevolger is een innovatief en toekomstgericht toestel dat in staat is de opbrengst van
een zonnepaneel te verhogen tot 45%! Hoewel het weinig zegt voor de gewone mens klinkt
het zeer interessant voor de industrie. Sommige bedrijven hebben immers veel vrije ruimte
en zien het zitten om te investeren in zonnepanelen. Het ontwerpen en realiseren van een
zonnevolger is een uitdagend project.
Dit document omvat de hele theorie, de denkwijze en de ontwerpen voor de zonnevolger, te
beginnen bij de theorie die zich verschuilt achter de zon. Eerst wordt er uit gelegd waaruit de
zon en de stralingen bestaan. Hierna lees je hoe de zon staat t.o.v. de aarde en hoe je deze
positie kan berekenen. Hierna leg ik uit wat de gevolgen zijn van de veranderende positie
van de zon. Vervolgens ga ik over naar de meer technische aspecten van de GIP. Allereerst
worden de verschillende soorten zonnepanelen en hun werking uitgelegd. Hierna vertel ik
wat meer over de soorten zonnevolgers en verschillende werkingsprincipes.
Wanneer we alle theorie aan het licht hebben gebracht gaan we over naar het praktische
gedeelte.
Om te beginnen vertel ik wat meer over de specificaties van het gebruikte zonnepaneel.
Hierna leg ik de elektrische componenten zoals de motor en de voeding. Vervolgens
bespreken we de elektronische componenten, wat tevens ook het grootste deel is. Hierbij
begin ik met de H-brug en PWM aansturing. Hierna vertel ik meer over de kern van het
elektronische gedeelte, namelijk de microcontroller. Vervolgens overloop ik alle ingangen en
beveiligingen die zich bevinden op de mechanische constructie om dan af te sluiten met de
informatie over de gebruikte omvormer.
Na de grote hoeveelheid aan theoretische en praktische informatie schakelen we over naar
een totaal ander gedeelte, namelijk de Nederlandse, Engelse en Franse opdrachten die we
kregen bij de GIP. Dit omvat het schrijven van sollicitatiebrieven, het leren aanvragen van
informatie in een vreemde taal en het verklaren van technische termen. Als laatste het
begrijpen en samenvatten van een technische Engelse tekst.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
De zon
8
3.1 De zon
De zon is veruit het belangrijkste hemellichaam in ons zonnestelsel. De zon was ook cruciaal
in het ontstaan van het zonnestelsel, en is zeer belangrijk voor het leven op aarde.
De zon staat centraal in ons zonnestelsel, en door haar grote massa en grote zwaartekracht
houdt ze de andere hemellichamen bij elkaar.
De zon in cijfers:







Leeftijd: 4,5 miljard jaar
Massa: 1,989 x 1030 kg (332 946 × de aarde)
Diameter: 1 392 000 km (109 × de aarde)
Volume: 1,412 × 1018 km3 (1,3 miljoen × de aarde)
Oppervlaktetemperatuur: 6 000 °C
Temperatuur in kern: 15 000 000 °C
Afstand tot de aarde; 150 miljoen kilometer of 1 AE
Figuur 1: zonne uitbarsting
De zon is een ster die al 4,5 miljard jaar oud is. In de kern van de zon wordt er waterstof
omgezet in helium aan de hand van kernfusie. Een klein deel van de massa wordt omgezet
in een grote hoeveelheid energie die vrij komt onder de vorm van straling ( zichtbaar licht,
infrarood,… ) Zo straal de zon al 4,5 miljard jaar stabiel licht en warmte uit.
De zon is ontstaan uit het samenkrimpen van een grote gaswolk onder invloed van haar
eigen zwaartekracht. De gaswolk bestond voor het grootste deel uit waterstof (H) en helium
(He), de meest voorkomende elementen in het heelal. In de kern is er nog voldoende
waterstof voorhanden voor nog eens 5 miljard jaar. Daarna zal de zon onstabiel worden, en
in enkele stuiptrekkingen gasschillen afstoten, waarna de overblijvende kern zal uitdoven en
achterblijven als een witte dwerg.
Figuur 2: levenscyclus van de zon
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Soorten Straling
9
3.2 Soorten straling
3.2.1 Radiogolven
Radiogolven hebben de grootste golflengte van het elektromagnetische spectrum. De
golflengte van radiogolven ligt tussen de vele kilometers tot 30 cm (1 GHz). Radiogolven
worden in het dagelijkse leven veel gebruikt. Zo worden ze bijvoorbeeld gebruikt voor radio's
en televisies. Hiervoor worden radiogolven gebruikt met hoge frequenties. Maar ook bijna
alle elektrische apparaten zenden radiogolven uit.
3.2.2 Microgolven
Microgolven hebben een golflengte tussen de 30 cm en 1mm. Dit betekent dat microgolven
een frequentie hebben van 1 GHz tot 300 GHz. Microgolven lijken een beetje op lichtstralen
wat betreft afbuiging en weerkaatsing, maar microgolven kunnen in tegenstelling tot
lichtstralen ook in niet-transparante materialen binnendringen. Dit wordt bijvoorbeeld
toegepast in de magnetron. Microgolven worden geabsorbeerd door het water in het
voedsel. Dit heeft als gevolg dat de watermoleculen heviger gaan trillen en dat vervolgens
het eten warm wordt.
3.2.3 Infrarode straling
Infrarode straling heeft een golflengte van 1 mm tot 780 nm. Omdat infrarode straling warmte
afgeeft als het bijvoorbeeld op de huid valt, wordt deze straling ook wel warmtestraling
genoemd. Infrarode straling wordt veel toegepast in fotografie en afstandsbepalingen, maar
ook in bijvoorbeeld warmtelampen. Zo worden infrarood foto's gemaakt door middel van de
infrarode straling die voorwerpen afgeven. Deze wordt opgevangen op een film die gevoelig
is voor infrarode straling. Hierdoor is het mogelijk om bijvoorbeeld in het donker foto's te
maken, om in het donker te kunnen zien (nachtkijkers). Rondom de aarde zweven
verschillende satellieten die de mogelijkheid hebben om infrarode foto's te maken van de
aarde of een ander hemellichaam.
3.2.4 Ultraviolet licht
De golflengte van ultraviolet licht ligt tussen de 380 nm en de 12 nm. Onze zon is een
natuurlijke bron van ultraviolette straling, maar de meeste straling wordt in de dampkring
geabsorbeerd door het ozongas. Dit is erg belangrijk omdat een te grote hoeveelheid
ultraviolette straling dodelijk kan zijn voor al het leven. Maar we kunnen eigenlijk ook niet
zonder UV-straling. Door middel van ultraviolet licht wordt er in ons lichaam vitamine D
aangemaakt.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Soorten Straling
10
UV-licht heeft echter ook negatieve effecten op onze gezondheid:
Soorten UV-stralen
Golflengte in nm
Doordringbaarheid in de huid
UV-A
320-400
tot circa 5 mm
UV-B
280-320
50-100 µm
UV-C
100-280
enkel verbranden van de huid
De ultraviolette straling die de atmosfeer van de aarde doorlaat, bestaat uit UV-A en UV-B.
Type B is het meest energierijk van de twee en verantwoordelijk voor zonnebrand. De laatste
jaren zien medici steeds meer de schadelijke effecten van UV-A onder ogen. De straling
veroorzaakt geen verbranding, maar speelt wel een rol in veroudering van de huid en het
ontstaan van huidkanker.
3.2.5 Röntgenstraling
In 1895 ontdekte Wilhelm Konrad Röntgen de X stralen. Later werden
deze stralen genoemd naar de ontdekker Röntgenstralen hebben een
golflengte die tussen de 12 nm en de 0,002 nm ligt. Een kenmerkende
eigenschap van röntgenstraling is dat het door bijna alle stoffen heen
dringt. Een andere eigenschap is dat veel stoffen fluorescerend worden
wanneer ze in aanraking komen met röntgenstralen. Wanneer er een
menselijk lichaam tussen een röntgenapparaat en een fluorescerend
scherm wordt geplaatst, dan verschijnen op het scherm schaduwen van
de botten. Dit komt omdat bot de röntgenstralen beter absorberen
dan de zachte delen. In plaats van een fluorescerend scherm kan
ook een film worden gebruikt. Dit wordt veel toegepast in ziekenhuizen.
Figuur 3: röntgenfoto
3.2.6 Gammastraling
De gammastralen zijn in 1903 voor het eerst vastgesteld door Antoine Henri Becquerel. De
golflengte van gammastralen ligt beneden de 0,002 nm. Gammastraling is radioactieve
straling (zie verder) met een heel hoog doordringingsvermogen. Gammastraling komt vrij bij
materiaal dat radioactief is (uranium). Het is ook vaak te vinden in de buurt van kerncentrales
of op plaatsen waar een kernexplosie heeft plaatsgevonden. De straling is zelfs in staat om
door lood en cement heen te gaan. De straling is gevaarlijk omdat het levend weefsel kan
beschadigen.
Na de kernramp in Tsjernobyl (1986) zijn er nog steeds gammastralingen, plaatsen waar je
beter niet komt want deze zijn namelijk zeer schadelijk.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Soorten Straling
11
3.2.7 Zichtbaar licht
Het zichtbare licht heeft een golflengte van 780 nm tot 380 nm. Dit gebied wordt ook wel
lichtspectrum genoemd. De kleur rood heeft een golflengte van 780 nm en de kleur violet
een golflengte van 380 nm. Tussen rood en violet bevinden zich een aantal andere kleuren,
namelijk: oranje, geel, groen, blauw en indigo. Deze kleuren zijn ook terug te vinden in de
regenboog of na breking van licht door middel van een prisma. Het zichtbaar spectrum is het
gedeelte van het elektromagnetisch spectrum dat gezien kan worden door het menselijk oog.
De kleuren van het zichtbaar licht bevinden zich ook in de regenboog.
Figuur 4: elektromagnetisch spectrum
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
De stand van de zon bepalen
12
3.3 Stand van de zon bepalen
3.3.1 Azimut
Figuur 5: azimut
De waarneembare hoek tussen het noorden en de positie van de zon noemt men de Azimut.
Deze hoek verandert naarmate de dag vordert. ’s Morgens komt de zon op in het Oosten en
deze gaat ’s avonds onder in het Westen. De azimut beschrijft dus een hoek van ongeveer
180°. Maar dit varieert in het jaar. Zo zal in de zomer de hoek groter zijn dan 180°, en in de
winter kleiner dan 180°. Dit is goed waarneembaar omdat in de zomer de dagboog van de
zon veel groter is dan in de winter.
Let op: Het is opmerkelijk dat wanneer we het noorden als 0° aannemen, de azimut van
±90° tot ± -90° verandert. Dit kan verwarrend zijn wanner we met formules werken.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
De stand van de zon bepalen
13
3.3.2 Zenit
Figuur 6: zenit
De hellingshoek (Elevation of Altitude) is de waarneembare hoek tussen de horizon en de
zon. Deze hoek is het kleinst wanneer de zon op komt en onder gaat. Denk maar aan een
zonsondergang, dan nadert de hoek 0° want je ziet ze letterlijk onder de horizon zakken. De
complementaire hoek, van de hellingshoek is de Zenit. Dit is dus de hoek tussen de verticale
en de zon.
Berekening van de culminatiehoogte van de zon.
Culiminatiehoogte zon: Is het hoogste punt op de dagboog ( = op de middag).
90° - ( Afstand° tot waar de zon loodrecht staat)
Dus: ζ=90°−α
( In onze streek- Eeklo) 51° N ,Culiminatiehoogte
We hebben nu eigenlijk de hoogte van de grond tot de zon berekend (hoek), waar de zon
zich bevindt op de dagboog. Zoals we zien zal
de zon zich op 21 maart ongeveer bevinden
op 39° hoogte op de middag.
Op 21/3  90° - ( 51 ° ) = 39° De zon staat
loodrecht op de evenaar ( zie figuren)
Op 22/12  90° - ( 51 °+ 23° 27” ) = 15°33”
De zon staat loodrecht op de
steenbokskeerking
Op 21/6  90° - ( 51 ° - 23° 27” ) = 62°27” = de zon staat
loodrecht op de kreeftskeerkring.
Figuur 7: 51°NB
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Zonpositie Algoritme
14
3.4 Formule
Formule om de positie van de zon te berekenen:
Termen:




TCF (Time correction Factor)
LSTM (Local Standard Time Meridian)
LST (Local Solar Time)
SHA (Sun Hour Angle)
a. We hebben de tijd nodig in een decimale vorm. (Vb. 19h30 = 19.50)
b. Eerst berekenen we de positie van de aarde op de ecliptica rond de zon in
graden en radialen i.f.v. dag in het jaar beginnend bij dag 81 (21 maart).
bradians=rad*((360.00*(dagvanhetjaar-81.00))/365.00);
c. LSTM: Afstand in graden van tijdzone t.o.v. de nulmeridiaan in Greenwich.
LSTM=15*(Tijdzone)
1 Tijdzone = 15° (360/24=15°)
d. TCF: Variatie lokale zonnetijd in een tijdzone door de longitude veranderingen
in de tijdzone
TCF=(4*(logitude-lstm))
Elke 4 minuten=1°aardrotatie
e. LST: Lokale tijd + Correcties:
lst=decimaltime+(tcf/60);
f. SHA: Vormt LST om in °, dat de zon verplaatst in de hemel.
De hour angle is 0° bij zonnemiddag.
In de ochtend: sha=15*(12+LST)
De aarde verdraaid 15° per uur.
In de namiddag: sha=15*(LST-12)
Ochtend = Negatief, Namiddag = Positief
g. Declination Angle:
Declination=23.45*sin(bradians);
Maximum van 23.45° op Juni 22
Minimum van -23.45° op December 22
h. Elevation:
elev=asin((sin(decrad)*sin(latrad))+(cos(decrad)*cos(latrad)*cos(sharad)));
=>In
radialen
elevation=elev/rad
=> In
graden
zenith=90.00-elevation;
=> In
graden
i. Azimut:
azi=acos(((sin(decrad)*cos(latrad))-(cos(decrad)*sin(latrad)*cos(sharad)))/cos(elev));
Als SHA>0: azimut=360°-azi/rad
Als SHA<0: azimut=azi/rad
Deze formule hebben we gebruikt in ons programma voor het realiseren van de zonnevolger.
In het arduino programma hebben we stap voor stap alle waarden berekend, rekenhoudend
met alle correctie factoren.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Tijdzones
15
3.5 Hellingshoek zonnepaneel
3.5.1 Relatie positie van de zon en tijdzone op de aarde
3.5.1.1
Tijd
Vroeger werd op elke plek op aarde een lokale tijd gedefinieerd op basis van de zonnestand
(zonnetijd). Alle plaatsen op dezelfde meridiaan hebben dezelfde tijd. Hierbij was 12 uur het
tijdstip waarbij de zon in het zuiden stond (culminatiepunt). De zonnewijzer gaf dan altijd de
juiste tijd aan. Door de komst van radio, spoorwegen en om praktische redenen heeft men
een uniforme tijd ingevoerd: de lokale of plaatselijke tijd (UTC) of GMT. Later heeft men de
wereld in 24 verschillende tijdzones ingedeeld. Deze gaan van UTC-12 tot UTC+12 . De
meridiaan van Greenwich ligt midden in UTC0. Dit is de theoretische indeling. Door de 360°
te delen door 24 zones bekomt men stroken die 15° breed zijn. Toch houdt men zich niet
altijd aan deze theoretische indeling. De theoretische, 15° brede stroken, worden
voornamelijk gebruikt voor internationale wateren. De tijdzones volgen meestal de grenzen
van een land. Ook worden soms voor kleinere landen de tijdzones van een groter buurland
gebruikt. Zo zitten bijna alle landen uit West-Europa in de zelfde tijdzone. Van Spanje tot
Zweden zijn er twee theoretische tijdzones, toch heeft men hier maar één tijdzone. De Duitse
bezetter heeft tijdens de tweede wereldoorlog de Midden-Europese Tijd ingevoerd.
Sindsdien hebben alle landen uit West-Europa dezelfde tijdzone UTC+1 of ook MiddenEuropese Tijd (CET) genoemd.
Figuur 8: tijdzones
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Gevolgen aardrotatie
16
3.5.2 Gevolgen van de aardrotatie/ aardrevolutie
3.5.2.1
Afwisseling van dag en nacht
Door de rotatie van de aarde kent een plaats in de loop van 24 uur
afwisselend dag en nacht. Altijd is een halve bol naar de zon gekeerd
(=dag).
3.5.2.2
Seizoenen
Figuur 9: dag-nacht
Één van de gevolgen van aardrevolutie zijn de seizoenen. In dit onderdeel gaan we de
positie van de zon en aarde bespreken.
Een seizoen of jaargetijde is een jaarlijks terugkerende periode van 3 maanden. Het tropisch
jaar van de aarde is ingedeeld in 4 jaargetijden: lente, zomer, herfst en winter. Overigens
vallen deze jaargetijden vooral in de gematigde tot hogere breedten samen met duidelijk te
onderscheiden klimatologische periodes.
De aardas staat niet loodrecht (90°) maar wel schuin (66°33') op de ecliptica (het baanvlak
van de aarde). De aardas wijst ook steeds naar dezelfde ster (=Poolster).
De evenaar v/d aarde maakt een hoek van 23°27’ met de ecliptica. Deze schuine stand v/d
aarde geeft een veranderende invalshoek v/d zon volgens de breedteligging. Hierdoor
kennen we vier verschillende seizoenen, één voor elke uiterste stand van de aarde.
Figuur 10: rotatie van de aarde
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Gevolgen aardrotatie
17
De aarde draait in 23 uur, 56 minuten en 4 seconden (dus in iets minder dan 24 uur) om haar
eigen as. De draairichting (tegenwijzerszin) bepaalt ook grotendeels de richting waar de zon
op komt en ondergaat. De zon komt gemiddeld genomen in het oosten op en gaat in het
westen onder. Doordat de aarde niet alleen om haar as draait maar ook de hoek die zij t.o.v.
de zon langzaam wijzigt, verandert per dag ook de richting van zonsopkomst en
zonsondergang.
Winter: op noordelijk halrond de kortste dag, gaat de zon in het zuidoosten op en in het
zuidwesten onder. De zon maakt dan de korste dagboog.
De zon staat nu loodrecht boven de Steenbokskeerkring.
Begin van de winter in noordelijk halfrond. Het zal nu 24 uur nacht zijn bij de noordpoolcirkel
(= poolnacht) en bij de zuidpoolcirkel zal het 24 uur dag zijn. 24 uur dag noemt men ook wel
midzomernacht. 24 uur nacht, noemt men poolnacht.
op 22/12:
- zonnestralen vallen loodrecht op de steenbokskeerkring.
- culminatiehoogte : 90° - (breedtegraad + 23° 27')
Figuur 11: invalshoek zon (winter)
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Gevolgen aardrotatie
18
Zomer: op het Noordelijk halfrond.
In België komt de zon op de langste dag (meestal 21 juni) in het noordoosten op en gaat zij
in het noordwesten onder. De zon maakt dan een langere baan boven de horizon en gaat
eerder op en later onder. De zon staat 's middags dan loodrecht boven de Kreeftskeerkring.
In de zomer zal er dus een grotere dagboog zijn. In de zomer zal het 24uur dag zijn bij de
noordelijke poolcirkel. En 24 uur nacht of poolnacht bij de zuidelijke poolcirkel.
Op 21/6:


