KRMILNIK ZA FOTOVOLTAIČNI SLEDILNIK SONCU · 2017. 11. 28. · azimuta (AZ)) ... Začetki fotovoltaike segajo že več kot 160 let v preteklost, ko je mlad francoski fizik Alexandre

Anže Hohnjec

KRMILNIK ZA FOTOVOLTAIČNI SLEDILNIK SONCU

Diplomsko delo

Maribor, september 2012

I


Diplomsko delo

Študent: Anže Hohnjec

Študijski program: UN ŠP Elektrotehnika

Smer: Avtomatika in robotika

Mentor(ica): izr. prof. dr. Aleš Hace

Somentor(ica): prof.dr. Miro Milanovic

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju dr. Alešu Hacetu za

pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Prav tako se zahvaljujem somentorju dr. Mirotu

Milanovicu. Zahvaljujem pa se tudi osebju

laboratorija za robotiko.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij ter Ani za podporo.

IV


Ključne besede: fotovoltaika, dvoprostostni sledilnik soncu, krmilnik, ARM

mikrokrmilnik LM3S8962 , PŠM gonilnik DRV-8412

UDK: 621.311.2(043.2)

Povzetek

Diplomsko delo vsebuje opise in prikaze postopkov za izgradnjo krmilnika za fotovoltaični

sledilnik in rezultate. Sledenje soncu smo izvajali po dveh prostostnih stopnjah, s čimer

lahko dosežemo celodnevno optimalno orientacijo sončnega panela. Krmilnik je bil

zgrajen z ARM mikrokrmilnikom LM3S8962. Implementirani algoritmi omogočajo

sledenje soncu s svetlobnimi senzorji ali s solarnim algoritmom, ki določa gibanje sonca za

vsako točko na zemeljski obli z vpisom zemljepisne širine in dolžine. Krmilniku smo

dodali še PŠM gonilnik DRV8412 z dvema H-mostičema za električni pogon sledilnika.

Krmilnik smo preizkusili, tako naloga vsebuje tudi eksperimentalne meritve.

V

CONTROLER FOR PHOTOVOLTAIC SOLAR TRACKER

Key words: photovoltaic, two axis solar tracker, controller, ARM microcontroller

LM3S8962 , PWM driver DRV-8412

UDK: 621.311.2(043.2)

Abstract

Diploma thesis consists of descriptions and demonstrations of procedures for the

construction of controller for photovoltaic solar tracker and the results. We have

followed the sun by two degrees freedom levels with which we can reach an all-day

optimal orientation of the solar panel. Controller was built with ARM

microcontroller LM3S8962. Implemented algorithms enable following the sun with the

light sensors or with solar algorithm that provide the sun movement for every point on the

globe by entering latitude and longitude. To controller we have also added PWM

driver DRV8412 with two H-bridge for the electrical power of the tracker. We have tested

the contoller so the thesis also consists of experimental measurements.

VI

KAZALO

1 UVOD ........................................................................................................................... 1

1.1 OPIS PROBLEMA ...................................................................................................... 1

1.2 CILJI ....................................................................................................................... 2

2 SLEDENJE S SOLARNIM ALGORITMOM .......................................................... 4

2.1 OSNOVNE SOLARNE GEOMETRIJE ............................................................................ 4

2.2 DEKLINACIJA .......................................................................................................... 6

2.3 REKTASCENZIJA ..................................................................................................... 8

2.4 UNIVERZALNI IN LOKALNI ČAS ............................................................................... 8

2.4.1 Časovni pasi ...................................................................................................... 8

2.4.2 Popravek lokalnega časa ................................................................................. 10

2.4.3 Izračun prestopnega leta ................................................................................. 10

2.5 ZEMLJEPISNA ŠIRINA IN DOLŽINA ......................................................................... 10

2.6 ALTITUDA (ELEVACIJA) ........................................................................................ 11

2.7 AZIMUT SONCA .................................................................................................... 11

2.8 SONČNA POT ......................................................................................................... 12

2.9 KOLIČINA SEVANJA IN SLEDENJE SONCU ............................................................... 13

2.10 FAKTOR ZRAČNE MASE, AM ................................................................................. 15

3 SLEDENJE S SENZORJI ........................................................................................ 16

4 OPIS STROJNE OPREME ...................................................................................... 18

4.1 RAZVOJNA PLOŠČA Z LM3S8962 MIKROKRMILNIKOM ......................................... 18

4.1.1 Cortex-M3 processor ....................................................................................... 20

4.1.2 Hibernacijski modul ........................................................................................ 23

4.1.3 Splošni vhodi/izhodi ......................................................................................... 24

4.1.4 Časovniki ......................................................................................................... 24

4.1.5 I2C vmesnik ..................................................................................................... 25

4.1.6 Pulzno širinska modulacija (PŠM) .................................................................. 25

4.1.7 Kvadraturni enkoder ....................................................................................... 27

4.1.8 UART vmesnik ................................................................................................. 28

VII

4.2 SVETLOBNI FOTO SENZOR APDS-9301 ................................................................. 30

4.2.1 I2C protokol ..................................................................................................... 32

4.2.2 I2C komunikacija z APDS-9301 ...................................................................... 33

4.3 RAZVOJNO ORODJE EZ430-RF2500-SEH ............................................................. 34

4.3.1 SimpliciTI ........................................................................................................ 35

4.4 DRV8412 GONILNIK ZA MOTORJE ........................................................................ 37

4.4.1 Zaščita DRV8412 ............................................................................................. 39

4.4.2 Ponovni zagon naprave ................................................................................... 40

4.4.3 Način delovanja ............................................................................................... 40

4.4.4 Zaščita pred kratkim stikom oziroma prehitrim skokom toka ......................... 41

4.4.5 Dodatne komponente ....................................................................................... 42

4.5 LEGO NXT MINDSTORMS ..................................................................................... 43

5 OPIS PROGRAMSKE OPREME ........................................................................... 45

5.1 ALTIUM DESIGNER ................................................................................................ 45

5.2 IAR RAZVOJNO OKOLJE ....................................................................................... 46

5.3 LABVIEW .............................................................................................................. 47

6 LABORATORIJSKI SLEDILNIK SONCU ........................................................... 48

6.1 NAČRTOVANJE ELEKTRIČNIH SKLOPOV ................................................................ 51

6.1.1 Gonilnik za motorja ......................................................................................... 51

6.1.2 Povezovalna plošča ......................................................................................... 54

6.1.3 Svetlobna senzorja ........................................................................................... 56

6.2 IMPLEMENTACIJA ALGORITMOV NA LM3S8962 ................................................... 58

6.2.1 Izračun solarnih koordinat .............................................................................. 60

6.2.2 Meritev osvetljenosti ........................................................................................ 62

6.2.3 Regulator ......................................................................................................... 63

6.2.4 Uporabniški vmesnik ....................................................................................... 68

6.2.5 Komunikacijski vmesnik .................................................................................. 68

6.3 SISTEM ZA ZBIRANJE ENERGIJE IN EZ430-RF2500 ................................................ 70

6.4 SLEDILNI MEHANIZEM .......................................................................................... 72

7 LABVIEW .................................................................................................................. 73

8 EKSPERIMENTALNI REZULTATI ..................................................................... 75

VIII

9 SKLEP ........................................................................................................................ 78

10 VIRI, LITERATURA ................................................................................................ 80

11 PRILOGE ................................................................................................................... 82

11.1 NASLOV ŠTUDENTA .............................................................................................. 82

11.2 KRATEK ŽIVLJENJEPIS........................................................................................... 82

IX

KAZALO SLIK

Slika 1: Solarni sledilnik ....................................................................................................... 3

Slika 2: Kroženje Zemlje okoli Sonca ................................................................................... 4

Slika 3: Navidezno gibanje Sonca okoli Zemlje ................................................................... 5

Slika 4: Ekvatorialni koordinatni sistem ............................................................................... 6

Slika 5: Časovni pasi in poldnevniki ..................................................................................... 9

Slika 6: Nebesnih koordinat v horizontalnem koordinatnem sistemu (Altitudo(Alt) in

azimuta (AZ)) .............................................................................................................. 11

Slika 7: Prikaz azimuta skozi dan in razlike altidude skozi leto ......................................... 12

Slika 8: Sevanje na nagnjeno površino ................................................................................ 14