zonnestralen loodrecht op de kreeftskeerkring
culminatiehoogte = 90° - (breedtegraad - 23° 27)
Figuur 12: invalshoek zon (zomer)
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Gevolgen aardrotatie
19
Lente en herfst: Het is zo dat de zon exact in het oosten op komt en in het westen
ondergaat in de herfst en de Lente. Dag en nacht duren even lang, want de zon staat
loodrecht op de evenaar.
op 21/3 en 23/9 :
- zonnestralen loodrecht op de evenaar
- culminatiehoogte = 90° - breedtegraad op aarde
Figuur 13: invalshoek zon (herfst en lente)
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Kalenders
20
Figuur 14: zonnestand
Op deze afbeelding is af te lezen welke dagboog de zon aflegt in functie van maand en de
tijd. De zon staat het hoogst in de maand juni om half 2 en het laagst in december om half 1.
3.5.3 Kalenders
3.5.3.1
Juliaanse kalender
Figuur 15: Julius Caesar
Elektriciteit-Elektronica
De Juliaanse kalender is eigenlijk ontstaan bij de
Romeinen en werd voornamelijk gebruikt bij de
Christenen. Hij werd in de loop van de 16de eeuw tot de
20ste eeuw verdrongen door de gregoriaanse kalender.
De kalender zelf is genoemd naar Julius Caesar omdat
hij een correctie wilde op de Egyptische kalender. Een
jaar volgens de Juliaanse kalender is in praktijk elf
minuten langer dan het tropisch jaar. Daardoor loopt de
kalender in duizend jaar 7,6 dagen achter op de zon.
Deze fout werd in 1582 met de gregoriaanse
kalender hersteld.
Caesar legde een jaar van 365,25 dagen vast, door om
de vier jaar een extra dag toe te voegen. Deze duur was
vanouds reeds door de Egyptenaren bepaald en het is
een vrij goede benadering van het tropisch jaar (het jaar
gebaseerd op het verloop van de seizoenen), hoewel in
Caesars tijd al een nauwkeuriger waarde bekend was.
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
3.5.3.2
Soorten zonnepanelen
21
Gregoriaanse kalender
Het gemiddelde jaar in de Juliaanse kalender telde
exact 365,25 dagen, maar omdat het
gemiddelde tropische jaar ongeveer 365,2422 dagen
duurt, loopt de juliaanse datum elke duizend jaar
ongeveer 7,8 dagen achter op de zon. Om deze
afwijking te corrigeren, werd het systeem
van schrikkeljaren aangepast, zodat elk jaartal dat
deelbaar is door 4 een schrikkeljaar is. Een eeuwjaar
is geen schrikkeljaar behalve als het ook door 400 te
delen is. Dat betekent dat bijvoorbeeld 1600, 2000 en
2400 schrikkeljaren zijn, maar 1700, 1800, 1900,
2100, 2200 en 2300 niet. Het gemiddelde
Gregoriaanse jaar duurt derhalve 365,2425 dagen.
Per 1000 jaren worden er daardoor gemiddeld 7,5
dagen gecorrigeerd.
Figuur 16: Paus Gregorius XIII
3.5.3.3
Verband
Het verschil tussen beide kalenders zit erin, dat de Gregoriaanse kalender per 400 jaar 3
schrikkeljaren minder telt dan de juliaanse kalender: in de Gregoriaanse kalender zijn alle
hele eeuwjaren die geen veelvoud zijn van 400 geen schrikkeljaar (al zijn ze uiteraard wel
door 4 deelbaar). De jaren 1700, 1800, 1900, 2100, 2200 en 2300 zouden in de juliaanse
kalender schrikkeljaren zijn, in de gregoriaanse zijn ze dat niet. De jaren 1600, 2000, 2400
enzovoorts zijn ook in de gregoriaanse kalender schrikkeljaren.
3.6 Zonnepanelen
3.6.1 Soorten zonnepanelen
Er zijn meerdere soorten zonnepanelen, hier in dit stuk gaan wij de verschillende soorten
zonnepanelen bespreken. Zonnepanelen zetten de energie van het zonlicht om in elektrische
energie. Zonnepanelen worden ook toegepast voor verschillende toepassingen zoals
energieopwekking in de ruimtevaart, in de ruimte worden er zonnepanelen gebruikt bij
satellieten en ook bij het ISS.
Figuur 17: ISS ruimtestation
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Energieopwekking in een zonnepaneel
22
3.6.2 Energieopwekking in een zonnepaneel (Foto-voltaïsche effect)
Het proces waarmee een zonnecel werkt heet fotovoltaïsche omzetting, m.a.w de omzetting
van licht naar elektriciteit. Veelgebruikt is de afkorting PV dat komt van het Engelse
"Photovoltaic". Het proces van fotovoltaïsche omzetting berust op het principe dat elektriciteit
gaat stromen tussen twee niet identieke halfgeleiders als deze in contact met elkaar worden
gebracht en worden blootgesteld aan licht.
De Meest gebruikte zonnecel is gemaakt van silicium. Silicium is een halfgeleidermateriaal
dat op aarde in grote hoeveelheden voorkomt, de grondstof is zand. Het gebruikte silicium
bestaat uit twee verschillende geprepareerde lagen. In de ene laag is een zeer kleine
hoeveelheid fosfor aangebracht, in de andere laag een kleine hoeveelheid bron. Tussen
deze twee lagen bevindt zich een scheidingslaag. Aan de voorzijde van de cel zijn dunne
contactbanen aangebracht, aan de achterzijde van de cel een dun metalen laagje (zilver).
Onder invloed van licht worden er elektronen in de zonnecel losgemaakt en ontstaat er een
spanningsverschil tussen de "min" (Voor contact) en de "plus" (achterzijde van de cel),
hierdoor gaat er een elektrische stroom vloeien. Voor het op gang komen van het
fotovoltaïsch proces is niet per sé direct zonlicht nodig, ook op een bewolkte dag levert een
zonnecel elektriciteit.
Door een aantal van die zonnecellen met elkaar te verbinden kan er een bruikbare
hoeveelheid elektriciteit worden verkregen. Zo'n verzameling van zonnecellen wordt
ondergebracht in een zonnepaneel. De opbrengst van een aaneengeschakelde opstelling
van zonnepanelen is dusdanig groot dat de opgewekte energie eenvoudig kan worden
omgezet in een door ons bruikbare elektriciteit. De gelijkstroom geproduceerd in een
zonnepaneel wordt door middel van een omvormer getransformeerd naar een
wisselspanning die in ons bestaande netwerk kan geïnjecteerd worden.
Het komt er dus op aan om de verkregen wisselstroom te verbinden met ons bestaand net
om zo van de opgewekte energie te kunnen gebruikmaken. Tussen omvormer en het
netwerk van onze energieleverancier zit enkel een automatische zekering om bij eventuele
schade of probleem het systeem te kunnen uitschakelen en een groene stroomteller om de
hoeveelheid opgewekte energie te kunnen registreren
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Soorten zonnepanelen
23
3.6.3 Fotovoltaïsche Panelen (PV)
3.6.3.1
Polykristallijn
Bij de fabricage van dit paneel wordt vloeibaar silicium in gietvormen gegoten en afgekoeld.
Tijdens het koelproces worden kristallen in willekeurige richtingen gevormd. In vergelijking
met monokristallijn panelen is het fabricageproces goedkoper waardoor ook de panelen
goedkoper zijn. Met ongeveer 15% ligt het rendement van dit type panelen iets lager. In
tegenstelling tot het monokristallijn paneel kunnen deze panelen wel gebruik maken van
diffuus licht. Doordat er in België weinig direct zonlicht aanwezig is, wordt het verschil tussen
beide panelen bijna verwaarloosbaar.
Figuur 18: monokristallijn - polykristallijn
3.6.3.2
Monokristallijn
Dit type panelen bestaat uit cellen die gesneden zijn uit een doorlopend kristal. Uit één
massief rond siliciumkristal worden wafers gesneden, (een wafer is een dunne plak
monokristallijn halfgeleider materiaal). Door het productieproces hebben deze cellen meestal
afgeronde hoeken of zijn ze volledig rond. Deze cellen hebben bij direct licht het hoogste
rendement, typisch 15 tot 20%.
3.6.3.3
Amorf
Bij amorfe panelen wordt een zeer dunne fotovoltaïsche actieve laag afgezet op een
substraat Deze lagen hebben een dikte van minder dan 1 µm, waardoor ze veel goedkoper
zijn dan de kristallijne panelen. Verder is er ook het voordeel dat dit type panelen flexibel is
en beschikbaar is op rollen. De efficiëntie ligt lager dan bij de andere twee types, maar
doordat deze panelen veel goedkoper zijn, is de prijs per kWh ongeveer gelijk.
Figuur 19: Amorf zonnepaneel
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
3.6.3.4
Soorten zonnepanelen
24
Geconcentreerd fotovoltaïsche (CPV)
Bij CPV systemen wordt het zonlicht eerst versterkt alvorens het gericht wordt op een
fotovoltaïsche cel. Men maakt het verschil tussen hoog (HCPV) en laag
(LCPV)geconcentreerde systemen. Indien het licht meer dan 100 keer versterkt wordt, is het
noodzakelijk om het CPV paneel te richten d.m.v. een tracker. Bij een versterkingsfactor van
1000 of meer is een zeer nauwkeurige tracker vereist. Dit type panelen is ook beter voor het
milieu want er is veel minder oppervlakte aan zonnecellen nodig en ook het materiaal is
beter recyclebaar.
3.6.4 Zonnecollectors
Een zonnecollector gaat eigenlijk het zonlicht omzetten in warmte,
(bij een zonnepaneel zal het zonlicht omgezet worden in elektriciteit.)
De warmte die wordt opgewekt kan gebruikt worden voor
verscheidene toepassingen zoals het opwarmen van een ruimte of
het verwarmen van zwembaden zoals op onderstaande foto. We
kunnen hier ook een soort van tracker gebruiken die als
zonnecollector functioneert en die dus het zonlicht optimaal zal
benutten.
Figuur 22: zonnecollector voor
zwembadverwarming
Elektriciteit-Elektronica
Figuur 20: zonnecollector
Figuur 21: zonnecollector voor
huishoudelijk water
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Soorten solartrackers
25
3.6.5 Soorten Trackers
Er zijn verschillende soorten zonnevolgers, het type hangt voornamelijk af van het aantal
bewegingen die de zonnevolger kan doen. Een tweeassige zonnevolger zal natuurlijk
efficiënter zijn als een éénassige. Omdat deze meer zonlicht zal opvangen.
Men gaat eigenlijk beroep doen op een zonnevolger om een beter rendement te bereiken,
een zonnevolger kan gebruikt worden op privé en commercieel niveau. De meeste
zonnevolgsystemen zijn verkrijgbaar van 1.5kW tot ± 30 kW.
3.6.5.1
Eénassig
Trackers met één as volgen de zon van oost naar west binnen een hellingshoek
vergelijkbaar met die van vaste panelen. Dergelijke systemen zijn in België het bruikbaarst,
omdat de zon hier niet hoog genoeg klimt (maximaal 62°) om een tweede tracking-as te
rechtvaardigen. Het grootste voordeel van deze trackers is voornamelijk de prijs, doordat het
zonnepaneel maar in 1 richting kan draaien, is er minder elektronica, materiaal nodig. Wat
zorgt voor lagere productiekosten.
Voorbeeld: In onderstaande foto zien we een weide waarop één assige zonnevolgers zijn
geïnstalleerd, vaak worden meerdere panelen aangestuurd door een motor. Wat zorgt voor
een grote opbrengst, met maar 1 motor.
Figuur 23: eenassige zonnevolgers
3.6.5.2
Tweeassig
Trackers met twee assen volgen de zon eveneens van oost naar west, maar houden ook
rekening met hoe hoog de zon aan de hemel staat. Deze trackers bewegen dus in 2
bewegingen, en kunnen zowel in azimut als hellingshoek veranderen gedurende de dag.
Dergelijke systemen worden vooral in Zuid-Europa gebruikt, omdat de zon daar hoger klimt
dan bij ons. Een tweede as verhoogt de mechanische en elektronische complexiteit van het
systeem, dat daardoor meer gaat verbruiken. Ook het risico op pannes neemt toe.
Figuur 24: twee assige zonnevolgers
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Opties om zonnepositie te volgen
26
3.6.6 Opties om zonnepositie te volgen
Om de zonnepositie te volgen gaat men vaak gebruik maken van sensoren, namelijk een
lichtsensor. Aan de hand van de lichtintensiteit wordt dan de positie bepaalt. Ook kan men
aan de hand van een algoritme de zonpositie berekenen.
3.6.6.1
Sensoren
Het is mogelijk om de positie van de zon te volgen door gebruik te maken van meerdere
lichtsensoren. Deze worden bevestigd op een plaat met een scheiding tussen zodat er een
schaduw gecreëerd wordt als de zon niet loodrecht op de plaat schijnt.
Figuur 25: principe zonnevolger met sensoren
Door de output van de sensoren te vergelijken weten we welke sensoren zonlicht ontvangen.
Hierna sturen we de motoren aan zodat het paneel zich richt naar de zon en alle sensoren
zonlicht ontvangen.
Dit systeem heeft echter enkele nadelen. Als de zon tijdelijk verschuilt zit achter een wolk
kunnen er foute lichtmetingen optreden. Dit kan echter voorkomen worden door een timer en
gemiddelde waarden te gebruiken, maar dit systeem is echter niet feilloos.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
3.6.6.2
Opties om zonnepositie te volgen
27
Algoritme
Door de beweging van de zon te volgen heeft men algoritmes kunnen opstellen die de
positie van de zon beschrijft. Men is er in geslaagd om extreem nauwkeurige formules op te
stellen. Dit heeft echter als nadeel dat deze moeilijk te begrijpen zijn. Gelukkig bestaan er
ook eenvoudigere varianten die nog steeds relatief nauwkeurig zijn. Hierbij wordt er minder
rekening gehouden met bepaalde correctie factoren. Dit is immers ook niet nodig, aangezien
de mechanische constructie deze enorm nauwkeurige waarden nooit in de praktijk kan
toepassen.
Het grootte voordeel bij deze methode is dat de positie berekening altijd correct is en
onafhankelijk van veranderende factoren. De enige vereiste is dat er een continue input is
van de huidige tijd en positie van de zonnevolger.
3.6.7 Betere energie opbrengst
Bij een gelijke oppervlakte kan een solar tracker de productie van vaste panelen met 35 tot
40 % verhogen. Enerzijds omdat de trackers de zon perfect volgen en de hoeveelheid licht
daardoor toeneemt. Anderzijds omdat de trackers zorgen voor een betere ventilatie dan in
het geval van vaste panelen op het dak.
Onderstaande grafiek toont dit aan:
Als we bovenstaande grafieken bestuderen zien we duidelijk dat een twee assige
zonnevolger de beste optie is, deze zonnevolger bereikt zijn maximum al een aantal uur voor
dat een standaard zonne-energie installatie (zonnepanelen) zijn maximum bereikt.
3.6.8 Investeringskosten
Moeilijk te zeggen. Het meeste geld gaat immers naar het fotovoltaïsche materiaal (panelen,
kabels, ondulator,…), los van het tracking systeem. Hoe groter dat systeem voor solar
tracking, hoe meer panelen erop kunnen worden aangesloten en hoe sneller uw investering
gaat renderen. Bij een gelijke oppervlakte moet u doorgaans rekening houden met een
meerkost van zowat 15% ten opzichte van een klassieke installatie, maar de hogere
productie compenseert al snel die duurdere investering.
3.6.9 Berekening voor een kleine installatie
Zij bijlage voor de materiaallijst met kostenraming.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
4
Realisatie
28
Realisatie
Figuur 26: de zonnevolger in werking
4.1 Opdracht
Op het einde van het 5de jaar kregen we de opdracht om eens na te denken over ons
eindwerk, na lang denken en na enig opzoekwerk, kwamen wij tot de conclusie om een
zonnevolger te maken. We hebben dit voorgelegd aan de leerkrachten. Het project om een
zonnevolger te maken was door de leerkrachten zeer goed onthaald. En na de goedkeuring
begonnen we aan de realisatie.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Mechanische Constructie
29
4.2 Eigen constructie
De mechanische constructie behoort tot de GIP van Joeri Dhanyns uit 6EMa. Door
omstandigheden is hij er niet in geslaagd om tijdig een werkende constructie af te leveren.
Hierom hebben wij beroep gedaan op Hendrik Poppe. Hendrik was zo vriendelijk om ons te
helpen bij het realiseren van de mechanische constructie.
De mechanische constructie is een prototype die als voorbeeld dient voor een eindproduct.
Het heeft als doel de werking van de zonnevolger te testen en ons te laten leren uit fouten.
Figuur 27: voor- en achterkant zonnevolger
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Elektrische componenten
30
4.3 Zonnepaneel
4.3.1 Soort zonnepaneel
Het zonnepaneel dat verwerkt is in onze solartracker is een Zen Power van 250W, deze
hebben wij samen aangekocht met onze inverter.
Figuur 28: samenstellen van zonnepaneel aan productieband
4.3.2 Specificaties
Pmax
Umax
Imax
Gewicht
Afmetingen
Werktemperatuur
Soort
Zen Power: ZJP6-60-250/P
250W
30.15V
8.29A
19.5Kg
1640x992x40mm
47± 2 °C
Polykristallijn
4.4 Elektrische componenten
4.4.1 Motor
Bij ons project hebben we gebruik gemaakt van 2 gelijkstroom
motoren uit afbraak van oude boormachines. Deze motoren zijn
geschikt voor 12V, echter als wij deze aansluiten op 12V draaien de
motoren zeer snel. Om dit tegen te werken sluiten wij deze aan op
5V, hierdoor gaan deze een heel stuk trager draaien.
Figuur 29: boormachine
motor als aandrijving
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Elektrische componenten
31
4.4.2 Principe gelijkstroommotor
De werking van een gelijkstroommotor berust op de krachtwerking die een stroom voerende
geleider ondervindt in een magnetisch veld. (Lorentzkracht)
Figuur 30: lorentzkracht bij een geleider
De grootte van de van de Lorentzkracht: F=B*L*I