Slika 9: Sledenje Soncu ....................................................................................................... 14

Slika 10: Izguba moči na poti skozi atmosfero ................................................................... 15

Slika 11: Postavitev senzorjev na solarnem panelu ............................................................. 16

Slika 12: Primer nepravilne in pravilne orientacije solarnega panela ................................. 16

Slika 13: Oblačno nebo ....................................................................................................... 17

Slika 14: Direktna in difuzna svetloba ................................................................................ 17

Slika 15: Stellaris LM3S8962 razvojna plošča ................................................................... 18

Slika 16: Blokovni diagram LM3S8962 mikrokrmilnika ................................................... 19

Slika 17: Zgradba Cortex – M3 procesorja ......................................................................... 20

Slika 18: Blokovni diagram povezave razhroščevalnika in sledilnika ................................ 21

Slika 19: Blokovni diagram HIB modula ............................................................................ 23

Slika 20: Blokovni diagram časovnikov .............................................................................. 24

Slika 21: Blokovni diagram I2C modula ............................................................................. 25

Slika 22: Blokovni diagram PŠM modula ........................................................................... 26

Slika 23: Blokovni diagram QEI modula ............................................................................ 27

X

Slika 24: Blokovni diagram UART modula ........................................................................ 28

Slika 25: UART podatkovni okvir ...................................................................................... 29

Slika 26: Blokovna shema senzorja ..................................................................................... 30

Slika 27: Normalizirana občutljivost v odvisnosti od spektralne občutljivostjo ................. 31

Slika 28: Shema povezave gospodarja in treh vozlišč sužnjev ........................................... 32

Slika 29: Protokol pisanja .................................................................................................... 33

Slika 30: Protokol branja ..................................................................................................... 33

Slika 31: Zbiralni modul (SEH) in eZ430-RF2500 ............................................................. 34

Slika 32: Blokovni diagram zbiralnega modula (SEH) ....................................................... 34

Slika 33: eZ430-RF2500 ..................................................................................................... 35

Slika 34: Delovanje SimplicitiTI ......................................................................................... 36

Slika 35: Prevajalno razmerje je enako 50% ....................................................................... 37

Slika 36: Prevajalno razmerje ni enako ............................................................................... 37

Slika 37: Poenostavljen aplikacijski diagram ...................................................................... 38

Slika 38: Primer aplikacijskega diagrama (dvakrat celotni H-mostič) ................................ 41

Slika 39: Pametna kocka s senzorji in motorji .................................................................... 43

Slika 40: Lego NXT motor .................................................................................................. 44

Slika 41: Altium designer .................................................................................................... 45

Slika 42: IAR Embedded Workbench ................................................................................. 46

Slika 43: Blokovni diagram ................................................................................................. 47

Slika 44: Model procesorskega okolja ................................................................................ 48

Slika 45: Končni rezultat ..................................................................................................... 50

Slika 46: Shematski primer ................................................................................................. 51

Slika 47: Shema gonilnika za motorje Altum designer ....................................................... 53

Slika 48: Gonilnik za motorje (obe strani plošče) ............................................................... 53

Slika 49: Shema povezovalne plošče................................................................................... 54

XI

Slika 50: Povezovalna plošča .............................................................................................. 55

Slika 51: Shema senzorjev ................................................................................................... 57

Slika 52: Namestitev senzorjev na sledilniku ...................................................................... 57

Slika 53: Kontekstni diagram .............................................................................................. 58

Slika 54: Diagram toka podatkov ........................................................................................ 59

Slika 55:Diagram prehajanja stanj ....................................................................................... 59

Slika 56: Diagram poteka .................................................................................................... 61

Slika 57: I2C komunikacija med gospodarjem in sužnji ..................................................... 63

Slika 58: Regulacijsko shema (solarni algoritem) ............................................................... 64

Slika 59: Regulacijska shema (senzorji) .............................................................................. 64

Slika 60: Povprečna vrednost .............................................................................................. 65

Slika 61: Izhodni pšm signal ............................................................................................... 67

Slika 62: Primer generiranja PŠM-a v UP/DOWN načinu ................................................. 67

Slika 63: UART paket podatkov ......................................................................................... 68

Slika 64: Tok podatkov med končno napravo in dostopno točko ....................................... 70

Slika 65: Sledilni mehanizem .............................................................................................. 72

Slika 66: Glavna čelna plošča .............................................................................................. 73

Slika 67: Čelna plošča za spremljanje solarnega algoritma ................................................ 74

Slika 68: Čelna plošča za spremljanje regulacije s senzorji ................................................ 74

Slika 69: Časovna prekinitev ............................................................................................... 75

Slika 70: Interval izvajanja prekinitev ................................................................................. 76

Slika 71: Čas preračuna regulatorja ..................................................................................... 76

Slika 72: Branje prvega in zadnjega senzorja ...................................................................... 77

Slika 73: Čas branja enega senzorja .................................................................................... 77

Slika 74: Interval branja senzorjev ...................................................................................... 77

XII

UPORABLJENI SIMBOLI

δ – deklinacija

n – zaporeden dan v letu

γ – rektascenzija

ΔTutc – razlika v časovnih pasih do univerzalnega koordinatnega časa

h – ura

φ - zemljepisna širina

λ - zemljepisna dolžina

α – altituda

Φ - azimut sonca

β – naklon ploskve (vpadni kot = 90°)

u – izhod iz regulatorja

U – maksimalna vrednost izhoda

δ – prevajalno razmerje

S – sevalna moč

XIII

UPORABLJENE KRATICE

LSČP – lokalni čas solarnega poldnevnika

ČP – časovni popravek v minutah

EČ – enačba časa

LSČ – lokalni solarni čas

LČ – lokalni čas

AM – faktor zračne mase

PWM – ang. pulse width modulation

RTC – ura realnega časa (ang. real time clock)

QEI – ang. Quadrature encoder interface

HIB – ang. Hibernation

USB – ang. Universal serial bus

UART – ang.Universal asynchronous receiver – transmitter

OLED – ang. Organic light emitting diode

I2C – ang. Inter-Integrated Circuit

GPIO – ang. General purpose input/output

ETM – ang. Embedded Trace Macrocell

NVIC – ang. Nested vector interrupt controller

Krmilnik za fotovoltaični sledilnik socu

1

1 UVOD

1.1 Opis problema

Začetki fotovoltaike segajo že več kot 160 let v preteklost, ko je mlad francoski fizik

Alexandre Edmond Becquerel med eksperimentom s kovinskima elektrodama in

elektrolitom opazil fizični pojav, ki omogoča pretvorbo iz svetlobne v električno energijo.

Vendar pa je fotovoltaika pravi razcvet doživela šele v 20. stoletju, najprej z obrazložitvijo

fotovoltaičnega pojava (Albert Einstein), odkritjem metode za pridobivanje

monokristalnega silicija (Jan Czohralski) in naposled z izdelavo prve komercialne sončne

celice, ki so jo razvili v Bellovih laboratorijih. Sprva je zaradi visoke cene in slabih

izkoristkov bilo področje omejeno le na vesoljsko tehniko, v sedemdesetih letih pa so se

začele raziskave za širšo komercialno uporabo.

Danes se fotovoltaika zaradi svojih lastnosti, kot so ekološka sprejemljivost, obnovljivost

energetskega vira ter dostopnosti tovrstnega načina pridobivanja energije, vse bolj

uveljavlja. Sončni paneli direktno pretvarjajo sončno energijo v električno in so v osnovi

tokovni izvori. Grobo rečeno gre za foto-diode večjih razsežnosti. Za generiranje električne

energije izkoriščajo fotovoltaični pojav, kjer se v polprevodniškem materialu energija

fotonov sončne svetlobe pretvarja v električno napetost.

Energija svetlobe z določeno valovno dolžino, ki pade na kristalno mrežo polprevodnika

izbije elektrone, kar povzroči nastanek vrzeli. Pod vplivom električnega polja v zaporni

plasti se elektroni pomikajo v smeri N-tip polprevodnika, vrzeli pa v smeri P-tipa. S

kopičenjem teh se pojavijo presežki, kar se odraža v napetosti med priključnima sponkama.

Če pa te sklenemo z bremenom, bo skozi breme stekel električni tok. S konstantnim

obsevanjem tako dobimo konstantni enosmerni vir energije.

Sončni paneli največji izkoristek dosežejo tedaj, ko so optimalno orientirani proti viru. V

praksi to pomeni, da je površina solarnega modula pravokotna proti soncu. Položaj sonca

in posledično vpadni kot sončnih žarkov se spreminja tako dnevno kot tudi sezonsko,


2

hkrati pa je odvisen tudi od zemljepisne lege. Zato je za najboljši celodnevni izkoristek

potrebno slediti soncu, saj le tako zagotavljamo vseskozi optimalno orientacijo panela.

1.2 Cilji

Cilj diplomske naloge je narediti krmilnik za pozicioniranje dvoosnega solarnega

sledilnika in doseči celodnevno orientacijo solarnega panela v točki z najvišjim

energetskim potencialom. Ta cilj bomo skušali doseči s položajno regulacijo solarnega

sledilnika. Želeni položaj bomo določali na dva različna načina:

pri prvem ga bomo preračunali s solarnim algoritmom ter sledili teoretično

energetskemu maksimalnemu položaju. Preračunati ga želimo za dani trenutek za

določeno lokacijo na Zemlji,

pri drugem načinu nam bo referenčni položaj pomenil točko z največjim

energetskim potencialom. Določali jo bomo z meritvami jakosti obsevanja. Meritve

bomo izvajali s svetlobnimi senzorji, fizično nameščenimi na samem sledilniku.

Za izgradnjo fotovoltaičnega krmilnika in preizkus sledilnih algoritmov bomo uporabili

naslednje elemente:

razvojna plošča z LM3S8962 mikrokrmilnikom, ki je glava fotovoltaičnega

krmilnika, na katerem tečeta oba sledilna algoritma. Krmilnik še sestavljajo

gonilnik za motorje DRV8412, ki ojači krmilni PŠM signal in dostopna točka RF

omrežja.

maketo dvoosnega fotovoltaičnega sledilnika, smo izdelali iz Lego Mindstorm

NXT komponent. Pozicioniramo ga z Lego NXT motorji, ki jih krmilimo z PŠM

signalom. Motorji vsebujejo tudi inkrementalni dajalnik, kateri nam daje dejanski

položaj za regulacijo.

energijo zbiramo na posebej prilagojenem fotovoltaičnem modulu, ki vsebuje tudi

sistem za nadzorovanje zbrane energije. Prav tako je prilagojen za zbiranje v

zaprtih prostorih. Nadzor nad zbrano energijo pa teče preko dveh eZ430-RF2500

RF naprav.

meritve obsevanja izvajamo z APDS-9301 svetlobnimi senzorji.


3

Metode za določevanje teoretičnega maksimuma so predstavljene v drugem poglavju, v

tretjem pa način za sledenje točki z najvišjim energetskim potencialom. Vso uporabljeno

stojno opremo opisujemo v četrtem poglavju, v petem pa opisujemo programsko opremo.

Rezultate, ki smo jih dosegli so predstavljeni v šestem poglavju. To poglavje zajema:

načrtovanje električnih sklopov, implementacija algoritmov in izgradnjo makete sledilnik.

Implementirane algoritme, ki jih vsebuje solarni sledilnik bomo predstavili z

Yourdon/DeMarco [11] strukturno metodo. V poglavje sedem in osem pa so predstavljene

meritve, ki smo jih izvedli.

Slika 1: Solarni sledilnik


4

2 SLEDENJE S SOLARNIM ALGORITMOM

2.1 Osnovne solarne geometrije

Najboljše izkoristke pri sončnih elektrarnah dosegamo, ko je vpadni kot sončnih žarkov

pravokoten na površino. Žal pa se vpadni kot žarkov glede na točko na Zemlji spreminja

tako dnevno kot tudi sezonsko. Povezavo med točko na Zemlji in Soncem opisujejo

zemljepisna širina, zemljepisna dolžina, deklinacija in rektascenzija. Izpeljanke iz tega so

zenitni kot, višina sonca in azimut sonca ter naklon ploskve, azimut ploskve in vpadni kot.

Zemlja kroži okoli Sonca po tirnici v obliki elipse v ravnini, ki jo imenujemo ekliptika. Za

svojo pot okoli Sonca, kar imenujemo tudi kroženje, potrebuje 365,24219 dni. Zemljina os

skozi leto ne kaže vedno v isto smer, njen nagib pa se spreminja v obdobju 41.000 let med

22,1° in 24,5°. Tako trenutno seka zemljina ekliptika ravnino nebesnega (sončevega)

ekvatorja pod kotom 23° 26", ki je enak nagibu vrtilne osi Zemlje (slika 2).

Slika 2: Kroženje Zemlje okoli Sonca

Kroženje Zemlje okoli Sonca lahko uprizorimo z različnimi koordinatnimi sistemi, katerih

ime pogosto izhaja iz ravnin, ki jih vzamemo kot osnovno ploskev. Na slika 2 je tako

prikazano kroženje zmelje okoli sonca, v ekvatorialnem koordinatnem sistemu.

23° 26"

Kot med ekliptiko in

nebesnim

ekvatorjem Nebesni ekvator

Ekliptika


5

Zanima nas vpadni kot sončnih žarkov na Zemljo, zato bomo za središče vzeli zemljin

nebesni ekvator in ne sončnega. Zemlja obkroži sonce v enem letu (365), kar drugače

gledano pomeni, da se Sonce navidezno premakne vsak dan po ekliptiki za skoraj 1° proti

vzhodu v smeri povečevanja longitude (dolžine). To gibanje pa ni enako dnevnem gibanju

Sonca, ki traja 24ur. Zvezda potrebuje za en obrat približno 23ur in 56min, kar določa

zvezdni dan. Sonce, ki se je v tem času premaknilo za 1°, potrebuje še dodatne 4min za

navidezni celotni obrat. To navidezno kroženje Sonca okoli Zemlje opisuje slika 3.

Slika 3: Navidezno gibanje Sonca okoli Zemlje

Nebesni ekvator

Ekliptika

23° 26"

Kot med

ekliptiko in nebesnim

ekvatorjem


6

2.2 Deklinacija

Deklinacija je kot med ekliptiko in ravnino nebesnega ekvatorja (slika 4) in približno

opisuje pas stožca (graf 1). Deklinacija Sonca se spreminja skozi leto. Za telesa nad

nebesnim ekvatorjem ima pozitivni predznak, za telesa pod nebesnim ekvatorjem pa

negativni. Ekliptika prečka nebesni ekvator dvakrat letno (okoli 20. marca in 22.

septembra), v času severnega pomladnega in jesenskega ekvinokcija. V trenutku pa ko se

zgodi ekvinokcij, gre za astronomski pojav, kjer je ekvator pravokoten z zenitom oziroma

žarki pravokotno padajo na Zemljo. Takrat so deklinacija (δ), rektascenzija in ekliptična

longituda enaki nič.

Slika 4: Ekvatorialni koordinatni sistem

Prav tako dosežemo dvakrat letno solsticij. To je pojav, kadar doseže vpadni kot Sončnih

žarkov na ravnino Zemljinega ekvatorja največjo vrednost 23° 26 ". Tedaj je deklinacija

(δ) enaka +23 ° 26 " ob severnem poletnem solsticiju (tabela 1) in −23 ° 26" ob južnem

poletnem solsticiju (tabela 1).

Deklinacijo za določen dan v letu lahko izračunamo z enačbo (2.1).

Časovna

krožnica

δ


7

[ ( )

] (2.1)

Graf 1: Spreminjanja deklinacije med letom

Ekvinokcij

marec

Solisticij

junij

Ekvinokcij

september

Solisticij

december

leto dan čas dan čas dan čas dan čas

2010 20 17:32 21 11:28 23 3:09 21 23:38

2011 20 23:21 21 17:16 23 9:04 22 5:30

2012 20 5:14 20 23:09 22 14:49 21 11:11

2013 20 11:02 21 5:04 22 20:44 21 17:11

2014 20 16:57 21 10:51 23 2:29 21 23:03

Table 1: Datumu in časi ekvinokcijev in solisticijev v univerzalnem koordinatnem času

*Univerzalni koordinatni čas (ang. zulu time) so uvedli z namenom, da bi se izognili zmedi

zaradi različnih časovnih pasov in poletnega/zimskega časa, ki se uporablja in velja v

različnih delih sveta.