F = Lorentzkracht
B = Sterkte het magnetisch veld
L = Lengte van het deel van de geleider dat zich in het magnetisch veld bevindt
I = Stroomsterkte
Om een voldoende groot koppel te ontwikkelen is er niet 1 geleider maar wordt de hele rotor
bewikkeld. Door de Lorentzkracht zal de rotor verdraaien maar de stroomzin blijft dezelfde.
Wanneer de rotor 180° verdraait (hypothetisch) is zal echter een tegengestelde lorentzkracht
worden opgewekt.
Figuur 31: rotatie van de rotor
GEVOLG: De motor zal niet draaien.
De stroomzin moet halverwege de kring omgepoold worden zodat de Lorentzkrachten in
dezelfde zin blijft werken en de motor dus een constant koppel heeft. Het ompolen van de
stroom gebeurt door een collector of commutator waarover koolborstels lopen.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
4.4.2.1
Axiale en lineaire beweging
32
Axiale beweging
De gelijkstroommotor levert een axiale beweging, maar deze is echter niet direct bruikbaar
voor de zonnevolger. De motor draait te snel en heeft te weinig kracht om het zonnepaneel
goed te laten draaien. Daarom maken we gebruik van een reductiekast en
tandwieloverbrenging. Dit heeft als doel de snelheid te verlagen en om te zetten in een groter
koppel.
De tandwiel overbrenging heeft een verhouding van 1:2, de reductiekast 1:100.
Door deze te combineren krijgen we uiteindelijk een totale reductie van 1:200.
4.4.2.2
Lineaire beweging
Doordat de gelijkstroom motor een axiale beweging levert is het noodzakelijk om een
overbrenging te gebruiken. Met name een worm en wormwiel, deze zorgen er namelijk voor
dat de axiale beweging in een lineaire beweging kan omgezet worden.
Het worm en wormwiel heeft een verhouding van 1:4.
Figuur 32: worm en
wormwiel
4.4.3 Voeding
De voeding die we hebben gebruikt komt uit afbraak van industriële elektrische toestellen.
Deze levert 12V en kan dus direct op de H-brug aangesloten worden om de motoren aan te
sturen. De schakeling op het printboard verreist echter 5V. Hiervoor hebben we on-board
een kleine voeding gemaakt met de LM7805.
Het schema hiervan is te vinden in de bijlage.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Elektronische Componenten
33
4.5 Elektronische componenten
4.5.1 H-brug
De twee gelijkstroommotoren die moeten aangestuurd worden, moeten in 2 richtingen
kunnen draaien. Daarom hebben we gekozen om het principe van een H-brug toe te passen.
Hierbij komt ook het voordeel dat we dit kunnen combineren met PWM (Pulse width
modulation) waardoor we het toerental eenvoudig kunnen regelen.
Zwevende toestand de motor zal uiteraard niet draaien.
Figuur 33: H-brug in
zwevende toestand
S1 en S2 zijn gesloten de motor zal in een bepaalde richting draaien.
Figuur 34: H-brug links
gestuurd
S3 en S4 zijn gesloten dus zal de motor in de andere richting
draaien.
Figuur 35: H-brug rechts
gestuurd
Figuur 36: remmen met de H-brug
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Elektronische Componenten
34
Wanneer we S1 en S3 / S4 en S2 gaan sluiten, dan zal de tegen emk kortgesloten worden
wat zorgt voor een grote stroom, dus zal de motor geremd worden. Om de stroom te
beperken, zodat deze niet te groot zou worden gebruikt men een remweerstand.
Aansluitschema van de LMD18200T
Figuur 37: aansluitschema H-brug
Om de H-brug te sturen met een microcontroller, kunnen we geen gebruik maken van
schakelaars, in dit geval maken we gebruik van transistors, die in geleiding zullen gebracht
worden door de microcontroller.
Maximale spanning
I out
Imax
Werkspanning
Tj (Junctie Temperatuur)
Type
Elektriciteit-Elektronica
H-BRUG
60V
3A
6A
+12V +55V
−40°C tot +125°C
LMD18200T
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
PWM aansturing
35
4.5.2 PWM aansturing
We maken gebruik van PWM outputs van de arduino, om de snelheid te kunnen regelen. De
afkorting PWM staat voor pulsewidthmodulation of in het nederlands pulsbreedtemodulatie.
Het principe van PWM is dat een blokgolf zo geregeld wordt dat de pulsbreedte kan
veranderen terwijl de periode constant blijft. De motor wordt dus zeer snel aan en uit
geschakeld. Afhankelijk van de pulsbreedte wordt de tijd waarin de motor ‘aan staat’
geregeld. Dit gebeurt zo snel (met enkele duizenden keren per seconde) dat de motor trager
draait. De motor valt niet stil door de inertie van de motor.
Figuur 38: PWM
Eigenschappen van PWM




De snelheid is regelbaar door middel van de duty cycle
Zeer klein energieverlies in vergelijking met andere methodes zoals regeling
d.m.v. een potentiometer
Eenvoudig te gebruiken in combinatie met een geschikte microcontroller
Afhankelijk van de frequentie kan de motor hoge tonen produceren
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Arduino UNO
36
4.5.3 Microcontroller
4.5.4 Arduino:
Figuur 39: Arduino logo
De Arduino is tegenwoordig een erg populaire microcontroller. Dit omdat het een eenvoudige
en goedkope microcontroller is, waarbij de hardware en software opensource zijn. Het is
eigenlijk een stukje hardware dat je via een usb-kabel aan je computer hangt waarop zich
een reeks in- en uitgangen bevinden die verbonden zijn met de ATMEGA-328 chip die ze
vervolgens verwerkt. Het gedrag van deze in- en uitgangen is te programmeren in de C taal
die in een freeware programma geüpload kan worden.
4.5.5 Arduino UNO
Figuur 40: voor- en achterkant Arduino UNO
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Arduino UNO
37
Korte specificaties:






14 digitale inputs of outputs of een combinatie daar van.
6 Analoge inputs
8 bits microcontroller met 16 of 32 kb flash geheugen
USB aansluiting
I2C interface
Gratis programmeeromgeving voor Windows, MAC OSx en Linux.
Er bestaan verschillende soorten Arduino microcontrollers, maar wij beperken ons tot de
meest bekende, namelijk de Arduino UNO. Deze is voorzien van een 8 bits microcontroller,
gemaakt door de firma Atmel. Deze is krachtig genoeg om de positie van de zon te
berekenen en de H-brug aan te sturen.
4.5.6 Praktische uitvoering
De aansluitingen van de arduino aan de elektronische schakeling is terug te vinden in de
bijlage. Deze is verbonden met een flat cable aangezien dit de meest praktische manier is.
De code die we geschreven hebben voor de Arduino UNO is onderverdeel in 4 tabs zodat
we overzichtelijk kunnen kijken hoe de code in elkaar zit. De huidige versie van de code is
versie 28. Deze is volledig operationeel en bevat geen bugs.
Sinds versie 27 is het mogelijk om door middel van een computer aan te sluiten de seriële
monitor op te starten en alle berekende info te bekijken. Zo kunt u altijd de huidige
berekende en werkelijke positie in pulsen of graden bekijken.
We hebben er voor gekozen geen LCD display aan te sluiten aan de Arduino UNO doordat
er geen uitgangen meer beschikbaar waren. Dit zorgt er echter voor dat het instellen van de
zonnevolger bemoeilijkt wordt.
De code is te vinden in de bijlage.
4.5.7 Inlezen tijd
Het inlezen van de tijd gebeurd m.b.v. een RTC (real time clock). Dit is een IC die de huidige
tijd bijhoudt, ook wanneer de zonnevolger uitgeschakeld is. Deze wordt gevoed door een de
voeding wanneer de zonnevolger in werking is of een kleine batterij als deze uit staat.
Op deze manier zal de zonnevolger altijd de huidige tijd
weten, zodat hij in staat is de huidige zonpositie te
berekenen. Tevens heeft de DS1337 een aantal vrije
geheugen plaatsen, hiervan maken wij gebruik om de
huidige positie van het zonnepaneel in op te slaan. Zo zal
de zonnevolger bij het opstarten weten hoe het
zonnepaneel gerricht staat.
Figuur 41: RTC DS1337
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Eindeloopschakelaars
38
4.5.8 Eindeloopschakelaars
De zonnevolger heeft 4 eindeloopschakelaars, dit is nodig om de zonnevolger te kunnen
kalibreren. (Dit is nodig omdat wij gebruik maken van pulsgevers.) Tevens biedt dit een
beveiliging indien de motoren aangestuurd worden wanneer dit niet zou mogen.
Omdat beveiliging een belangrijke zaak is maken we ook gebruik van een hardware matige
beveiliging. Zo zijn de eindeloopschakelaars niet alleen aangesloten als ingang voor de
Arduino, maar ook verbonden met de TTL poorten die de motoren aansturen. Dit is nodig
indien de Arduino vastloopt in het programma terwijl de motoren aangestuurd worden.
Normaal zouden de motoren blijven draaien, maar doordat het hardware matig beveiligd is
wordt de motorsturing toch onderbroken!
Figuur 42: eindeloopschakelaar
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Pulsgevers
39
4.5.9 Pulsgevers
De zonnevolger maakt gebruik van pulsgevers om te weten hoe veel toeren de motoren
hebben gedraaid en dus hoever het zonnepaneel verdraait staat. Door de zonnevolger
manueel aan te sturen zijn we te weten gekomen dat axiaal 270° overeenstemt met 678
pulsen en verticaal 90° overeenstemt met 1330 pulsen. Met behulp van de regel van drie is
het mogelijk om het aantal graden verdraaiing per puls te berekenen.
Een nadeel van het gebruik van pulsgevers is dat de zonnevolgers soms moet gekalibreerd
worden. Als de pulsgevers af en toe een puls te weinig geven of als er zich storing voordoet
kan het zijn dat het zonnepaneel verkeerd gericht staat. Daarom is het mogelijk om de
zonnevolger naar beginpositie te laten sturen waarna de pulsgevers “op nul gezet” worden.
Figuur 43: pulsgever met metaaldetectie
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
4.5.10
Omvormers
40
Omvormers
Een omvormer zorgt ervoor dat de gelijkspanning die over de zonnepanelen staat wordt
omgezet in een wisselspanning die op het elektriciteitsnet gezet kan worden. Deze
elektriciteit kan verbruikt worden of wordt aan het net geleverd. Zo is het mogelijk om de
Kwh-meter terug te laten draaien.
4.5.11
4.5.11.1
Soorten omvormers
Centrale omvormer
Bij een centrale omvormer worden zonnepanelen in groepen verdeeld en in serie aan elkaar
aangesloten, deze strings (groepen) worden dan weer parallel geschakeld. Vanaf dit punt
gaan we naar de omvormer waar men dan met slecht twee leidingen gelijkstroom
(DC)toekomen. Bij dit soort installaties zorgt overschaduwing van één of meer zonnepanelen
voor een opbrengstverlies voor het ganse systeem. Dit probleem verhelpen kan door o.a.
diodes te gebruiken op de zonnepanelen zelf.
Figuur 44: centrale omvormer
4.5.11.2
String omvormer
Bij dit soort type omvormers wordt de generator(omvormer) zelf in strings verdeeld. Hier krijgt
dus iedere groep (string) van zonnepanelen zijn eigen omvormer. Het voordeel is dat we hier
minder opbrengst verlies hebben bij overschaduwing en bij defect op één groep of string nog
steeds opbrengst hebben.
Figuur 45: string omvormer
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
4.5.11.3
Omvormers
41
Multi string omvormer
Dit is op het moment van schrijven de meest gangbare en gebruikte omvormer. Met deze
type omvormers kunnen meerdere zonnepaneel strings of groepen aan de omvormer
worden aangesloten. Dit heeft als voordeel zeer compact te kunnen werken en een
betaalbare oplossing te hebben inclusief de voordelen van een opstelling met meerdere
omvormers. Dus zonnepaneel installatie die onder een andere hoek staan opgesteld of in
een andere windrichting kunnen met deze type omvormers toch nog een optimaal rendement
behalen.
Figuur 46: multi string omvormer
4.5.11.4
Micro Omvormer
Het woord micro doet misschien anders vermoeden maar micro omvormers zijn niet zo klein
dat je ze niet zou zien. Ze zijn alleen kleiner dan “normale” omvormers. Micro omvormers
zijn over het algemeen apparaatjes van ongeveer een halve A4. Ze worden direct achter het
zonnepaneel geplaatst en werken per zonnepaneel of per 2 zonnepanelen. Ze zetten de
gelijkspanning van de zonnepanelen direct om naar bruikbare wisselspanning van 230 volt.
Micro omvormers hebben een aantal voor en nadelen ten opzichte van conventionele string
omvormers. Elke micro omvormer heeft zijn eigen MPP (maximum power point) en wekt dus
per zonnepaneel de maximale opbrengst op gedurende de gehele dag. Invloeden op andere
zonnepanelen heeft dus geen invloed op de individuele omvormers. In de Verenigde Staten
worden zelfs meer micro omvormers dan string omvormers geplaatst.
Figuur 47: INVOLAR micro omvormer
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Omvormers
42
Voordelen:







Maximale opbrengst per zonnepaneel
Veel configuratie mogelijkheden
Mogelijkheid tot het plaatsen van meer zonnepanelen
Met monitoring inzicht in de opbrengst per zonnepaneel
Geen omvormer in huis
Lange garanties op de micro inverters
Geen hoge DC spanning
Nadelen:





Omvormers zijn moeilijk bereikbaar in het geval van problemen
Relatief jong product / nog geen track record
Meestal een lager rendement per omvormer dan string omvormers
Omvormers liggen op het dak onder extreme weersomstandigheden
Meer/duurdere bekabeling
4.5.12
Specificaties
Maximale gelijkspanning Input
Ingangsvermogen
Imax
Gewicht
Afmetingen
Werktemperatuur
Soort
Elektriciteit-Elektronica
MAC250
20-50V
250W
10,4A
2,4Kw
230mm/138mm/35mm
-40°C to 60°C
Micro omvormer
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
5
Bronnen
43
Besluit
Het maken van een zonnevolger was een uitdagende GIP. Doordat het project aanzienlijk
groter was dan de andere projecten wist ik dat we ons gingen moeten inzetten. Het project
omvatte veel variatie en dat was aangenaam. Zo moesten we schema’s ontwerpen,
elektronische schakelingen solderen, programmeren, lassen en bekabelen. Hierdoor bleef ik
geïnteresseerd in het project.
Ik ben zeer tevreden dat we al in het 5de jaar konden kiezen voor een project, zo konden wij
ons al goed voorbereiden. Ook het feit dat we zelf een project mochten kiezen stond mij zeer
aan. Een paar maand ver in het 6de jaar kregen we dan onze GIP opdracht, wat we allemaal
zouden moeten doen. Dit was echter slecht verwoord en bevatte fouten, achteraf kwamen er
nog opdrachten bij en dat stoorde. Het zou beter geweest zijn als er meer vrijheid was en
minder inbreng van de leraren, tenslotte is de GIP een zelfstandig project.
Normaalgezien zou Joeri Dhanyns uit 6EMa de mechanische constructie voor onze
zonnevolger maken, hier hadden wij geen vertrouwen in maar toch veronderstelde iedereen
dat het goed zou komen. Wij waren dus geheel afhankelijk van Joeri om onze GIP te kunnen
demonstreren. Het was januari toen we beseften dat Joeri er nooit ging in slagen om de
mechanische constructie af te werken. Hierdoor waren wij gedwongen om hulp te zoeken
zodat onze GIP toch nog zou slagen.
Voor sommige taalvakken kregen wij ook een opdracht in verband met onze GIP. Althans dat
werd toch zo gezegd, zelf vond ik de opdrachten weinig met de GIP te maken hebben. Dan
vind ik het beter om dat volledig van de GIP te scheiden en deze opdrachten apart als
leerstof te geven.
Het plan van de leraren om de GIP klaar te hebben tegen de opendeurdag was een lastige
taak. Toch slaagden wij er min of meer in om dit te doen. Hier waren wij zeer blij om
aangezien het project veel aandacht kreeg op de opendeurdag. Tevens was het een goede
voorbereiding op de GIP verdediging aangezien velen lastige vragen hadden.
Vanzelfsprekend waren wij fier dat wij onze zonnevolger konden presenteren op de
opendeurdag.
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
6
Bronnen
44
Bronnen
http://www.urania.be/astronomie/dossiers/De-zon/Het-spectrum-van-de-zon
http://www.pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/azimuth-angle
http://www.sterrenkunde.nl/index/encyclopedie/hoeken.html
http://gip-zonnevolger.be/zonnevolgerHDart.html
http://www.sterrenkunde.nl/index/encyclopedie/hoeken.html
http://www.encyclo.nl/begrip/azimut
http://www.dezonnepaneelexpert.nl/informatie-zonnecel-informatie-zonnepaneel-informatiezonne/hellingshoek-zonnepanelen/index.php
http://www.pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/elevation-angle
http://www.sterrenkunde.nl/index/encyclopedie/hoeken.html
http://www.ghsolar.be/NL/wat-is-een-string-omvormer.htm
https://www.wattco.nl/nl/enphase/?gclid=CNTLpZ-c4rsCFRMRtAodlVMAQA
http://zonneenergie.eu/micro-omvormers-voorzonnepanelen/http://ikgabouwen.knack.be/bouwen-renovatie/energie-klimaat/alternatieveenergie/panelen-met-tracking-voor-en-nadelen/article-1195013664620.htm
http://blog.pepperl-fuchs.us/blog/bid/253098/5-Ways-to-Track-Your-Solar-Tracker
http://users.telenet.be/stdvk_em_10/DC_werking/werking_DC_motor_frameset.htm
http://www.modelbouwforum.nl/forums/algemeen-scheepsbouw/138136wormwieloverbrenging.html
http://www.tisj.com/ian.claesen/index/frame%20rechts/Cursus/Elektriciteit/gelijkstroommotor/t
heorie.pdf
https://www.google.be/#q=gelijkstroommotor+werking
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
7
Figurenlijst
45
Figurenlijst
Figuur 1: zonne uitbarsting .................................................................................................... 8
Figuur 2: levenscyclus van de zon ......................................................................................... 8
Figuur 3: röntgenfoto ............................................................................................................10
Figuur 4: elektromagnetisch spectrum ..................................................................................11
Figuur 5: azimut....................................................................................................................12
Figuur 6: zenit ......................................................................................................................13
Figuur 7: 51°NB culiminatiehoogte .......................................................................................13
Figuur 8: tijdzones ................................................................................................................15
Figuur 9: dag-nacht ..............................................................................................................16
Figuur 10: rotatie van de aarde.............................................................................................16
Figuur 11: invalshoek zon (winter) ........................................................................................17
Figuur 12: invalshoek zon (zomer)........................................................................................18
Figuur 13: invalshoek zon (herfst en lente) ...........................................................................19
Figuur 14: zonnestand ..........................................................................................................20
Figuur 15: Julius Caesar.......................................................................................................20
Figuur 16: Paus Gregorius XIII .............................................................................................21
Figuur 17: ISS ruimtestation .................................................................................................21
Figuur 18: monokristallijn - polykristallijn...............................................................................23
Figuur 19: Amorf zonnepaneel .............................................................................................23
Figuur 20: zonnecollector .....................................................................................................24
Figuur 21: zonnecollector voor huishoudelijk water ..............................................................24
Figuur 22: zonnecollector voor zwembadverwarming ...........................................................24
Figuur 23: eenassige zonnevolgers ......................................................................................25
Figuur 24: twee assige zonnevolgers ...................................................................................25
Figuur 25: principe zonnevolger met sensoren .....................................................................26
Figuur 26: de zonnevolger in werking ...................................................................................28
Figuur 27: voor- en achterkant zonnevolger .........................................................................29
Figuur 28: samenstellen van zonnepaneel aan productieband .............................................30
Figuur 29: boormachine motor als aandrijving ......................................................................30
Figuur 30: lorentzkracht bij een geleider ...............................................................................31
Figuur 31: rotatie van de rotor ..............................................................................................31
Figuur 32: worm en wormwiel ...............................................................................................32
Figuur 33: H-brug in zwevende toestand ..............................................................................33
Figuur 34: H-brug links gestuurd ..........................................................................................33
Figuur 35: H-brug rechts gestuurd ........................................................................................33
Figuur 36: remmen met de H-brug........................................................................................33
Figuur 37: aansluitschema H-brug ........................................................................................34
Figuur 38: PWM ...................................................................................................................35
Figuur 39: Arduino logo ........................................................................................................36
Figuur 40: voor- en achterkant Arduino UNO ........................................................................36
Figuur 41: RTC DS1337 ......................................................................................................37
Figuur 42: eindeloopschakelaar............................................................................................38
Figuur 43: pulsgever met metaaldetectie ..............................................................................39
Figuur 44: centrale omvormer...............................................................................................40
Figuur 45: string omvormer ..................................................................................................40
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
6-TSO-EEb
Bijlagen
46
Figuur 46: multi string omvormer ..........................................................................................41
Figuur 47: INVOLAR micro omvormer ..................................................................................41
Elektriciteit-Elektronica
Schooljaar 2013-2014
8
Bijlagen
8.1 Planning
Datum
04/11/2013
07/01/2014
Indienen/afgewerkt
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
11/03/2014
o
o
o
o
22/04/2014
o
o
o
o
Inhoudsopgave
Planning
Logboek
Websitestructuur
Lay-out startpagina
Materiaallijst met
prijscalculatie
o
o
o
o
o
Inhoudsopgave
Planning (wijziging
vermelden)
Logboek (aangevuld)
GipDocument
o
Inhoudsopgave
Planning (wijziging
vermelden)
Logboek (aangevuld)
Gipdocument (wijziging
vermelden)
o
Inhoudsopgave
Planning (wijziging
vermelden)
Logboek (aangevuld)
Gipdocument (wijziging
vermelden)
o
o
o
o
o
o
o
Datasheet
Beschrijving van het zonnepaneel
Beschrijving van de Omvormer
Blokschema
Formule voor het berekenen van de
Azimuth en Zenith
Keuze actuatoren
Website volledig met uitzondering
van stage
Schema’s + Printontwerp
Opvolging mechanische constructie
Website volledig met uitzondering
stage (verbeterde versie)
Schema’s + Printontwerp
Website volledig
Schema’s + Printontwerp
8.2 Aansluitschema
8.3 Arduino Code
De arduino code bestaat uit vier gedeeltes.