-30

-20

-10

0

10

20

30

Ko

t

jan

uar

fe

bru

ar

mar

ec

apri

l m

aj

jun

ij

julij

av

gust

se

pte

mb

er

okt

ob

er

no

vem

ber

d

ecem

ber

http://sl.wikipedia.org/wiki/%C4%8Casovni_pas

http://sl.wikipedia.org/wiki/Poletni_%C4%8Das


8

2.3 Rektascenzija

Rektascenzija je druga koordinata zraven deklinacije na nebesni sferi (slika 4). Lahko jo

poimenujemo tudi urin kot. Označujemo jo z γ in je kot loka nebesnega ekvatorja merjen

od točke pomladišča do časovne krožnice nebesnega telesa.

Pomladišče je ena izmed točk na nebesni krogli, v kateri se sekata ekliptika in nebesni

ekvator. Natančneje gre za točko, ki ji drugače rečemo severni pomladni ekvinokcij (okoli

21.marca).

Njena vrednost na nebesnem ekvaturju se vsako uro poveča za 15°, oziroma vsake 4min za

1°. Tako se v enem dnevu spremeni od 0° do 360°.

Pri izračunu pa je potrebno biti pozoren, da upoštevamo lokalni solarni čas, ker se ta

razlikuje od standardnega.

2.4 Univerzalni in lokalni čas

Univerzalni koordinatni čas (ang. zulu time) so uvedli z namenom, da bi se izognili zmedi

zaradi različnih časovnih pasov in poletnega/zimskega časa, ki se uporablja in velja v

različnih delih sveta. Uporablja se tudi pri izračunu rektascenzije in ostalih solarnih

koordinat.

2.4.1 Časovni pasi

Uvedli so jih za lažje usklajevanje aktivnosti na Zemlji. Obstaja štiriindvajset časovnih

pasov, v razmiku 15°. Vsak časovni pas se razteza ob svojem poldnevniku (LSČP lokalni

solarni čas poldnevnika). Definiran pa je z začetnim poldnevnikom (Greenwich), ki je tudi

osnova za druge astronomske funkcije.

Idealno bi bilo, da se bi časovni pasi raztezali za 7,5° na vsako stran poldnevnika, vendar

pa v realnosti pride do odstopanja, predvsem zaradi političnih razlogov.


http://sl.wikipedia.org/wiki/Poletni_%C4%8Das


9

Slika 5: Časovni pasi in poldnevniki

Lokalni čas solarnega poldnevnika (LSČP) lahko dobimo:

(2.2)

Kadar delamo z lokalni časom, je potrebno že določiti koliko minut je potrebno dodati

oziroma odšteti za razliko med LSČP in zemljepisno dolžino lokacije. Zemlja se zasuče 1°

vsake 4min, zato je časovni popravek (ČP) v minutah:

( ) (2.3)

Enačba časa (EČ) za izračun razlike v sončevem času zaradi nihanja zemlje v orbiti:

(2.4)

(

) (2.5)


10

2.4.2 Popravek lokalnega časa

Tako dobimo popravek lokalnega časa zaradi enačbe časa in popravka zaradi zemljepisne

dolžine.

( ) (2.6)

Iz česar lahko izračunamo rektascenzijo (γ) oziroma urin kot iz lokalnega časa:

( ) (2.7)

2.4.3 Izračun prestopnega leta

Prestopno leto je leto ki ima 366 dni, medtem ko ima navadno 365dni. To pomeni, da

prestopno vsebuje tudi 29. februar. Pravilo za preračun prestopnega leta je sledeče:

leto je prestopno kadar je deljivo s 4 in ni deljivo s 100, razen v primeru če je deljivo s 400.

2.5 Zemljepisna širina in dolžina

Zemljepisna širina in dolžina sta sferni koordinati, ki opisujeta lego kraja na Zemlji.

Vrednost zemljepisne širine in dolžine podajamo v stopinjah (°), minutah (′), sekundah (″).

Zemljepisna širina (φ) je sferna koordinata, ki opisuje zemljepisno širino krajev severno

in južno od ekvatorja. Koti za kraje, ki ležijo severno od ekvatorja (0°) so po dogovoru

pozitivni, južno pa negativni. Tako se severni tečaj nahaja na +90°, južni tečaj na -90°.

Zemljepisna dolžina (λ) je sferna koordinata, ki opisuje lego krajev (kot) vzhodno ali

zahodno od Greenwicha (glavni poldnevnik). Zajema kote, ki ležijo od 0° (Greenwich) do

+180° na zahodni polobli, od 0° do -180° na vzhodni polobli.

http://sl.wikipedia.org/wiki/Kotna_stopinja


11

2.6 Altituda (elevacija)

Altituda (slika 6) podaja kot oddaljenost, od ravnine horizonta. Za kote nad horizontom se

spreminja v mejah med 0°in 90° (zenit). Torej je ob vzhodu α enak nič, v primeru pa, ko se

nahaja direktno nad nami je α enak 90°. Izračunamo ga lahko za vsako dano lokacijo in

čas. Spreminja se glede na letni čas v odvisnosti od zemljepisne širine in letnega časa.

( ) (2.8)

2.7 Azimut Sonca

Azimut Sonca (slika 6) je kot na izbrani ravnini med točkama. Definiran je kot kot med

smerjo in najpogosteje severom. V tem primeru se povečuje v smeri urinega kazalca in

zavzame naslednje vrednost: sever v smeri 0° oz 360°, vzhod v smeri 90°, jug v smeri

180 in zahod v smeri 270°. V preteklosti se je azimut meril proti jugu.

Slika 6: Nebesnih koordinat v horizontalnem koordinatnem sistemu (Altitudo(Alt) in

azimuta (AZ))

Azimut sonca (Φ) pa je kot med projekcijo sončnega žarka direktnega sevanja v smeri

severa.

(

) (2.9)


12

2.8 Sončna pot

Sončno pot lahko za znan kraj na Zemlji za vsak določen trenutek opišemo z enačbama za

azimut (enačba 2.8) in altitudo (enačba 2.9). Opisujeta pot Sonca za določen časovni

interval, kar nam pride prav pri orientaciji solarnega modula tekom dneva.

Slika 7: Prikaz azimuta skozi dan in razlike altidude skozi leto

Sončno pot od junija do decembra za Maribor v kartezični obliki nam prikazuje graf 2.

Grafa smo dobili s pomočjo programa SunPathChart, ki ga je izdelal Solar Radiation

Monitoring Laboratory na univerzi v Oregonu. Služil nam bo za primerjavo rezultatov z

našim solarnim algoritmom.

Graf 2: Potek sončne poti med solarnim junijem in decembrom

jug vzhod

zahod sever

Poletna sončna pot

Zimska sončna pot Sprememba azimuta

Sprememba altitude


13

Podaja vrednosti azimuta in elevacije za tipičen datum in uro v letu, za določeno

zemljepisno dolžino in zemljepisno širino. Čas je podan v lokalnem času, zato je potrebno

določiti tudi časovni pas.

Iz grafa je razvidna pot Sonca za posamezni časovni interval. Na x osi imamo podan

solarni Azimut, na y osi Altitudo. Prav tako pa so podani podatki o uri in dnevu v mesecu.

Iz teh podatkov lahko razberemo, kdaj v posameznem mesecu je sončni vzhod oziroma

zahod, in po kakšni poti se Sonce premika med njima.

Graf 3: Potek sončne poti med solarnim decembrom in junijem

2.9 Količina sevanja in sledenje soncu

Izkoristek solarnega modula ni odvisna samo od njegovih karakteristik, ampak tudi od kota

med modulom in soncem. Največji izkoristek je takrat, ko je absorpcijska površina

pravokotna na vpadni kot sončnih žarkov. Vendar pa se kot med Soncem in fiksno

površino nenehno spreminja. Slika 8 prikazuje kako izračunati količino sevanja na

nagnjeni površini modula.


14

Slika 8: Sevanje na nagnjeno površino

( ) (2.10)

Za optimalne izkoristke želimo, da Smodula enaka sevalni moči (S.) To lahko dosežemo,

kadar je vpadni kot sončnih žarkov na solarni modul pod pravim kotom. Zato moramo

izračunati kot β, ki podaja naklon ploskve, pod katerem bo vpadni kot žarkov enak 90°. Na

postavitev pa prav tako vpliva Φ, ki opisuje kot med smerjo in severom.