Zonnevolger
DS1337
I2C
ZonPositie
Het gedeelte “zonnevolger” is het hoofdgedeelte, het omvat de loop van het programma en voert alles uit.
Hierin worden alle variabelen gedeclareerd, functies opgeroepen, timers bekeken, uitgangen aangestuurd, ….
Het tweede gedeelte “DS1337” omvat de routines om de DS1337 IC (RTC) uit te lezen.
Deze worden opgeroepen in het hoofdprogramma.
Het derde gedeelte “I2C” is het protocol voor de seriële communicatie.
Het vierde en laatste gedeelte “ZonPositie” omvat het algoritme om de zonpositie te berekenen.
Als we deze alleen samen compileren en in de arduino sturen hebben we een werkende zonnevolger!
#include <stdio.h>
#include <Timer.h>
//stdio library (bvb. voor printen naar LCD met Serial.print)
//Timer library
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
//----------De mechanische limieten in graden van de zonnevolger-------------------------------------------------//
//-----------deze zijn afhankelijk van de constructie -----------------------------------------------------------//
#define OOST_LIMIT_GRADEN
80.0 // horizontaal links limiet van de zonnevolger (azimuth)
#define WEST_LIMIT_GRADEN 280.0 // horizontaal rechts limiet van de zonnevolger (azimuth)
#define ONDER_LIMIT_GRADEN
0.0 // verticaal onder limiet van de zonnevolger (elevation)
#define BOVEN_LIMIT_GRADEN 90.0 // verticaal boven limiet van de zonnevolger (elevation)
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
//--------- De volgende waarden zijn afgelezen op seriële monitor op het PC scherm ------------------------------//
#define CALIB_HORI_90GR
93 // ingesteld bij indienstname (zonnevolger gericht naar oosten)
#define CALIB_HORI_270GR
678 // ingesteld bij indienstname (zonnevolger gericht naar westen)
#define CALIB_VERT_0GR
10 // ingesteld bij indienstname (zonnevolger gericht naar onder = paneel staat
verticaal)
#define CALIB_VERT_90GR
1330 // ingesteld bij indienstname (zonnevolger gericht naar boven = paneel staat
horizontaal)
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
#define HYST_MIN
0.2 // minimale afwijking in graden tussen gevraagde en werkelijke positie (stop
bijsturen)
#define HYST_MAX
1.0 // maximale afwijking in graden tussen gevraagde en werkelijke positie (start
bijsturen)
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
#define HORI_SPEED
128 // snelheid van motor horizontaal (via PWM 0...255)
#define VERT_SPEED
128 // snelheid van motor verticaal
(via PWM 0...255)
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
// De timezone en de coördinaten moeten hier worden vastgelegd
// Deze zijn afhankelijk van de installatieplaats v/d zonnevolger
#define TIMEZONE
1 // De tijd zone van Belgie)
#define LATITUDE
51.190479 // Latitude in graden (breedtegraad)
#define LONGITUDE
3.650164 // Longitude in graden (lengtegraad)
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
#define pi
3.14159265358979323846 //pi
#define rad
(pi/180)
//voor de conversie naar radialen [radialen = graden*(pi/180)]
#define DS1337_ADDR_R
#define DS1337_ADDR_W
#define REG_SEC
0xd1
0xd0
0x00
//rtc i2c adres bij lezen
//rtc i2c adres bij schrijven
//rtc seconden register adres
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
REG_MIN
REG_HOUR
REG_DOW
REG_DATE
REG_MON
REG_YEAR
REG_DST
REG_HOR_POS_H
REG_HOR_POS_L
REG_VER_POS_H
REG_VER_POS_L
REG_RESERVE5
REG_RESERVE6
REG_CTRL
REG_STAT
#define
#define
#define
#define
#define
STOP
LINKS
RECHTS
ONDER
BOVEN
0x01
0x02
0x03
0x04
0x05
0x06
0x07
0x08
0x09
0x0a
0x0b
0x0c
0x0d
0x0e
0x0f
//rtc minuten register adres
//rtc uren register adres
//rtc dag van de week register adres
//rtc datum register adres
//rtc maand register adres
//rtc jaar register adres
//rtc DST winter-zomer ram register (0=Winter, 1=Zomer)
//rtc positie pulsen horizontaal High Byte
//rtc positie pulsen horizontaal Low Byte
//rtc positie pulsen verticaal High Byte
//rtc positie pulsen verticaal Low Byte
//rtc reserve 5 register
//rtc reserve 6 register
//rtc control register
//rtc status register
0
1
2
3
4
//geen beweging van zonnevolger
//beweging bezig horizontaal naar links
//beweging bezig horizontaal naar rechts
//beweging bezig verticaal naar onder
//beweging bezig verticaal naar boven
//----------------------------------------------------------------------------------------------//
#define _sda_pin
#define _scl_pin
A4 //in-/output pin voor i2c data lijn
A5 //output pin voor i2c clock lijn
#define pin_vrijgave_instellen
#define pin_pulsgever_horizontaal
#define pin_pulsgever_verticaal
0 //input pin voor vrijgave instelmogelijkheden via één van de 4 drukknoppen
2 //input pin voor pulsgever horizontale positie (interrupt 0)
3 //input pin voor pulsgever verticale positie (interrupt 1)
#define
#define
#define
#define
pin_H_brug_hori_DIR
pin_H_brug_hori_PWM
pin_H_brug_vert_PWM
pin_H_brug_vert_DIR
4
5
6
7
#define
#define
#define
#define
pin_ks_automatisch
pin_dk_naar_boven
pin_dk_naar_onder
pin_dk_naar_links
8
9
A1
A2
//output
//output
//output
//output
//input
//input
//input
//input
pin
pin
pin
pin
pin
pin
pin
pin
voor
voor
voor
voor
voor
voor
voor
voor
H-brug
H-brug
H-brug
H-brug
horizontaal
horizontaal
verticaal
verticaal
DIR
PWM
PWM
DIR
-> '1'=links / '0' = rechts
signaal
signaal
-> '1'=dalen / '0' = stijgen
keuzeschakelaar auto/hand ("1" = AUTO)
drukknop verticaal naar boven
drukknop verticaal naar onder
drukknop horizontaal naar links
#define pin_dk_naar_rechts
A3 //input pin voor drukknop horizontaal naar rechts
#define
#define
#define
#define
10
11
12
13
pin_es_links
pin_es_rechts
pin_es_onder
pin_es_boven
//input
//input
//input
//input
pin
pin
pin
pin
voor
voor
voor
voor
eindschakelaar
eindschakelaar
eindschakelaar
eindschakelaar
horizontaal links (OOSTEN)
horizontaal rechts (WESTEN)
verticaal dalen (0°)
verticaal stijgen (90°)
//-----------------------------------------------------------------------------------------------//
// Variabelen met tijdgegevens
// De datum en tijd komen van een RTC klok IC (DS1337).
// Met deze RTC (Real Time Clock) wordt gecommuniceerd via het I2C protokol.
byte dag;
//Dag
byte maand;
//Maand
int jaar;
//Jaar
byte uur;
byte minuut;
byte sec;
//Uren
//Minuten
//Seconden
// Nog enkele variabelen die met datum te maken hebben
char *dag_naam[] = {"MA","DI","WO","DO","VR","ZA","ZO",0};
int doy;
//Day of year, wordt berekend door een
byte dow;
//Day of Week, wordt berekend door een
byte dst;
//Zomertijd 1=Ja 0=Nee, wordt berekend
//DST (Daylight Saving Time)
// 0=MA : 1=DI ..... 6=ZO
algoritme
algoritme.
door een algoritme
//-------------------------------------------------------------------//
// Programma variabelen
//float easn;
float elevation;
float azimuth;
voor berekenen zonnepositie
//Elevation Angle at Solar Noon (De hoogte van de zon bij zonnetijd 12.00)
//Huidige hoogte in graden van de zon (0° tot 90°)
//de richting waarin de zon is gelegen ten opzichte van de oost-west, zuid is 180°
float elevation_start;
float azimuth_start;
//startpositie van de zon verticaal van de vorige dag
//startpositie van de zon horizontaal van de vorige dag
// Programma variabelen voor aansturen zonnevolger
byte bewegings_flag_hor=0;
// voor de soort beweging 1=OOST, 2=WEST, 0=STOP
byte bewegings_flag_vert=0;
// voor de soort beweging 1=ONDER, 2=BOVEN, 0=STOP
int pulsen_horizontaal;
int pulsen_verticaal;
// via interrupt 0 wordt pulsen horizontaal geteld
// via interrupt 1 wordt pulsen horizontaal geteld
float positie_horizontaal_graden;
float positie_verticaal_graden;
// wordt berekend uit pulsen_horizontaal
// wordt berekend uit pulsen_verticaal
// Programma variabelen voor calibratie zonnevolger
boolean start_calibreren;
// motoren naar eindschakelaars sturen voor calibratie pulstellers (resetten)
boolean calib_OK;
// aanduiding calibratie beëindigd
boolean overdag;
// aanduiding dag / nacht
boolean HM_overdag;
// hulpmerker voor flankdetektie
boolean opstart_bezig;
// eerste doorloop na opkomen spanning
//----------------------------------------------------------------------------------------------//
boolean ks_instellen;
// keuzeschakelaar vrijgave instellingen
boolean ks_automatisch;
// keuzeschakelaar automatisch(1)/hand(0)
boolean dk_naar_onder;
// drukknop naar onder
boolean dk_naar_boven;
// drukknop naar boven
boolean dk_naar_links;
// drukknop naar links
boolean dk_naar_rechts;
// drukknop naar rechts
boolean es_onder;
// eindschakelaar verticaal dalen (0°)
boolean es_boven;
// eindschakelaar verticaal stijgen (90°)
boolean es_links;
// eindschakelaar horizontaal links (OOSTEN)
boolean es_rechts;
// eindschakelaar horizontaal rechts (WESTEN)
boolean HM_dk_links;
// hulpmerker voor flankdetektie
boolean HM_dk_rechts;
// hulpmerker voor flankdetektie
//------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
Timer t;
//definieerd t als een timer
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
//------------------ Bewegings Routines -----------------------------------------------------------------------//
// Horizontaal naar links (OOST)
void horizontaal_naar_LINKS(){
if (!es_links){
digitalWrite(pin_H_brug_hori_DIR,HIGH); // DIR = 1 -> naar links
analogWrite(pin_H_brug_hori_PWM, HORI_SPEED); // 0...255 snelheid motor horizontaal
bewegings_flag_hor=LINKS;
}
else{
stop_beweging_horizontaal();
}
}
//--------------------------------------------------------//
// Horizontaal naar rechts (WEST)
void horizontaal_naar_RECHTS(){
if (!es_rechts){
digitalWrite(pin_H_brug_hori_DIR,LOW); // DIR = 0 -> naar rechts
analogWrite(pin_H_brug_hori_PWM, HORI_SPEED); // 0...255 snelheid motor horizontaal
bewegings_flag_hor=RECHTS;
}
else
stop_beweging_horizontaal();
}
//--------------------------------------------------------//
// verticaal naar onder
void verticaal_naar_ONDER(){
if (!es_onder){
digitalWrite(pin_H_brug_vert_DIR,HIGH); // DIR = 1 -> naar onder
analogWrite(pin_H_brug_vert_PWM, VERT_SPEED); // 0...255 snelheid motor verticaal
bewegings_flag_vert=ONDER;
}
else{
stop_beweging_verticaal();
}
}
//--------------------------------------------------------//
// verticaal naar boven
void verticaal_naar_BOVEN(){
if (!es_boven){
digitalWrite(pin_H_brug_vert_DIR,LOW); // DIR = 0 -> naar boven
analogWrite(pin_H_brug_vert_PWM, VERT_SPEED); // 0...255 snelheid motor verticaal
bewegings_flag_vert=BOVEN;
}
else
stop_beweging_verticaal();
}
//--------------------------------------------------------//
// Alle bewegingen horizontaal stoppen
void stop_beweging_horizontaal(){
digitalWrite(pin_H_brug_hori_DIR,LOW); // DIR = 0 -> naar links (default)
analogWrite(pin_H_brug_hori_PWM, 0);
// PWM = 0 -> stop motor horizontaal
bewegings_flag_hor=STOP;
}
//--------------------------------------------------------//
// Alle bewegingen verticaal stoppen
void stop_beweging_verticaal(){
digitalWrite(pin_H_brug_vert_DIR,LOW); // DIR = 0 -> naar onder (default)
analogWrite(pin_H_brug_vert_PWM, 0);
// PWM = 0 -> stop motor verticaal
bewegings_flag_vert=STOP;
}
//--------------------------------------------------------//
//Zonnnevolger horizontaal sturen naar positie 'gevr_pos'
void horizontaal_naar_pos(float gevr_pos){
if (gevr_pos < OOST_LIMIT_GRADEN)gevr_pos = OOST_LIMIT_GRADEN;
if (gevr_pos > WEST_LIMIT_GRADEN)gevr_pos = WEST_LIMIT_GRADEN;
if (gevr_pos < (positie_horizontaal_graden - HYST_MAX))horizontaal_naar_LINKS();
if (gevr_pos > (positie_horizontaal_graden + HYST_MAX))horizontaal_naar_RECHTS();
if ((gevr_pos > (positie_horizontaal_graden - HYST_MIN))&&
(gevr_pos < (positie_horizontaal_graden + HYST_MIN)))stop_beweging_horizontaal();
}
//--------------------------------------------------------//
//Zonnnevolger verticaal sturen naar positie 'gevr_pos'
void verticaal_naar_pos(float gevr_pos){
if (gevr_pos < ONDER_LIMIT_GRADEN)gevr_pos = ONDER_LIMIT_GRADEN;
if (gevr_pos > BOVEN_LIMIT_GRADEN)gevr_pos = BOVEN_LIMIT_GRADEN;
if (gevr_pos < (positie_verticaal_graden - HYST_MAX))verticaal_naar_ONDER();
if (gevr_pos > (positie_verticaal_graden + HYST_MAX))verticaal_naar_BOVEN();
if ((gevr_pos > (positie_verticaal_graden - HYST_MIN))&&
(gevr_pos < (positie_verticaal_graden + HYST_MIN)))stop_beweging_verticaal();
}
//--------------------------------------------------------//
//Zonnnevolger sturen naar positie calibreren (dwz horizontaal LINKS en verticaal ONDER tot in de eindschakelaars)
boolean calibratie_uitvoeren(){
boolean calib_hor_gedaan = LOW;
boolean calib_ver_gedaan = LOW;
horizontaal_naar_LINKS();
if (es_links){// eindschakelaar is bereikt
pulsen_horizontaal = 0;
// bij bereiken van uiterst linkse positie wordt de positiemeting gereset
calib_hor_gedaan = 1;
}
verticaal_naar_ONDER();
if (es_onder){// eindschakelaar is bereikt
pulsen_verticaal = 0;
// bij bereiken van uiterst onderste positie wordt de positiemeting gereset
calib_ver_gedaan = 1;
}
return calib_hor_gedaan && calib_ver_gedaan;
}
//--------------------------------------------------------//
//Horizontale pulsgever behandelen via oproep door interrupt 0
void positiemeting_horizontaal(){ // Interrupt 0 (pulsgever op input pin 2)
noInterrupts();
if (bewegings_flag_hor==LINKS) // horizontale beweging naar links
pulsen_horizontaal--;
// positie aftellen
if (bewegings_flag_hor==RECHTS) // horizontale beweging naar rechts
pulsen_horizontaal++;
// positie optellen
interrupts();
}
//--------------------------------------------------------//
//verticale pulsgever behandelen via oproep door interrupt 1
void positiemeting_verticaal(){
// Interrupt 1 (pulsgever op input pin 3)
noInterrupts();
if (bewegings_flag_vert==ONDER) // verticale beweging naar onder
pulsen_verticaal--;
// positie aftellen
if (bewegings_flag_vert==BOVEN) // verticale beweging naar boven
pulsen_verticaal++;
// positie optellen
interrupts();
}
//--------------------------------------------------------//
//interpolatie gebruikt bij omrekenen positiepulsen naar graden
float interpolatie (int x,int x1,int x2,int y1,int y2){
float y;
y = (float)y1 + (float)(y2 - y1)*((float)(x - x1)/(float)(x2 - x1));
return y;
}
//---------------------------------------------------------------------//
// Algoritme voor het berekenen van de hoeveelste dag in het jaar
// 1-365 of 366 voor schrikkeljaar
void dayofyear() {
int dom[11]={
31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30 }; // Tabel gaat over de dagen in een maand (28 in februari).
// December hoeft er niet bij.
boolean leapyear;
int x;
doy=0;
// Voor de berekening schrikkeljaar
if (maand>1) {
for (x=1 ; x<maand ; x=x+1) {
doy=doy+dom[x-1];
}
}
doy=doy+dag;
if (jaar%400==0) leapyear=true;
else if (jaar%100==0) leapyear=false;
else if (jaar%4==0) leapyear=true;
else leapyear=false;
if ((leapyear) && (maand>2))
//
// Voor de berekening schrikkeljaar
//
//
doy = doy+1;
}
//--------------------------------------------------------//
// Algoritmen voor de dag van de week te berekenen voor gebruik in de berekening van DST
//1=maandag, 2=dinsdag, 3=woensdag, 4=donderdag, 5=vrijdag, 6=zaterdag, 7=zondag
void dayofweek(){
static int t[] = {
0, 3, 2, 5, 0, 3, 5, 1, 4, 6, 2, 4
int y;
};
if (maand < 3)y = jaar - 1;
else y = jaar;
dow = (y + y/4 - y/100 + y/400 + t[maand-1] + dag) % 7;
if (dow == 0) dow = 7;
}
//--------------------------------------------------------//
// Algoritme voor het berekenen van de overgang zomer-en wintertijd, DST
// USGS zomertijd begint op de laatste zondag van maart, de wintertijd begint op de laatste zondag van oktober
void dstcalc(){
int dst_in_ram;
dst_in_ram=readRegister(REG_DST);
//dst=0 -->Winter, dst=1 -->Zomer
if ((maand==3) && (dag>=24)) {
if ((dow==7) && (int(uur)==2)) dst=1;
} // 2h00 wordt 3h00 (naar zomertijd)
if ((dst==1) && (dst_in_ram==0)){
uur=uur+1;
setTime((int)uur,(int)minuut,(int)sec);
writeRegister(REG_DST,dst);
}
// voer de zomertijd in
if ((maand==10) && (dag>=24)) {
if ((dow==7) && (int(uur)==3)) dst=0;
} // 3h00 wordt 2h00 (naar wintertijd)
if ((dst==0) && (dst_in_ram==1)){
uur=uur-1;
setTime((int)uur,(int)minuut,(int)sec);
writeRegister(REG_DST,dst);
}
// voer de wintertijd in
}
//--------------------------------------//
// opslaan van huidige stand zonnevolger in geheugen RTC
// wordt gebruikt om bij spanningsuitval vanaf de laatst gekende positie te vertrekken
// i.p.v. volledig naar de eindschakelaar te bewegen voor nulstelling van de pulsgevers
void opslaan_positie_zonnevolger(){
writeRegister(REG_HOR_POS_H,pulsen_horizontaal/256);
writeRegister(REG_HOR_POS_L,pulsen_horizontaal%256);
writeRegister(REG_VER_POS_H,pulsen_verticaal/256);
writeRegister(REG_VER_POS_L,pulsen_verticaal%256);
}
//-----------------------------------------------------//
void current_sun_calculate(){
getRTC();
// RTC data uitlezen (dag,maand,jaar,uur,minuten,seconden,dagvandeweek)
dayofyear();
// berekenen hoeveelste dag van het jaar
dstcalc();
// berekenen overgang zomer-/wintertijd en evenuteel uur aanpassen
sunposition(uur,minuut,sec); // berekenen positie van de zon op huidig tijdstip
}
// Inlezen digitale ingangen (oproepen in begin van loop();
void read_dig_inputs(){
ks_instellen
ks_automatisch
dk_naar_onder
dk_naar_boven
dk_naar_links
dk_naar_rechts
es_onder
es_boven
es_links
es_rechts
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
!digitalRead(pin_vrijgave_instellen);
digitalRead(pin_ks_automatisch);
!digitalRead(pin_dk_naar_onder);
!digitalRead(pin_dk_naar_boven);
!digitalRead(pin_dk_naar_links);
!digitalRead(pin_dk_naar_rechts);
digitalRead(pin_es_onder);
digitalRead(pin_es_boven);
digitalRead(pin_es_links);
digitalRead(pin_es_rechts);
}
// printen naar PC scherm
void printen(){
|
Serial.println(F("D
V puls"));
DD:MM:YYYY | HH:MM:SS |
Azimut[gr] | H pos.[gr] |
H puls |
//------------------datum in formaat DD/MM/JJ--------------------------------------//
Serial.print(dag_naam[dow-1]);
Serial.print(F(" "));
if (dag<10){
Serial.print(F("0"));
}
Serial.print(dag);
Serial.print(F("/"));
if (maand<10){
Serial.print(F("0"));
}
Serial.print(maand);
Serial.print(F("/"));
Serial.print(jaar);
Serial.print(" | ");
//------------------tijd in formaat HH:MM:SS--------------------------------------//
if (uur<10){
Serial.print(F("0"));
}
Serial.print(uur);
Serial.print(F(":"));
if (minuut<10){
Serial.print(F("0"));
}
Serial.print(minuut);
Serial.print(F(":"));
if (sec<10){
Serial.print(F("0"));
}
Serial.print(sec);
Serial.print(" |
");
//------------------azimuth in graden
if
(azimuth < 10.0
&& azimuth
else if (azimuth < 100.0
&& azimuth
else if (azimuth < 1000.0 && azimuth
(horizontaal)-------------------------------//
> 0.0)
Serial.print(F("
"));
> -10.0) Serial.print(F(" "));
> -100.0)Serial.print(F(" "));
Elevat.[gr] |
V pos.[gr]
Serial.print(azimuth,2);
Serial.print(" |
");
//------------------positie zonnepaneel in graden (horizontaal)-------------------------------//
if
(positie_horizontaal_graden < 10.0
&& positie_horizontaal_graden > 0.0)
Serial.print(F("
"));
else if (positie_horizontaal_graden < 100.0
&& positie_horizontaal_graden > -10.0) Serial.print(F(" "));
else if (positie_horizontaal_graden < 1000.0 && positie_horizontaal_graden > -100.0)Serial.print(F(" "));
Serial.print(positie_horizontaal_graden,2);
Serial.print(" |
");
//------------------pulsen positie zonnepaneel (horizontaal)-------------------------------//
if
(pulsen_horizontaal < 10.0
&& pulsen_horizontaal > 0.0)
Serial.print(F("
"));
else if (pulsen_horizontaal < 100.0
&& pulsen_horizontaal > -10.0) Serial.print(F(" "));
else if (pulsen_horizontaal < 1000.0 && pulsen_horizontaal > -100.0)Serial.print(F(" "));
Serial.print(pulsen_horizontaal);
Serial.print(" |
");
//------------------elevation in graden (verticaal)------------------------------//
if
(elevation < 10.0
&& elevation > 0.0) Serial.print(F("
"));
else if (elevation < 100.0 && elevation > -10.0)Serial.print(F(" "));
else Serial.print(F(" "));
Serial.print(elevation,2);
Serial.print(" |
");
//------------------positie zonnepaneel in graden (verticaal)------------------------------//
if
(positie_verticaal_graden < 10.0
&& positie_verticaal_graden > 0.0) Serial.print(F("
else if (positie_verticaal_graden < 100.0 && positie_verticaal_graden > -10.0)Serial.print(F("
else Serial.print(F(" "));
Serial.print(positie_verticaal_graden,2);
Serial.print(" |
");
//------------------pulsen positie zonnepaneel (verticaal)-------------------------------//
if
(pulsen_verticaal < 10.0
&& pulsen_verticaal > 0.0)
Serial.print(F("
"));
else if (pulsen_verticaal < 100.0
&& pulsen_verticaal > -10.0) Serial.print(F(" "));
else if (pulsen_verticaal < 1000.0 && pulsen_verticaal > -100.0)Serial.print(F(" "));
Serial.println(pulsen_verticaal);
Serial.println(" ");
}
"));
"));
//------SETUP wordt eenmaal doorlopen bij opstart arduino (na opkomen spanning of na reset ------//
void setup() {
//digitale ingangen definieren
pinMode(pin_vrijgave_instellen, INPUT);
pinMode(pin_ks_automatisch, INPUT);
pinMode(pin_dk_naar_onder, INPUT);
pinMode(pin_dk_naar_boven, INPUT);
pinMode(pin_dk_naar_rechts, INPUT);
pinMode(pin_dk_naar_links, INPUT);
pinMode(pin_es_links, INPUT);
pinMode(pin_es_rechts, INPUT);
pinMode(pin_es_onder, INPUT);
pinMode(pin_es_boven, INPUT);
//digitale uitgangen definieren
pinMode(pin_H_brug_hori_DIR, OUTPUT);
pinMode(pin_H_brug_hori_PWM, OUTPUT);
pinMode(pin_H_brug_vert_DIR, OUTPUT);
pinMode(pin_H_brug_vert_PWM, OUTPUT);
//digitale uitgangen op '0' schakelen
digitalWrite(pin_H_brug_hori_DIR,LOW);
analogWrite(pin_H_brug_hori_PWM, 0);
digitalWrite(pin_H_brug_vert_DIR,LOW);
analogWrite(pin_H_brug_vert_PWM, 0);
digitalWrite(pin_H_brug_hori_PWM, 0);
digitalWrite(pin_H_brug_vert_PWM, 0);
//delay(2000);
//digitale ingangen van pulsgevers definieren
pinMode(pin_pulsgever_horizontaal,INPUT);
pinMode(pin_pulsgever_verticaal,INPUT);
//pulsgever interrupt pin instellen op positieve flank detektie
attachInterrupt(pin_pulsgever_horizontaal - 2,positiemeting_horizontaal,RISING); // LOW,RISING,FALLING,CHANGE
attachInterrupt(pin_pulsgever_verticaal - 2,positiemeting_verticaal,RISING); // LOW,RISING,FALLING,CHANGE
Serial.begin(19200);
Serial.flush();
// I2C aansluiting RTC klok IC DS1307
pinMode(_scl_pin, OUTPUT);
digitalWrite(_scl_pin, LOW);
pinMode(_sda_pin, OUTPUT);
digitalWrite(_sda_pin, LOW);
// start RTC klok
halt(false);
dst=readRegister(REG_DST); // flag zomer-/wintertijd uitlezen uit RAM van RTC klok
//ophalen laatste stand zonnevolger uit geheugen RTC bij nieuwstart (bvb. na spanningsuitval)
pulsen_horizontaal = readRegister(REG_HOR_POS_H)*256 + readRegister(REG_HOR_POS_L);
pulsen_verticaal
= readRegister(REG_VER_POS_H)*256 + readRegister(REG_VER_POS_L);
//Initiële startwaarden voor azimuth en elevation na calibratie
//normaal is dit de waarde van de vorige ochtend
azimuth_start = 90.0;
elevation_start = 0.0;
//instellen timers
t.every(1000,current_sun_calculate);
//iedere 1 sec : nieuwe positie van zon berekenen
t.every(1000,opslaan_positie_zonnevolger); //iedere 1 sec : posities (Hor. en Vert.) van de zonnevolger bewaren
t.every(5000,printen);
//iedere 1 sec : printen naar PC
current_sun_calculate();
opstart_bezig = 1;
}
//-----------------------------------------------------//
// Hoofdprogramma
void loop(){
// inlezen digitale ingangen
read_dig_inputs();
// timer update
t.update();
// berekenen posities horizontaal en verticaal in graden a.d.h.v. de getelde pulsen en de de calibratiewaarden.
positie_horizontaal_graden = interpolatie(pulsen_horizontaal ,CALIB_HORI_90GR ,CALIB_HORI_270GR ,90 ,270);
positie_verticaal_graden
= interpolatie(pulsen_verticaal
,CALIB_VERT_0GR ,CALIB_VERT_90GR , 0 , 90);
if (elevation < -3.0) overdag = LOW;
else overdag = HIGH;
//als elevation kleiner is dan -3°, is het nacht
//zoniet, dan is het dag.
// ---------- mode INSTELLEN PARAMETERS -----------------------------------------//
if (ks_instellen){
stop_beweging_horizontaal();
stop_beweging_verticaal();
if (dk_naar_links &! HM_dk_links){ // datum en tijd instellen op onderstaande waarden
setTime(9,24,00);
setDate(26,04,2014);
setDOW(6);
writeRegister(REG_DST,1);
dst = 1;
}
if (dk_naar_rechts &! HM_dk_rechts){ // calibratie pulsgevers starten
start_calibreren = 1;
}
HM_dk_links = dk_naar_links;
HM_dk_rechts = dk_naar_rechts;
}
// ---------- mode HAND ---------------------------------------------------------//
else if (!ks_automatisch){
//mode = HAND
// aansturen motoren van zonnevolger met drukknoppen in mode 'HAND'
if (dk_naar_links
&& (bewegings_flag_hor != RECHTS))horizontaal_naar_LINKS();
if (dk_naar_rechts && (bewegings_flag_hor != LINKS)) horizontaal_naar_RECHTS();
if (dk_naar_onder
&& (bewegings_flag_vert != BOVEN)) verticaal_naar_ONDER();
if (dk_naar_boven
&& (bewegings_flag_vert != ONDER)) verticaal_naar_BOVEN();
// als geen enkele toets is ingedrukt -> stop alle motoren
if (!dk_naar_links && !dk_naar_rechts) stop_beweging_horizontaal();
if (!dk_naar_onder && !dk_naar_boven)
stop_beweging_verticaal();
}
// ---------- mode AUTOMATISCH --------------------------------------------------//
else{
if (start_calibreren){ // mode Calibreren
calib_OK = 0;
if (calibratie_uitvoeren()){
calib_OK = 1;
start_calibreren = 0;
}
}
else{ // Mode positioneren
// aansturen motoren van zonnevolger i.f.v. de positie van de zon overdag
if (overdag){
if(!HM_overdag && !opstart_bezig){ // éénmaal doorlopen op positieve flank overdag (het wordt dus dag)
azimuth_start
= azimuth;
// bij opkomen zon de positie H in geheugen houden
elevation_start = elevation; // bij opkomen zon de positie V in geheugen houden
}
horizontaal_naar_pos(azimuth); // de zonnevolger overdag positioneren naar de zon
verticaal_naar_pos(elevation); // de zonnevolger overdag positioneren naar de zon
}
// na vallen avond (elevation < -3°), zonnevolger sturen naar calibratie positie,
// daarna positioneren naar begin positie
else {
if(HM_overdag && !opstart_bezig){ // éénmaal doorlopen op negatieve flank overdag (het wordt dus nacht)
start_calibreren = 1;
}
if (calib_OK){ // zonnevolger is gecalibreerd --> positioneren naar startpositie
horizontaal_naar_pos(azimuth_start);
verticaal_naar_pos(elevation_start);
}
}
}
HM_overdag = overdag; //voor flankdetektie
}
opstart_bezig = 0;
}
//eerste doorloop programma na opkomen spanning beëindigd
//---------------- RTC DS1337 Routines ----------------------------------------//
byte readRegister(byte reg)
{
byte
readValue=0;
sendStart(DS1337_ADDR_W);
waitForAck();
writeByte(reg);
waitForAck();
sendStop();
sendStart(DS1337_ADDR_R);
waitForAck();
readValue = readByte();
sendNack();
sendStop();
return readValue;
}
//--------------------------------------------------------//
void writeRegister(byte reg, byte value)
{
sendStart(DS1337_ADDR_W);
waitForAck();
writeByte(reg);
waitForAck();
writeByte(value);
waitForAck();
sendStop();
}
//--------------------------------------------------------//
byte decToBcd(byte val)
{
return ( (val/10*16) + (val%10) );
}
//--------------------------------------------------------//
void setTime(byte uur, byte min, byte sec)
{
if (((uur>=0) && (uur<24)) && ((min>=0) && (min<60)) && ((sec>=0) && (sec<60)))
{
writeRegister(REG_HOUR, decToBcd(uur));
writeRegister(REG_MIN, decToBcd(min));
writeRegister(REG_SEC, decToBcd(sec));
}
}
//--------------------------------------------------------//
void setDate(byte dag, byte mon, uint16_t jaar)
{
if (((dag>0) && (dag<=31)) && ((mon>0) && (mon<=12)) && ((jaar>=2000) && (jaar<3000)))
{
jaar -= 2000;
writeRegister(REG_YEAR, decToBcd(jaar));
writeRegister(REG_MON, decToBcd(mon));
writeRegister(REG_DATE, decToBcd(dag));
}
}
//--------------------------------------------------------//
void setDOW(byte dow)
{
if ((dow>0) && (dow<8))
writeRegister(REG_DOW, dow);
}
//--------------------------------------------------------//
byte bcdToDec(byte val)
{
return ( (val/16*10) + (val%16) );
}
//--------------------------------------------------------//
void halt(bool disable_klok)
{
byte reg = readRegister(REG_CTRL);
reg &= ~(1 << 7);
reg |= (disable_klok << 7);
writeRegister(REG_CTRL, reg);
}
//--------------------------------------------------------//
void getRTC(){
sec=bcdToDec(readRegister(REG_SEC)&0x7f);
minuut=bcdToDec(readRegister(REG_MIN));
uur=bcdToDec(readRegister(REG_HOUR)&0x3f);
dow=bcdToDec(readRegister(REG_DOW));
dag=bcdToDec(readRegister(REG_DATE));
maand=bcdToDec(readRegister(REG_MON)&0x1f);
jaar=2000+bcdToDec(readRegister(REG_YEAR));
}
//--------------------- I2C Routines -----------------//
void sendStart(byte addr)
{
pinMode(_sda_pin, OUTPUT);
digitalWrite(_scl_pin, HIGH);
digitalWrite(_sda_pin, HIGH);
digitalWrite(_sda_pin, LOW);
digitalWrite(_scl_pin, LOW);
shiftOut(_sda_pin, _scl_pin, MSBFIRST, addr);
}
//--------------------------------------------------------//
void sendStop()
{
pinMode(_sda_pin, OUTPUT);
digitalWrite(_sda_pin, LOW);
digitalWrite(_scl_pin, HIGH);
digitalWrite(_sda_pin, HIGH);
pinMode(_sda_pin, INPUT);
}
//--------------------------------------------------------//
void sendNack()
{
pinMode(_sda_pin, OUTPUT);
digitalWrite(_scl_pin, LOW);
digitalWrite(_sda_pin, HIGH);
digitalWrite(_scl_pin, HIGH);
digitalWrite(_scl_pin, LOW);
pinMode(_sda_pin, INPUT);
}
//--------------------------------------------------------//
void waitForAck()
{
pinMode(_sda_pin, INPUT);
digitalWrite(_scl_pin, HIGH);
if (digitalRead(_sda_pin)==LOW)
digitalWrite(_scl_pin, LOW);
}
//--------------------------------------------------------//
byte readByte()
{
pinMode(_sda_pin, INPUT);
byte value = 0;
byte currentBit = 0;
for (int i = 0; i < 8; ++i)
{
digitalWrite(_scl_pin, HIGH);
currentBit = digitalRead(_sda_pin);
value |= (currentBit << (7-i));
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(_scl_pin, LOW);
}
return value;
}
//--------------------------------------------------------//
void writeByte(byte value)
{
pinMode(_sda_pin, OUTPUT);
shiftOut(_sda_pin, _scl_pin, MSBFIRST, value);
}
// Berekeningen voor de stand van de zon
void sunposition(byte hour_to_calculate,byte min_to_calculate,byte sec_to_calculate){
float b;
float bradians;
float eot;
int lstm;
float tcf;
float lst;
float sha;
float declination;
float decimaltime;
byte dst_in_ram;
// variabele b
// varabele b in radialen
// equation of time
// local standardtime meridian
// time correction factor
// local solar time
// sun hour angle
// kantelhoek van de aarde (-23,45° tot +23,45°)
// Omzetten Tijd in decimale vorm, is gelijk aan uur+(minuten/60)+(sec/3600)
//tussen geheugen voor zomer of wintertijd die opgeslagen is in geheugen RTC klok IC.
// Omzetten Tijd HH:MM:SS naar decimale vorm HH.HHH
decimaltime=(float)hour_to_calculate+((float)min_to_calculate/60.0)+((float)sec_to_calculate/3600.0);
// De positie van de aarde op de ellips rond de zon in graden i.f.v. dag in het jaar beginnend bij dag 81 (21
maart)
b=(360.00*(doy-81.00))/365.00;
// Variabele b berekenen (in graden)
bradians=b*rad;
// b omzetten naar radialen
//Equation of Time.
//The equation of time (EoT) (minuten) is een empirische functie voor het
//het corrigeren van de elliptische baan van de Aarde en de schuine stand van de aarde om haar as.
eot=(9.87*sin(2*bradians))-(7.53*cos(bradians))-(1.5*sin(bradians));
//Local Standard Time Meridian (LSTM)
//LSTM is de afstand in graden van een bepaalde tijdzone t.o.v. de nulmeridiaan in Greenwich.
//Dit is dus de som van de tijdszone en de toevoeging van 1 uur in de zomertijd.
//De tijd wordt van uren omgerekend naar graden (t*15)
//15=360/24;
dst_in_ram=readRegister(REG_DST);
lstm=15*(TIMEZONE+dst_in_ram);
//Time Correction Factor (TC)
//The next Time Correction Factor (in minutes) accounts for the variation
//of the Local Solar Time (LST) within a given time zone due to the longitude
//variations within the time zone and also incorporates the EoT above.
//The factor of 4 minutes comes from the fact that the Earth rotates 1° every 4 minutes.
tcf=(4.00*((float)LONGITUDE-float(lstm)))+eot;
// uitgedrukt in minuten
//Local Solar Time (LST)
//The Local Solar Time (LST) can be found by using the previous two corrections
//to adjust the local time (LT).
lst=decimaltime+(tcf/60);
// uitgedrukt in uren
//Hour Angle (HRA)
//The Hour Angle converts the local solar time (LST) into the number of degrees
//which the sun moves across the sky. By definition, the Hour Angle is 0° at solar noon.
//Since the Earth rotates 15° per hour, each hour away from solar noon corresponds
//to an angular motion of the sun in the sky of 15°.
//In the morning the hour angle is negative, in the afternoon the hour angle is positive.
if (lst < 0.0) sha=15.00*(12.0+lst);
else sha=15.00*(lst-12.00);
//The declination angle,
//denoted by δ, varies seasonally due to the tilt of the Earth on its axis of rotation
//and the rotation of the Earth around the sun. If the Earth were not tilted on its axis
//of rotation, the declination would always be 0°. However, the Earth is tilted by 23.45°
//and the declination angle varies plus or minus this amount. Only at the spring and fall
//equinoxes is the declination angle equal to 0°.The declination of the sun is the angle
//between the equator and a line drawn from the centre of the Earth to the centre of the sun.
//Despite the fact that the Earth revolves around the sun, it is simpler to think of the sun
//revolving around a stationary Earth. This requires a coordinate transformation.
//Under this alternative coordinate system, the sun moves around the Earth.
//The declination is zero at the equinoxes (March 22 and September 22), positive during