Slika 9: Sledenje Soncu

( ) (2.11)

ravnina horizonta β 𝛼

𝛽 𝛼

Sončni žarek

S 𝑆𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎 𝑆 𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡

·

β 𝜶

Φ ·

jug vzhod

zahod

sever

ravnina horizonta

zenit


15

2.10 Faktor zračne mase, AM

Faktor zračne mase je brezdimenzijska količina, ki opredeljuje razmerje med dejansko

dolžino poti sočnega obsevanja skozi atmosfero in navpično dolžino poti skozi atmosfero,

do točke z nadmorsko višino 0m. Če sevanje Sonca ni pravokotno na Zemljo, bo zaradi

tega pot do zbiralca daljša. Posledica povečanja poti skozi atmosfero je izguba energije za

faktor zračne mase (AM).

(2.12)

Zato je v polarnih območjih, kjer se kot α približuje 90° faktor zračne mase zelo velik in

posledično obsevanost zelo nizka. Kraji bližje ekvatorju imajo boljši geografski potencial.

Slika 10: Izguba moči na poti skozi atmosfero

Zaradi spreminjanja vrednost faktorja zračne mase, je standardna vrednost opredeljena na

AM=1,5G (standard za globalno, direktno in difuzijsko sevanje). Gre za standardni pogoj

kjer proizvajalec podaja karakteristike za solarni panel.

AM=1 𝐴𝑀

𝛼

atmosfera

α


16

3 SLEDENJE S SENZORJI

Pri drugem načinu bomo poskusili določiti optimalno točko osvetlitve, oziroma slediti

sončevi poti s senzorji. To bomo poskusili doseči z dvema paroma senzorjev, med katere

bomo namestili oviro. Nato bomo lahko iz odčitane diferencialne razlike med njima pričeli

s korekcijo položaja do optimalne točke postavitve. Korekcija položaja se bo izvajala

toliko časa, da bo diferencialna razlika med njima enaka nič, oziroma bo vpadni kot

sončnih žarkov pod pravim kotom.

Slika 11: Postavitev senzorjev na solarnem panelu

Prvi par senzorjev bo služil sledenju sončnčnemu kotu altituda (elevacija), drugi par pa

kotu azimuta za določen časovni trenutek.

Slika 12: Primer nepravilne in pravilne orientacije solarnega panela


17

Iz slike je razvidno, da ob nepravi orientaciji (vpadni kot je različen od 90°), ovira med

parom senzorjev senči enega iz med njiju. Vrednost osvetlitve S1 je tako manjša od

vrednosti S2 in njuna diferencialna razlika je različna od nič. V drugem primeru je solarni

panel pravokotno orientiran na vpadni kot žarkov in je vrednost senzorjev S1 in S2 enaka

(diferencialna vrednost je enaka nič).

Ta način vedno išče najsvetlejšo točko na nebu. V primeru, kadar je nebo oblačno, je

količina obsevanja odvisna tudi od debeline oblakov. Zato v tem primeru ni nujno, da je

najsvetlejša točka pravokotna z direktnim sevanjem sončnih žarkov. Sledenje najsvetlejši

točki na nebu, ob različno različni debelini oblakov, nam prikazuje slika 13.

Slika 13: Oblačno nebo

Upošteva pa tudi difuzno svetlobo (slika 14), ki se odbija od posameznih objektov. Zato

lahko najde točke, ki so bolje osvetljene in nudijo višji energetski potencial kot, svetloba

direktnega sevanja.

Slika 14: Direktna in difuzna svetloba

difuzna

direktna direktna


18

4 OPIS STROJNE OPREME

4.1 Razvojna plošča z LM3S8962 mikrokrmilnikom

Za krmiljenja sistema uporabljamo razvojno ploščo proizvajalca Texsas Instruments, ki je

prikazana na sliki 15. Glavni dve komponenti sta celotna stojna oprema za razhroščevanje

in LM3S8962 mikrokrmilnika. Ploščo še sestavlja OLED prikazovalnik, ki ponuja grafično

podporo aplikacijam. Prav tako lahko najdemo tudi Memory slot, ki omogoča shranjevanje

na microSD kartico CAN in 10/100 integriran Ethernet vmesnik.

Reset tipka

OLED grafičniprikazovalnik

JTAG/SWD vhod/izhod

USB priključek

Zvočnik

LED indikacija napajanja

LM3S8962mikorkontorler

Navigacijska tipke Potrditvena tipka

LED

LED

Razhroščevalnivmesnik

CAN LED

30 izhodno/vhodnih pinov

30 izhodno/vhodnih pinov

microSD priključek

Slika 15: Stellaris LM3S8962 razvojna plošča

Na obeh straneh imamo 30 vhodno/izhodnih pinov, kar nam omogoča lažjo povezavo z

ostalimi napravami. Večina lukenj (vhodno/izhodnih pinov) je direktno vezanih z

mikrokrmilnikom, ostale pa nam služijo za priključitev mase in napajanja. Napajalno

napetost za napajanje mikrokrmilnika in razhroščevalnika dobimo preko USB priključka,


19

ki je 5V. Potrebujemo pa tudi druge nivoje (3.3V in 15V), ki jih zagotovijo vgrajeni

napetostni pretvorniki.

Glavni sestavni del razvojne plošče je 32bitni LM3S8962 mikrokrmilnik, katerega zgradba

je prikazana z blokovnem diagramu na sliki16. Zgrajen je okoli 32-bitnega ARM7 Cortex-

M3 procesorja. Procesor komunicira s preiferialnimi napravami preko sistemskega vodila.

Laično lahko rečemo, da jih procesor obravnava kot bralno pisalne pomnilniške lokacije.

Slika 16: Blokovni diagram LM3S8962 mikrokrmilnika

Sistem za nadzor določa celotno delovanje naprave (slika 16). Nadzira takt (clocking)

naprave, nastavitve naprave in njen reset, vklaplja periferjalne naprave ter ponuja

informacije o napravi.


20

Mikorkrmilnik vsebuje dva pomnilnika, 256-KB Flasha in 64Kb SRAMa. Vrednost Flash

pomnilnika se ne spreminja tekom delovanja. Namenjen je za shranjevanje programa.

SRAM pa nam služi, kot podatkovni pomnilnik med delovanjem. Do njiju dostopamo

preko podatkovnih vodil.

Ostale pomembnejše sklope, bomo opisali v sledečih podpoglavjih.

4.1.1 Cortex-M3 processor

LM3S8962 mikrokrmilnik je zgrajen okoli ARM procesorja, ki temelji na Harvardski

arhitekturi. Vsebuje ARM cortex M jedro, ki je narejeno za cenovno občutljivejše

aplikacije in omogoča hitro izgradnjo programov.

Cortex-M3 procesor (slika 17), ki ga vsebuje LM3S8962, je prvi procesor zasnovan na

ARM7v-M arhitekturi in je namenjen za mikrokontrolerje, industrijske kontrolerje in

avtomobilske sisteme.

Slika 17: Zgradba Cortex – M3 procesorja

Je 32biten in zmore delovati do frekvence 50MHz. Frekvenco pa je potrebno izbrati

smiselno, saj z višanjem povečujemo porabo procesorja (0.19mW/MHz).


21

Ima ločeno ukazno in podatkovno vodilo, kar omogoča, da lahko dela veliko operacij

paralelno, kar se odraža pri hitrosti. Jedrni cevovod ima tri stanja: naloži instrukcijo iz

spomina, odkodiranje instrukcije in izvršitev instrukcije. Ko se naloži podoben ukaz, ima

dekoder naložitveno funkcijo, s katero lahko pridemo do idealno hitre izvršitve instrukcije

(v enem ciku). Cortex – M3 vsebuje dekoder za Thumb in nove Thumb-2 ukaze, kar nam

omogoča da dele kode shranimo kod 16bitne. Dekoder pa jo bo zaznal in dekodiral in s

tem omogočil nemoteno delovanje.

Je 32 bitni procesor, z 32 bitno podatkovno potjo, registersko banko in spominski vmesnik.

Vsebuje tudi notranjo 32 bitna aritmetična enoto, ki omogoča stojno deljenje in množenje v

enem ciklu.