//the northern hemisphere summer and negative during the northern hemisphere winter.
//The declination reaches a maximum of 23.45° on June 22 (summer solstice in the northern
//hemisphere) and a minimum of -23.45° on December 22 (winter solstice in the northern hemisphere).
declination=23.45*sin(bradians);
//elevation angle at solar noon -- hoogte van de zon als die op zijn hoogste staat in het zuiden.
//easn=90.00-latitude+declination; //uitgedrukt in graden
//Elevation & Zenith angle
//The elevation angle is the angular height of the sun in the sky measured from the horizontal.
//The elevation is 0° at sunrise and 90° when the sun is directly overhead
//(which occurs for example at the equator on the spring and fall equinoxes).
//The zenith angle is similar to the elevation angle but it is measured from the vertical
//rather than from the horizontal, thus making the zenith angle = 90° - elevation.
float decrad, latrad, sharad, elev, azi;
decrad=declination*rad;
latrad=(float)LATITUDE*rad;
sharad=sha*rad;
elev=asin((sin(decrad)*sin(latrad))+(cos(decrad)*cos(latrad)*cos(sharad)));
elevation=elev/rad;
//zenith=90.00-elevation;
//Azimuth Angle
//The azimuth angle is the compass direction from which the sunlight is coming.
//At solar noon, the sun is always directly south in the northern hemisphere
//and directly north in the southern hemisphere. The azimuth angle varies throughout the day
//as shown in the animation below. At the equinoxes, the sun rises directly east and
//sets directly west regardless of the latitude, thus making the azimuth angles 90° at sunrise
//and 270° at sunset. In general however, the azimuth angle varies with the latitude and time
//of year and the full equations to calculate the sun's position throughout the day are
//given on the following page.
//The azimuth angle is like a compass direction with North = 0° ,South = 180°, West = 270° and East = 90°
//The above equation only gives the correct azimuth in the solar morning so that:
//Azimuth = Azi, for lst <12 or sha < 0
//Azimuth = 360° - Azi, for lst > 12 or sha >0
azi=acos(((sin(decrad)*cos(latrad))-(cos(decrad)*sin(latrad)*cos(sharad)))/cos(elev));
if (sha>0) azimuth=360.00-(azi/rad);
else azimuth=azi/rad;
}
Integratie Algemene Vakken
8.4 Frans
8.4.1 Lettre
Thomas Poppe
Kaprijkstraat 52
BE-9971 BRUGGE
BELGIQUE
+32 4 776 664 07
[email protected]
2013-11-07
BIBUS France
233 rue des Frères Voisin
FR-69970 CHAPONNAY
FRANCE
Demande de documentation
Madame
Monsieur
Vous serait-il possible de me faire parvenir de la documentation sur les actionneurs linéaires
produits par votre entreprise?
Je suis élève de terminale en section électricité-électronique, dans un lycée flamand, à
Eeklo, en Belgique. En ce moment, je prépare un travail de fin d’études sur le
functionnement d'un actionneur linéaire, et notamment sur la possibilité de fonctionner à des
températures basses. Votre documentation à ce sujet me serait donc très utile.
Je vous remercie d’avance de la suite favorable que vous pourriez donner à ma demande.
Veuillez agréer, madame, monsieur, mes sincères salutations.
Thomas Poppe
8.4.2 Bus de terrain: vocabulaire technique
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Français
activateur
alimentation
appareillages de terrain
armoire de distribution
basse tension
boîtier
bus de terrain
câblage
capteur
circuit d’arrêt d’urgence
commande
commutateur de puissance
composant
compteur
conditionnelles
contacteur
coûts
démarreur de moteur
durée d’interruption
erreur
flux des données
fonctions sauvegarde
fusible
interchangeabilité
lien
outil logiciel
protection
réseau
soupape de contrôle
téléchargement à distance
Néerlandais
actuator
voeding
veldapparaten
schakelkast
laagspanning
behuizing
veldbus
bedrading
sensor
noodstopcircuit
besturen
vermogenschakelaar
component
teller
voorwaardelijke gegevens
contactor
kosten
motorstarter
stilstandtijd
fout
informatiesstroom
beveiligingsfuncties
zekering
uitwisselbaarheid
link
softwaretool
beveiliging
netwerk
regelklep
van op afstand afladen
8.5 Nederlands
8.5.1 Stage aanvraag
Thomas Poppe
Kaprijkstraat 52
9971 LEMBEKE
Tel. 04 776 664 07
e-mail: [email protected]
08 oktober 2013
Sara Lybeert
Gentstraat 52
9971 LEMBEKE
Aanvraag stageplaats Lotus Bakeries
Geachte mevrouw Lybeert
Graag zou ik mijzelf kandidaat stellen om stage te lopen in uw bedrijf.
Deze stageperiode zou plaatsvinden van 24 maart 2014 tot 4 april 2014.
Op dit moment studeer ik Elektriciteit/Elektronica aan het Provinciaal Technisch Instituut (P.T.I.) in
Eeklo. De kennis die ik heb opgedaan zou ik nu graag toepassen door stage te lopen bij Lotus De
automatisering in de fabriek ligt dicht bij mijn studierichting en spreekt mij enorm aan. Tevens is de
ligging van Lotus Bakeries een enorm pluspunt voor mij, aangezien ik zelf in Lembeke woon. Bij het
ingaan van de stageperiode zal ik ook al meerderjarig zijn. Tijdens mijn stage zou ik naast reguliere
werkzaamheden ook een onderzoek of een project kunnen uitvoeren. Ik ben bereid om niet alleen
overdag, maar ook ’s nachts te werken.
Mijn stage coördinator is mr P.Schrooten, bereikbaar via [email protected]. Voor overige
informatie kunt u bij hem terecht. Indien er binnen 3 weken nog geen antwoord is gekomen op deze
e-mail, zal ik eens telefonisch contact opnemen.
Met vriendelijke groeten
Thomas Poppe
8.5.2 Informatieaanvraag
aan: Thomas Poppe
aan: Steven Regelbrugge
onderwerp: Informatieaanvraag langere wachttijd van wachtuitkering
Geachte heer Regelbrugge
Het doel van deze e-mail is om informatie aan te vragen over de verandering in wachttijden voor
een wachtuitkering. Deze informatie zou doorgespeeld worden aan bso en tso leerlingen van het
P.T.I. te Eeklo.
Doordat er onlangs nieuwe wijzigingen zijn doorgevoerd is het onduidelijk geworden, en vraag ik u
om inlichtingen over de nieuwe wachttijd bij een wachtuitkering.
Deze informatie is bedoeld voor bso en tso leerlingen van het P.T.I. die niet wensen verder te
studeren. Ik zou het handig vinden om hen deze informatie mee te geven d.m.v. een brochure
tijdens de afstudeermarkt van het P.T.I. Daarom vraag ik of het mogelijk zou zijn om mij direct naar
enkele brochures te verwijzen.
Ik zou graag een antwoord hebben voor eind februari, zodat ik de brochures kan downloaden en
kopiëren voor de afstudeermarkt. Alvast bedankt.
Met vriendelijke groeten
Thomas Poppe
8.5.3 Sollicitatiebrief 1
Thomas Poppe
Kaprijkstraat 52
9971 LEMBEKE
T: 0477666407
02 februari 2014
Personeelsdienst
Walgracht 22
B-9940 EVERGEM
Sollicitatietraining PTI Eeklo Thomas Poppe
Geachte heer
Geachte mevrouw
Graag zou ik mijzelf kandidaat stellen voor de functie elektricien. Ik heb via de website www.evh.be
vernomen dat u hiervoor een openstaande vacature hebt.
Op dit moment studeer ik Elektriciteit/Elektronica aan het Provinciaal Technisch Instituut (P.T.I.) in
Eeklo. De kennis die ik heb opgedaan zou ik nu graag toepassen door als elektricien te beginnen
werken in uw bedrijf. Doordat ik het VCA diploma heb behaald weet ik hoe ik veilig moet handelen
op de werkvloer. Dit samen met de praktische kennis die ik heb opgedaan tijdens de praktijk lessen
op het P.T.I. zou ik probleemloos moeten kunnen werken in uw bedrijf. Deze praktische kennis
omvat inbouw en opbouw van elektrische installaties. (Voornamelijk lichtinstallaties.)
Ik kan goed mijn weg vinden met schema’s tekenen m.b.v. het teken programma EPLAN. Met dit
programma heb ik nu al reeds drie jaar lessen technisch tekenen gehad. Ik ben allesinds
gemotiveerd om te komen werken in uw bedrijf, mijn voorkeur gaat namelijk naar een klein bedrijf
waarbij alle werknemers elkaar goed kennen en waar er een aangename sfeer heerst. Ik werk
graag samen met anderen om zo een degelijk eindresultaat te bekomen.
Mijn cv is bijgesloten bij deze brief, zodat u direct alle informatie over mij ter beschikking heeft.
Tevens zou ik graag een sollicitatie gesprek aanvragen, zodat ik mijzelf beter kan voorstellen.
Met vriendelijke groeten
Thomas Poppe
8.5.4 Sollicitatiebrief 2
Thomas Poppe
Kaprijkstraat 52
9971 LEMBEKE
T: 0477666407
02 februari 2014
Personeelsdienst
Leon Bekaertlaan 24
9880 AALTER
Sollicitatietraining PTI Eeklo Thomas Poppe
Geachte heer
Geachte mevrouw
Graag zou ik mijzelf kandidaat stellen voor de functie elektricien. Ik heb via de website
www.actemium.be vernomen dat u hiervoor een openstaande vacature hebt.
Op dit moment studeer ik Elektriciteit/Elektronica aan het Provinciaal Technisch Instituut
(P.T.I.) in Eeklo. De kennis die ik heb opgedaan zou ik nu graag toepassen door als elektricien
te beginnen werken in uw bedrijf. Doordat ik het VCA diploma heb behaald weet ik hoe ik veilig
moet handelen op de werkvloer. Dit samen met de praktische kennis die ik heb opgedaan
tijdens de praktijk lessen op het P.T.I. zou ik probleemloos moeten kunnen werken in uw
bedrijf. Deze praktische kennis omvat inbouw en opbouw van elektrische installaties.
(Voornamelijk lichtinstallaties.)
Ik kan goed mijn weg vinden met schema’s tekenen m.b.v. het teken programma EPLAN. Met
dit programma heb ik nu al reeds drie jaar lessen technisch tekenen gehad. Ik ben allesinds
gemotiveerd om te komen werken in uw bedrijf, mijn voorkeur gaat namelijk naar een bedrijf
waar ik mijn kennis nog zal kunnen verrijken.
Mijn cv is bijgesloten bij deze brief, zodat u direct alle informatie over mij ter beschikking heeft.
Tevens zou ik graag een sollicitatie gesprek aanvragen, zodat ik mijzelf beter kan voorstellen.
Met vriendelijke groeten
Thomas Poppe
8.5.5 Sollicitatiebrief 3
Thomas Poppe
Kaprijkstraat 52
9971 LEMBEKE
T: 0477666407
02 februari 2014
Personeelsdienst
Industriepark 2
9052 ZWIJNAARDE
Sollicitatietraining PTI Eeklo Thomas Poppe
Geachte heer
Geachte mevrouw
Graag zou ik solliciteren in uw bedrijf, voor de functie assistant warehouse in uw bedrijf.
Op dit moment studeer ik Elektriciteit/Elektronica aan het Provinciaal Technisch Instituut
(P.T.I.) in Eeklo. De kennis die ik heb opgedaan zou ik nu graag toepassen door te beginnen
werken in uw bedrijf. Ik beschik over een VCA diploma waardoor ik weet hoe ik veilig moet
handelen op de werkvloer. Ik werk altijd zorgvuldig en goed georganiseerd waardoor ik mijzelf
geschikt vindt voor de functie assistant warehouse. Door de praktische kennis die ik heb
opgedaan in het P.T.I, heb ik ook een goede kennis over het onderhouden van machines. Ik
ben allesinds gemotiveerd om te komen werken in uw bedrijf, omdat mijn voorkeur gaat naar
een klein tot middelgroot bedrijf, waarbij de meeste werknemers elkaar kennen en waar er een
goede werksfeer is.
Mijn cv is bijgesloten bij deze brief, zodat u direct alle informatie over mij ter beschikking heeft.
Tevens zou ik graag een sollicitatie gesprek aanvragen, zodat ik mijzelf beter kan voorstellen.
Met vriendelijke groeten
Thomas Poppe
8.5.6 CV
PERSOONLIJKE GEGEVENS
Naam:
Poppe
Voornaam:
Thomas
Adres:
Kaprijkstraat 52 9971 LEMBEKE
Gsm-nummer:
04********
E-mail:
[email protected]
Geboorteplaats:
EEKLO
Geboortedatum:
30/12/1995
Nationaliteit:
Belg
Burgerlijke staat:
Ongehuwd
OPLEIDINGEN
2010-2014
2008-2010
TSO Elektriciteit- Elektronica
TSO Algemeen
PTI EEKLO
PTI EEKLO
BIJKOMENDE OPLEIDINGEN/DIPLOMA’S/ ATTESTEN
2013
VCA- attest
PTI EEKLO
2013
Voorlopig Rijbewijs B
PTI EEKLO
COMPUTERKENNIS
- Basiskennis Eplan
- Basiskennis Photoshop
- Grondige kennis Officepakket
TALENKENNIS
Begrijpen
Spreken
Lezen
Schrijven
Nederlands
Moedertaal
Moedertaal
Moedertaal
Moedertaal
Frans
Goed
Matig
Goed
Goed
Engels
Zeer goed
Zeer goed
Zeer goed
Zeer goed
VARIA
- Hobby’s:
 Badminton
 Elektronica
 Android development
- Gedreven om nieuwe dingen te leren
8.6 Engels
8.6.1 Letter
Kaprijkstraat 52
9971 Lembeke
Belgium
08 October 2013
Information assistant
Whole Sale Solar
412 N. Mt. Shasta Blvd.
England
Mt. Shasta
CA 96067
Information mono and poly crystalline solar panels
Dear Sir or Madam,
I am a secondary school student and I am writing a letter to obtain some information about
the difference between mono and poly crystalline solar panels.
I would be grateful if you could send me information about the difference, starting from the
creation of the solar panels up to its ability to convert solar power into electricity. I was also
hoping you could provide me with a datasheet, which shows the difference in efficiency,
looks and price between the two types.
I look forward to hearing from you.
Yours faithfully,
Thomas Poppe
8.6.2 English tekst
Servo Motor | Servo Mechanism | Theory and Working Principle
What is servo motor?
This is nothing but a simple electrical motor, controlled with the help of servomechanism. If
the motor as controlled device, associated with servomechanism is DC motor, then it is
commonly known DC Servo Motor. If the controlled motor is operated by AC, it is called AC
Servo Motor.
Basic Servo Motor Theory
There are some special types of application of electrical motor where rotation of the motor is
required for just a certain angle not continuously for long period of time. For these
applications some special types of motor are required with some special arrangement which
makes the motor to rotate a certain angle for a given electrical input (signal). For this purpose
servo motor comes into picture. This is normally a simple DC motor which is controlled for
specific angular rotation with help of additional servomechanism (a typical closed loop
feedback control system). Now day’s servo system has huge industrial applications. Servo
motor applications are also commonly seen in remote controlled toy cars for controlling
direction of motion and it is also very commonly used as the motor which moves the tray of a
CD or DVD player. Beside these there are other hundreds of Servo motor applications we see
in our daily life. The main reason behind using a servo is that it provides angular precision,
i.e. it will only rotate as much we want and then stop and wait for next signal to take further
action. This is unlike a normal electrical motor which starts rotating as and when power is
applied to it and the rotation continues until we switch off the power. We cannot control the
rotational progress of electrical motor; but we can only control the speed of rotation and can
turn it ON and OFF.
Now we come to the specific answer of the question "what is servo motor?"
Servo motor is a special type of motor which is automatically operated up to certain limit for
a given command with help of error-sensing feedback to correct the performance.
Servo Motor System
Servo motor working principle
Before understanding the working principle of servo motor we should understand first the
basic of servomechanism.
Servomechanism
A servo system mainly consists of three basic components - a controlled device, a output
sensor, a feedback system.
This is an automatic closed loop control system. Here instead of controlling a device by
applying variable input signal, the device is controlled by a feedback signal generated by
comparing output signal and reference input signal.
When reference input signal or command signal is applied to the system, it is compared with
output reference signal of the system produced by output sensor, and a third signal produced
by feedback system. This third signal acts as input signal of controlled device. This input
signal to the device presents as long as there is a logical difference between reference input
signal and output signal of the system. After the device achieves its desired output, there will
be no longer logical difference between reference input signal and reference output signal of
the system. Then, third signal produced by comparing theses above said signals will not
remain enough to operate the device further and to produce further output of the system until
the next reference input signal or command signal is applied to the system. Hence the primary
task of a servomechanism is to maintain the output of a system at the desired value in the
presence of disturbances.
A Basic Working Principle of Servo Motor
A servo motor is basically a DC motor(in some special cases it is AC motor) along with some
other special purpose components that make a DC motor a servo. In a servo unit, you will find
a small DC motor, a potentiometer, gear arrangement and an intelligent circuitry. The
intelligent circuitry along with the potentiometer makes the servo to rotate according to our
wishes.
As we know, a small DC motor will rotate with high speed but the torque generated by its
rotation will not be enough to move even a light load. This is where the gear system inside a
servomechanism comes into picture. The gear mechanism will take high input speed of the