Slika 18: Blokovni diagram povezave razhroščevalnika in sledilnika

Slika 18 nam prikazuje, kako je strojno implementiran razhroščevalnik in ETM. ETM je

sledilna makro enota, ki omogoča rekonstrukcijo programskega ukaza in njegovo sledenje

na računalniku. Dizajniran je kot zelo hitro razhroščevalno orodje, ki služi za podporo

ukaznemu sledenju (trace). Do njega lahko dostopamo preko zunanjega pina SWO.

Enota za varovanje spomina pa se nahaja blizu jedra Cortex-M3 procesorja in določa

pogoje za dostop do regij v spominu. Definiramo lahko do osem spominskih regij. Vsaka

regija ima svoj naslov in velikost. Regija je lahko nastavljena za samo branje,

branje/pisanje. Kadar zazna kršitev dostopa do regije, sproži zastavico.

Cortex-M3 procesor vsebuje tudi naslednjo sistemsko periferijo NVIC in Sys Tick.


22

4.1.1.1 Sys Tick

Je preprost časovnik, ki je del NVIC kontrolorja v Cortex-M3 mikroprocesorju. Gre za 24-

bitni odštevalni (count-down timer) časovnik, ki se lahko uporablja kot Real-Time

Operating System (RTOS) pulzni časovnik ali kot preprost časovnik. Sprožitev in brisanje

prekinitve se izvaja samodejno.

4.1.1.2 Vektorski nadzor prekinitev (NVIC)

Cortex-M3 procesor omogoča vektorski nadzor prekinitev oziroma NVIC (ang. Nested

Vectored Interrupt). NVIC je tesno povezan s procesorjem. Ta verzija Stellaris-ove družine

vsebuje 32 prekinitev z 8 prioritetnimi ravnmi in ravnmi sprožitve.

Ko se procesor odzove na prekinitev, mu NVIC posreduje naslov funkcije, ki skrbi za delo

s prekinitvijo na procesorju. Ob sprožitvi prekinitve se najprej preveri ali je prekinitev

programsko omogočena. Nato se vrednosti iz cevovoda prepišejo na stek, program pa

prične z branjem in obdelovanjem delovanjem ukazov, ki so v flash-u določeni za to

prekinitev. Ko konča z delom, ki ga določa prekinitev, ponovno naloži vrednosti iz stacka

v cevovod. S tem vrnemo program v stanje, v katerem je bil pred sprožitvijo prekinitve.

Prioritete prekinitev je mogoče programsko nastavljati (od 0 do 7), kar omogoča, da se

prekinitve z višjo prioriteto izvedejo pred nižjimi. V primeru, kadar se sprožita dve

prekinitvi s programsko nastavljeno isto prioriteto, se bo najprej izvedla prekinitev z nižjo

prekinitveno vrednostjo.


23

4.1.2 Hibernacijski modul

Hibernacijski modul je namenjen vklopu oziroma izklopu napajanja mikrokrmilniku, pri

načinu za varčevanje energije. Kadar so pogoji idealni, lahko procesorju odklopimo

napajanje, medtem ko bo hibernaciski modul nemoteno deloval naprej. V tem primeru

more imeti zagotovljeno zunanje napajanje iz baterije (VBAT) ali pomožnega vira

napajanja.

Slika 19: Blokovni diagram HIB modula

Napajanje hibernacijskega modula se izbira dinamično, med glavnim napajalnim virom

(VDD) in baterijskim (VBAT). Notranje vezje določi večjega, stikalno pa preklaplja med

njima. Hibernacijski modul lahko nadzira napajanje do procesorja s signalom (HIB), ki

signalizira zunanji napetostni regulator, kdaj naj bo vklopljen oziroma izklopljen. Iz

hibernacije lahko preide z uveljavitvijo zunanjega pina (WAKE) ali, ko notranji RTC pride

do prednastavljene vrednosti. Hibernacijski modul ima tudi ločen vhod za priklop

zunanjega izvora ure za uro realnega časa (RTC). Lahko ga nastavimo tudi tako, da ob

nizkih napetostih program vstopi v hibernacijo.


24

4.1.3 Splošni vhodi/izhodi

GPIO modul sestavlja sedem fizičnih GPIO blokov (PortA , portB…). Vsak GPIO blok

nadzira do osem GPIO pinov. Njihovi naslovi so določeni z imenom bloka in številko pina

na posameznem modulu. Programsko jih lahko določimo, kot vhode oziroma izhode. Ob

resetu naprave so prevzeto določeni kot vhodi. Kadar so konfigurirani kot vhodi, jih lahko

nastavimo, da generirajo prekinitve na high level, low level, rising edge, falling edge, or

both edges. Izhodom lahko določimo krmilni tok (drive strength) in weak pull-up or pull-

down resistors.

4.1.4 Časovniki

Na voljo imamo štiri časovne module (GPTM), vsak vsebuje dva 16-bitna števca (TimerA

in TimerB). GPTM lahko nastavimo, da deluje neodvisno kot: dva 16-bitna časovnika,

enojni 32-bitni časovnik, enojni 32-bitni časovnik realnega časa (RTC), za proženje

analogno-digitalne pretvorbe in za PŠM.

Slika 20: Blokovni diagram časovnikov

16-bitni ali 32-bitni časovnik lahko nastavimo, da deluje kot one-shot timer ali continuous

timer. Ko bo one-shot timer dosegel nulo, preneha s štetjem, medtem, ko continuous timer

ob dosegu nule znova naloži nastavljeno vrednost. Časovnik ima tudi možnost generiranja

prekinitev ob določenih dogodkih.


25

4.1.5 I2C vmesnik

I2C modul je namenjen za direktno serijsko komunikacijo z zunanjimi napravami.

Uporablja samo dve (open-drain) obojestranski liniji. Serijsko podatkovno linijo (SDA) in

serijsko uro (SCL).

I2C modul na mikrokrmilniku je lahko konfigurirn kot gospodar ali kot suženj, saj podpira

pošiljanje in prejemanje podatkov v obeh načinih. Imamo možnost pridobitve statusa in

upravljati s prekinitvami za I2C modul. Oba, tako gospodar, kot suženj lahko generirata

prekinitve. Gospodar generira prekinitev, ko je pošiljanje ali prejemanje končano. Suženj

pa generira prekinitve, ko je bil podatek poslan ali zaželen od gospodarja. Nastavimo mu

lahko dve hitrosti: standardna 100KBps in hitra 400Kbps. Podpira 7-bitno naslovni način.

Slika 21: Blokovni diagram I2C modula

I2C modul združuje funkcijo gospodarja in sužnja, ki sta implementirana kot ločeni

periferiji. Oba pina SDA in SCL morata biti definirana kot open-drain.

4.1.6 Pulzno širinska modulacija (PŠM)

Stellaris PŠM modul sestavljajo trije bloki PŠM generatorjev in kontrolni blok. Vsak od

treh PŠM blokov vsebuje: en 16-bitni gor/dol števec, dva primerjalnika, PŠM generator in

deta band generator.

Vsak PŠM blok ima dva izhodna signala, ki jih lahko neodvisno opravljamo. Njuna

frekvenca pa je enaka, ker uporabljata isti časovnik. Na sliki 22 je prikazan blokovni

diagram PŠM modula (ang. PWM pulse with modulation).


26

Slika 22: Blokovni diagram PŠM modula

PŠM časovnik na vsakem od modulov lahko deluje v dveh načinih in sicer Count-Down

mode ali Count-Up/Down. V count-down načinu, ki se uporablja za stransko poravnavo

signala, šteje od naložene vrednosti do nič. Od dosegu ničle začne ponovno odštevati od

naložene vrednosti navzdol. V Count-Up/Down načinu časovnik ponavlja cikel štetja od

ničle navzgor ter nato od ničle navzdol. Count-up/down način se uporablja za sredinsko

poravnavo PŠM signalov.

V vsakem PŠM modulu se nahajata dva primerjalnika. Na izhodu prožita pulza A in B,

kadar vrednost časovnika doseže nastavljeno vrednost v primerjalniku. Pulza A in B se

uporabita v nadaljnjem procesu. Signalni generator iz njiju generira dva PŠM signala. V

primeru, kadar vrednost časovnika ne doseže vrednosti primerjalnika, ostane izhod v

nizkem stanju.

Dead-band generator, nam služi za nastavljanje zakasnitve med signaloma A in B za delo s

polovičnimi H-mostiči. Lahko pa ga tudi obidemo in pustimo PŠM signala nespremenjena.

Izhodni kontrolni blok je še zadnji blok, ki vpliva na signale, preden pridejo do pinov. Z

njim onemogočamo oziroma omogočamo posamezne signale. V primeru, ko PŠM

generator generira dva enaka signala, lahko zamenjamo polaritete izhodnega signala, kar

nam pride prav pri krmiljenju H-mostičev. Ob tem skrbi še za sinhronizacijo, delo z

napakami in stanji prekinitev

Fault vhod je namenjen ustavitvi strojne opreme z majhno zakasnitvijo. Ob sprožitvi

postavi izhodne signale v neaktivno stanje.


27

4.1.7 Kvadraturni enkoder

Dvokanalni inkrementalni dajalnik je naprava, ki fizikalno količino linearnega pomika

indirektno pretvori v pulzni signal. Pulzne signale pa lahko na mikrokrmilniku spremljamo

s kvadraturnim enkoderjem. S spremljanjem obeh vrednosti signalov in faze med njima

lahko spremljamo pozicijo, smer in hitrost. Z dodatnim signalom oziroma kanalom indeks

pulza pa lahko ponastavimo pozicijski števec.

LM3S8962 vsebuje dva vmesnika (QEI), ki lahko povzameta položaj skozi čas, določita

smer vrtenja in določita hitrost vrtenja. Frekvenca vhodov, ki jih lahko QEI zajema je

omejena z ¼ procesorjeve frekvence.

Slika 23: Blokovni diagram QEI modula

Qei modul prevaja dvobitno kodo, ki jo proizvaja inkrementali dajalnik.

QEI podpira dva načina delovanja za zajemanje signalov. Pri kvadraturnem načinu sta

vhodna signala zamaknjena za 90°, pri clock/direction načinu pa en signal opisuje korake

enkoderja , drugi pa smer vrtenja.

Pri kvadraturnem načinu imamo možnost izbire, da osvežujemo pozicijski števec samo z

enim izmed signalov PhA in PhB oziroma obema. Če štejemo oba signala, s tem povečamo

pozicijsko resolucijo.


28

Pozicijski števec se poveča, kadar prehiteva signal PhA signal PhB, v nasprotnem primeru

pa zmanjša. Ponastavimo pa ga lahko z dvema različnima načinoma: spremljanjem

indeksnega pulza ali dosežkom maksimalne nastavljene vrednosti.

Vhodna signala (PhA in PhB) lahko zamenjamo pred obdelavo in s tem spremenimo

pomen smeri vrtenja.

4.1.8 UART vmesnik

Če želimo komunicirati z računalnikom in ni potrebe po preveliki hitrosti, lahko

uporabimo RS232 protokol in serijsko povezavo. V ta namen vsebuje mikrokrmilnik dva

identična UART modula, ki omogoča asinhrono serijsko komunikacijo. Od tega je eden

direktno povezan na USB priključkom in je namenjen za povezavo z računalnikom, do

drugega pa dostopamo preko vhodno-izhodnih pinov.

Vgrajen ima programirljiv Baund rate generator in 16 bajtov velik sprejemni in oddajni

FIFO sklada. Omogoča avtomatsko generiranja ter odstranjevanja start, stop in paritetnega

bita. Omogoča programsko nastavljati serijski vmesnik. Dolžino bitov na 5, 6, 7, 8, 1, dva

stop bita in nastavljanje paritetnega bita.

Slika 24: Blokovni diagram UART modula

Vsak Stellaris UART opravlja pretvorbo paralelnega v serijsko in serijsko v paralelni način

prenosa podatkov.


29

Pri oddajanju preko TXE, logika izvaja paralelno v serijsko pretvorbo iz podatkov

prebranih iz oddajnega FIFO. Kontrolna logika poskrbi za ustrezno zlaganje serijskega

bitnega toka. Začne z start bitom, nato sledijo podatkovni biti, paritetni bit in stop bit

oziroma bita, odvisno od sprogramirane konfiguracije.

Prejemna logika pa začne z pretvarjanjem po prejetem start bitu, vrednosti podatkov pa

vpisuje v prejemni FIFO register.

Slika 25: UART podatkovni okvir

Standardne vrednosti za generiranje Baud-Rate, s katerim določamo bitno periodo, dobimo

s pomočjo Baud-Rate delitelja. Sestavljena je iz 22 bitov ki jo sestavlja 16bitno celo število

in 6bitni frakcijski del.


30

4.2 Svetlobni foto senzor APDS-9301

APDS-9301 je svetlobni foto senzor, ki pretvarja moč svetlobnega sevanja v 16-bitno

digitalno izhodno vrednost z I2C vmesnikom. Sestavljen je iz širokopasovne fotodiode, ki

zaznava vidni in IR spekter ter infrardeče fotodiode. Vgrajena ADC-ja (analogno digitalna

pretvornika) pretvorita izhodni tok iz fotodiod v digitalno vrednot, ki predstavlja

obsevanost, izmerjeno za vsak kanal. Ima možnost nastavljanja analognega ojačenja in

integracijskega časa.

Slika 26: Blokovna shema senzorja

Pin Simbol tip 1 VDD Napajalna napetost

2 GND masa

3 ADDR SEL Izbira naslova

4 SCL Serijska ura

5 SDA Serijski podatki

6 INT prekinitev


31

Slika 27: Normalizirana občutljivost v odvisnosti od spektralne občutljivostjo

Analogno-digitalna pretvorba vsebuje dva integralna analogno-digitalna pretvornika

(ADC), ki integrirata tok iz kanalov Ch0 in Ch1 fotodiod. Integracija obeh kanalov se

izvede istočasno. Ker je senzor 8biten, digitalna vrednost podatka pa 16bitna, se ob

zaključku vrednosti prenesejo v dva vmesna podatkovna registra kanala0 in kanala1. Da

nebi prišlo do napačnega očitanja vrednosti, se naslednji integracijski cikel začne šele po

končanem prenosu.

Vmesnik in nadzor senzorja je mogoče doseči z dvema žicama, ki zagotavljata dostop do

funkcij naprave in izhodnih podatkov. Serijski vmesnik je kompatibilen z I2C.

Naslov naprave določimo s pinom (ADDR SEL), kot prikazuje naslednja tabela.

ADDRSEL

napetostni nivo

Slave address

masa 0101001

prosto 0111001

Vdd 1001001


32

4.2.1 I2C protokol

I2C je dvožični vmesnik, ki ga je izumil Philips in se uporablja za povezavo počasnih

perifernih naprav na glavno napravo (mikrokrmilnik). V našem primeru se sklicuje na 7

bitni naslov, hitrost vodila pa je 400kbit/s (Fast mode).

I2C uporablja samo dve (open-drain) obojestranski liniji, serijsko podatkovno linijo (SDA)

in serijsko uro (SCL). Obema linijama morata biti dodana 'pull-up' upora, ki potegneta

serijski liniji v visoko stanje, kadar je podatkovno vodilo prazno. Tipična vrednost uporov

je med 10kΩ in 100kΩ. Maksimalno število vozlišč je omejeno s številom naslovov in

maksimalno kapacitivnostjo vodila 400pF, kar omejuje praktičnost komunikacije na nekaj

metrov.

Slika 28: Shema povezave gospodarja in treh vozlišč sužnjev

Protokol komunikacije vsebuje naslov sužnja, naslov registra v sužnju in bajt ACK/NACK

(potrditev/ne potrditev) bitov. Zato je dejanska hitrost uporabnikovih podatkov nižja od

največje bitne hitrosti samega vodila.

Tako protokol branja kot pisanja je v bistvu serija bajtov. Prenos podatkov se prične s start

(S) pogojem, ki ga generira gospodar. Start je negativna fronta (SDA), medtem, ko je SCL

v visokem stanju. Znotraj prenosa se SDA lahko spreminja samo, ko je SCL v nizkem

stanju. Prenos (stop pogoj) pa se ustavi ob pozitivni fronti, ko je SCL v visokem stanju. To

je tudi edini primer, ko se SDA spremeni med tem, ko je SCL v visokem stanju.