motor (fast) and at the output; we will get a output speed which is slower than original input
speed but more practical and widely applicable.
Say at initial position of servo motor shaft, the position of the potentiometer knob is such that
there is no electrical signal generated at the output port of the potentiometer. This output port
of the potentiometer is connected with one of the input terminals of the error detector
amplifier. Now an electrical signal is given to another input terminal of the error detector
amplifier. Now difference between these two signals, one comes from potentiometer and
another comes from external source, will be amplified in the error detector amplifier and feeds
the DC motor. This amplified error signal acts as the input power of the dc motor and the
motor starts rotating in desired direction. As the motor shaft progresses the potentiometer
knob also rotates as it is coupled with motor shaft with help of gear arrangement. As the
position of the potentiometer knob changes there will be an electrical signal produced at the
potentiometer port. As the angular position of the potentiometer knob progresses the output or
feedback signal increases. After desired angular position of motor shaft the potentiometer
knob is reaches at such position the electrical signal generated in the potentiometer becomes
same as of external electrical signal given to amplifier. At this condition, there will be no
output signal from the amplifier to the motor input as there is no difference between external
applied signal and the signal generated at potentiometer. As the input signal to the motor is nil
at that position, the motor stops rotating. This is how a simple conceptual servo motor works.
Servo Motor Control
For understanding servo motor control let us consider an example of servomotor that we
have given a signal to rotate by an angle of 45° and then stop and wait for further instruction.
The shaft of the DC motor is coupled with another shaft called output shaft, with help of gear
assembly. This gear assembly is used to step down the high rpm of the motor's shaft to low
rpm at output shaft of the servo system.
The voltage adjusting knob of a potentiometer is so arranged with the output shaft by means
of another gear assembly, that during rotation of the shaft, the knob also rotates and creates an
varying electrical potential according to the principle of potentiometer. This signal i.e.
electrical potential is increased with angular movement of potentiometer knob along with the
system shaft from 0° to 45°. This electrical potential or voltage is taken to the error detector
feedback amplifier along with the input reference commends i.e. input signal voltage.
As the angle of rotation of the shaft increases from 0° to 45° the voltage from potentiometer
increases. At 45° this voltage reaches to a value which is equal to the given input command
voltage to the system. As at this position of the shaft, there is no difference between the signal
voltage coming from the potentiometer and reference input voltage (command signal) to the
system, the output voltage of the amplifier becomes zero.
Servo Motor Circuit
As per the picture given above the output electrical voltage signal of the amplifier, acts as
input voltage of the DC motor. Hence the motor will stop rotating after the shaft rotates by
45°. The motor will be at this rest position until another command is given to the system for
further movement of the shaft in desired direction. From this example we can understand the
most basic servo motor theory and how servo motor control is achieved.
NB: Although in practical servo motor control system, instead of using simple potentiometer
we use digital or analog position sensor encoder.
From this basic working principle of servo motor it can be concluded. The shaft of the servo
is connected to a potentiometer. The circuitry inside the servo, to which the potentiometer is
connected, knows the position of the servo. The current position will be compared with the
desired position continuously with the help of an Error Detection Amplifier. If a mismatch is
found, then an error signal is provided at the output of the error amplifier and the shaft will
rotate to go the exact location required. Once the desired location is reached, it stops and
waits.
Continuous Rotation Servo Motors
Continuous rotation servo motors are actually a modified version of what the servos are
actually meant to do, that is, control the shaft position. The 360° rotation servos are actually
made by changing certain mechanical connections inside the servo. However, certain
manufacturer like parallax sells these servos as well. With the continuous rotation servo you
can only control the direction and speed of the servo, but not the position.
Two of the most popular Servo motor manufacturers are FUTABA and HITEC.
Source: http://www.electrical4u.com/servo-motor-servo-mechanism-theory-and-working-principle/
8.6.2.1
Glossary
The Word
Ref.
Servomechanism Servomechanisme
Associated
Geassocieerde
Application
Toepassing
Rotation
Rotatie
Arrangement
Afspraak
Operated
Bediend
Performance
Prestatie
Principle
Principe
Variable
Veranderlijk
Context
This is nothing but a simple
electrical motor, controlled with
the help of servomechanism.
If the motor as controlled
device, associated with
servomechanism is DC motor,
then it is commonly known as
DC Servo Motor.
There are some special types of
application of electrical motor
where rotation of the motor is
required for just a certain angle
not continuously for long period
of time.
There are some special types of
application of electrical motor
where rotation of the motor is
required for just a certain angle
not continuously for long period
of time.
For these applications some
special types of motor are
required with some special
arrangement which makes the
motor to rotate a certain angle
for a given electrical input
(signal).
Servo motor is a special type of
motor which is automatically
operated up to certain limit for a
given command with help of
error-sensing feedback to
correct the performance.
Servo motor is a special type of
motor which is automatically
operated up to certain limit for a
given command with help of
error-sensing feedback to
correct the performance.
Before understanding the
working principle of servo motor
we should understand first the
basic of servomechanism.
Here instead of controlling a
device by applying variable
input signal, the device is
controlled by a feedback signal
generated by comparing output
signal and reference input
signal.
Explanation
A system that uses a small
amount of power to control
the power of a larger
machine.
Connected.
An official request for
something, usually in
writing.
A complete circular
movement around a fixed
point.
A plan for how something
will happen.
To (cause to) work, be in
action or have an effect.
How well a person,
machine, etc. does a piece
of work or an activity.
A basic idea or rule that
explains or controls how
something happens or
works.
Likely to change often.
The Word
Desired
Translation
Disturbances
storingen
Torque
koppel
Applicable
toepasselijk
Initial
aanvankelijke
Knob
knop
Gear
versnelling
According
volgens
Mismatch
wanverhouding
gewenste
Context
After the device achieves its
desired output, there will be no
longer logical difference between
reference input signal and
reference output signal of the
system.
Hence the primary task of a
servomechanism is to maintain
the output of a system at the
desired value in the presence of
disturbances.
A small DC motor will rotate with
high speed but the torque
generated by its rotation will not
be enough to move even a light
load.
The gear mechanism will take
high input speed of the motor
(fast) and at the output; we will
get a output speed which is
slower than original input speed
but more practical and widely
applicable.
Say at initial position of servo
motor shaft, the position of the
potentiometer knob is such that
there is no electrical signal
generated at the output port of
the potentiometer.
Say at initial position of servo
motor shaft, the position of the
potentiometer knob is such that
there is no electrical signal
generated at the output port of
the potentiometer.
The shaft of the DC motor is
coupled with another shaft called
output shaft, with help of gear
assembly
Explanation
That is wanted.
The knob also rotates and
creates an varying electrical
potential according to the
principle of potentiometer.
If a mismatch is found, then an
error signal is provided at the
output of the error amplifier and
the shaft will rotate to go the
exact location required.
As stated by.
Something that interrupts
someone or makes them feel
worried.
A force that causes
something to rotate (= turn in
a circle).
Affecting or relating to a
person or thing.
Of or at the beginning.
A round handle, or a small
round device for controlling a
machine or electrical
equipment.
A device, often consisting of
connecting sets of wheels
with teeth (= points) around
the edge, that controls how
much power from an engine
goes to the moving parts of a
machine.
To put together people or
things that are unsuitable for
each other.
The Word
Modified
Translation
Manufacturer
fabrikant
achieves
gewijzigd
Context
Continuous rotation servo motors
are actually a modified version of
what the servos are actually
meant to do, that is, control the
shaft position.
The 360° rotation servos are
actually made by changing
certain mechanical connections
inside the servo. However,
certain manufacturer like parallax
sells these servos as well.
After the device achieves its
desired output, there will be no
longer logical difference between
reference input signal and
reference output signal of the
system.
Explanation
To change something such
as a plan, opinion, law, or
way of behaviour slightly,
usually to improve it or make
it more acceptable.
A company that produces
goods in large numbers.
To succeed in finishing
something or reaching an
aim, especially after a lot of
work or effort.
8.6.2.2
Questions
What is a servo motor?
It’s a simple electrical motor, controlled with the help of a servomechanism.
Or in other words, it’s a special type of motor which is automatically operated up to a certain
limit for a given command with the help of error-sensing feedback to correct the performance.
Why would you want to use a servo motor?
You would use a servo motor when you need a rotation for just a certain angle, and not
continuously for long periods.
What three components usually form a servomechanism?
A controlled device, an output sensor and a feedback system are usually used to form a
servomechanism.
What is the most frequently used type of servo motor, AC or DC?
The DC servo motor is used more often than the AC servo motor.
What is a main con about a DC motor?
The DC motor rotates with a high speed, but it hasn’t got much torque.
Why do we use a gear assembly?
To decrease the rpm (rounds per minute) of a fast rotating shaft.
What advantages does a gear assembly offer you (slow rotating VS. fast rotating)?
A slow rotating shaft is more practical and widely applicable. It has more torque, meaning it is
able to produce more force when having a stronger load.
What’s the purpose of a potentiometer?
The potentiometer is used to obtain information about the current rotation angle of the servo
motor’s shaft.
Name two popular servo motor manufacturers.
Futaba and Hitec are two popular manufacturers.
What is meant with “a feedback system”?
A component that produces a feedback signal plus a circuit that compares this signal with a
reference signal.
8.6.2.3
Outline
1. What is a servo motor?
a. A simple electrical motor (DC or AC)
b. Uses feedback component for error sensing
c. Rotates the motor shaft to a certain angle, after comparing the output signal to a
reference signal.
2. Why would you use it?
a. Has the ability to rotate for a certain angle instead of a period of time
b. Can be controlled with a signal, instead of an ordinary voltage.
c. Very precise
d. Gives feedback, giving you the ability to find out how far the shaft has been rotated
at any given time.
e. Speed can be controlled
f. Can adjust itself during disturbances
3. How does it work?
a. Servomechanism:
i. Exists out of three main components: a controlled device, an output sensor
and a feedback system.
ii. Every component has its own function in a closed loop control system
iii. Reference signal is compared to output and feedback signal, controlled
device then gets adjusted according to the feedback signal.
iv. The feedback signal changes according to the difference between the
reference and output signal. A greater difference will result in higher or
stronger signal.
v. Usually comes with a gear arrangement, to make sure the used motor can
generate enough torque. High speed = Low torque, low speed = high torque.
b. Servomotor:
i. A simple AC or DC motor
ii. Output sensor attached near the shaft of the motor gives an output value
according to the current angular position of the shaft.
4. What types of servo motors exist?
a. Servo motors can be made with AC or DC motors:
i. Normal servo motor: Can rotate up to 360°.
ii. Continuous rotation servo motors: has mechanical connections inside the
servo changed. Has the ability to rotate 360° or more. The position of the
shaft cannot be controlled.
8.6.2.4
Summary
What is a servo motor
A servo motor is a simple electrical motor, which can be a DC or AC variant. But the thing
that makes it special is the fact that it has a built in feedback component for error-sensing.
This component adjusts the position of the shaft according to a signal that comes from the
servo system. This value is determined by the comparison of the output signal to a reference
signal.
Advantages
A servomotor has some great uses and advantages compared to an ordinary motor. First off,
it has the ability to rotate to a certain angle instead of rotating for a period of time. This offers
you the ability to use this motor for much more precise interactions. Secondly, this motor can
be controlled with a signal instead of an ordinary voltage. This means that the precision of
this motor is increased, once again. Thirdly, this motor has a built in output sensor, which
generates an output signal that represents the current angular position of the motor shaft.
This is used for adjusting the shafts position with a reference value or when there are
disturbances. And lastly, the speed of the rotation can be controlled, which is needed for
some types of applications.
How does it work
To explain how a servomotor works, we should first look and see what components are being
used. A servomechanism exists out of three components. Starting with the controlled
component, which is a motor in this case. (Servomechanism + Motor = Servo Motor) An
output sensor has been conveniently placed, near the shaft. This component measures the
current position of the shaft and converts the angle into an electrical signal. This signal is
sent to the error detector amplifier, which compares it to a reference signal. The amplifier will
generate a feedback signal to adjust the position of the shaft to the currently needed position.
The signal will be stronger when the difference between the reference and current output
signal is bigger. All these components form a loop, everything sends its signal to the next
component and eventually it starts all over again.
The motor usually comes with a gear assembly, to make sure it can generate enough torque.
The gear assembly uses a set of gears to lower the rotation speed and increase the torque.
What types of servo motors exist
Servo motors can be found as an AC or DC variant. The DC is more often used due to the
fact that it’s easier to construct. Besides having AC and DC servo motors, there are also
normal servo motors and continuous rotation servo motors. The normal servo motors do
what they are made for, but the continuous rotation servo motors act differently. Instead of
rotating to a certain angle between 0° and 360°, these motors keep rotating when they reach
360°. This means they can be used for other purposes, but it comes with the disadvantage
that the position of the shaft cannot be controlled anymore. They are made by changing
some mechanical connections inside the servo.

PiN MariTiME - Gravelart!

Het CLEAN-CONTROL systeem

Klaas De Wind

De V13, motor van het Vlaamse vastgoed

Serie: motor aanhangwagen PTSM - Geremd Standaard

142 Premium Radiatordicht MP14200300AB NL PI

Profeten van lang geleden.mus

Download de brochure!

Modem omzetten naar RS232