Gospodar Suženj Suženj Suženj

Rp


33

4.2.2 I2C komunikacija z APDS-9301

Prenos podatkov s senzorjem APDS-9301 pričnemo tako, da gospodar generira START

pogoj. Nato pošlje sužnju naslednjih 8 bitov: 7bitni naslov s katerim izberemo s kom

želimo komunicirati in 8. bit za izbiro načina nadaljevanja komunikacije (Wr-pisanje). Po

opravljenem pošiljanju čakamo sužnja, da odgovori z potrditvijo (A), kar sproži

nadaljevanje komunikacije. Gospodar nato pošlje 8bitno ukazno kodo, s katero izberemo

sužnjev register, s katerim bomo komunicirali.

Pri izbranem protokolu za pisanje (slika 29) in po prejeti potrditvi (A) od sužnja, gospodar

pošlje podatkovni bajt in po ponovni prejeti potrditvi (A), prekine (P) komunikacijo.

Če pa želimo brati iz sužnja (slika 30), mora gospodar po prejeti potrditvi (A) ponovno

poslati start (Sr) pogoj, 7bitni naslov in 8 bit, ki mora biti v visokem stanju (Rd branje).

Nato čaka na podatek iz registra sužnja, ki smo ga predhodno izbrali. Po prejeti potrditvi

(A) in podatkovnem bajtu od sužnja, gospodar ustavi komunikacijo.

gospodar - sužnju

suženj - gospodarju

1 7 1 1 8 1 8 1 1

S Naslov sužnja Wr A Ukazna koda A Podatkovni bajt A P

Slika 29: Protokol pisanja

1 7 1 1 8 1 1 1 1 8 1 1

S Naslov sužnja Wr A Ukazna koda A Sr Naslov sužnja Rd A Podatkovni bajt A P

Slika 30: Protokol branja

A potrditev (lahko je 0 za ne potrditev ali 1 za potrditev)

P Stop pogoj

Rd Branje (bit vrednosti 1)

S Start pogoj

Sr Ponovljen start pogoj

Wr Pisanje (bit vrednosti 0)


34

4.3 Razvojno orodje eZ430-RF2500-SEH

EZ430-RF2500-SEH je razvojno orodje za zbiranje in nadzorovanje zbrane sončne

energije.

Slika 31: Zbiralni modul (SEH) in eZ430-RF2500

Energijo zbiramo s 5,71x5,71 (cm) solarnem modulu, ki je prilagojena za zbiranje v zaprtih

prostorih, že z zelo malo fluroscentne svetlobe. Daje dovolj moči za zagon programa na

MSP430 mikrokrmilniku in vzpostavitev brezžičnega omrežja brez dodatnih baterij.

Vsebuje tudi EnerChip za shranjevanje električne energije.

Slika 32: Blokovni diagram zbiralnega modula (SEH)

Prikaz delovanja in komponente razvojne plošče prikazuje blokovni diagram na sliki 32.

Napetost iz solarnega modula Boost pretvornik pretvori v ustrezen nivo za polnjenje

EnerChipa in napajanja zunanje naprave. EnerChip je dokaj občutljiv (potrebno ga je

polniti s 4,3V in se ne sme sprazniti pod 3V), zato imamo implementiran tudi nadzor

polnjenja in zaščito pred pod napetostjo.


35

Ob zbiranju in shranjevanju imamo še možnost nadzorovanja energije. To omogoča

razvojna plošča z MSP430 mikrokrmilnikom in CC2500 2.4 GHz brezžičnim

sprejemnikom oziroma oddajnikom.

Slika 33: eZ430-RF2500

4.3.1 SimpliciTI

Texas Instruments SimpliciTI brezžični protokol, nam omogoča hitro postavitev malega

preprostega RF omrežje. Primeren je za preproste senzorske aplikacije. Deluje med dvema

ali več enakima eZ430-RF2500 napravama. Podpira peer-to-peer brezžično tehnologijo, z

možnostjo shranjevanja in prepošiljanja podatkov ter samodejno širitev omrežja do osem

naprav.

Dostopna točka (AP) oziroma sprejemnik je vedno vklopljena in komunicira z eno ali več

končnimi napravami (ED). Končna naprava je namenjena merjenju veličin in je večina

časa v stanju nizke porabe. Zbudi se enkrat na sekundo, izmeri vrednosti in jih pošlje preko

RF omrežja dostopni točki. Ko dostopna točka sprejem podatke od ene izmed končnih

naprav, jih pošlje preko UART aplikacije drugi napravi (npr. PC).

Končna naprava ob vklopu najprej prične z iskanjem dostopne točke. Režim delovanja

končne naprave lahko spremljamo preko zelene in rdeče led diode. Kadar vzpostavlja

omrežje, vidimo konstantno preklapljanje led diod. Ko se vklopi v omrežje, se vklopi rdeča

led in gre v stanje nizke porabe. Zelena led pa utripa samo, kadar končna naprava pošilja

podatke.


36

Dostopna točka vseskozi deluje in posluša. Ko dostopna točka prejme podatek od končne

naprave, se sproži prekinitev, kjer preveri njen naslov in postavi zastavico. Če je različen

od nič, se podatki prepišejo v zalogovnik. Na sliki 34 je prikazano, kako se izvaja program

v odvisnosti od zastavice, ki jo določi prekinitev (pridružitev oziroma prepošiljanje).

START

Pridružitev,podatek ali

sekundni interval

Določi naslov končni napravi

Pridružitevkončne naprave

Branje in pošiljanjeSvojih podatkov

preko UART

sekunde ++

Beri iz zalogovnikaPrepošlji podatke

preko UART

Prispel podatek končne naprave

Slika 34: Delovanje SimplicitiTI

Končna naprava pošlje vrednost nič, kadar se želi povezati. Dostopna točka lahko

komunicira samo z osmimi končnimi napravami. V primeru, če je število končnih naprav

manjše kot osem, jim dostopna točka določi in pošlje naslov.

V primeru, kadar pa je število različno od nič in program pride do funkcije za branje in

prepošiljanje, izvede branje iz zalogovnika in pošlje podatke preko UART. V funkciji

ostane tako dolgo, dokler niso prebrane in odposlane vse vrednosti iz končnih naprav preko

UART.

Delo z ostalimi funkcijami končne naprave, na primer branje svoje temperature in njeno

pošiljanje preko UART, pa se izvaja v eno sekundnem intervalu.


37

4.4 DRV8412 gonilnik za motorje

Za krmiljenje motorjev bomo uporabili PŠM signal, ki ga generira mikrokrmilnik. Vendar

pa so njegovi izhodi omejeni s tokom. Izhodi zmorejo do 20mA, kar pa ne zadostuje

tokovnim potrebam servo motorjev. Zato potrebujemo ojačevalno vezje, kot je H-mostič.

V ta namen bomo uporabili DRV8412 gonilnik za motorje s štirimi polovičnimi H-mostiči,

proizvajalca Texas instrument.

Za krmiljenje enega motorja potrebujemo dva polovična H-mostiča in dva PŠM signala,

kar prikazujeta spodnji dve sliki. Oba PŠM signal morata imeti enako frekvenco. Njuna

prevajalna razmerja pa morata biti v obratnem sorazmerju, oziroma drugi izmed para

signalov mora imeti invertirano vrednost prevajalnega razmerja prvega. H-mostič deluje

tako, da mu izmenično vklapljamo diagonalna stikala (FETa). S tem menjujemo smer toka,

ki teče skozi motor, kar se odraža v smeri in hitrosti vrtenja. Na spodnjih slikah imamo

prikazano delovanje H-mostičev. Slika 35 prikazuje primer, ko sta prevajalna razmerja

obeh PŠM signalov enaka. V tem primeru bo motor miroval.

Slika 35: Prevajalno razmerje je enako 50%

Na levi strani slike 36 je prikazana smer vrtenja, kadar je prevajalno razmerje PŠM_B

večje od PŠM_A. Na desni strani slike pa je prikazana smer vrtenja, kadar je prevajalno

razmerje PŠM_A večje od PŠM_B.

Slika 36: Prevajalno razmerje ni enako


38

Kot smo že zapisali, je DRV8412 zgrajen tako, da vsebuje štiri neodvisne enake polovične

mostiče, ki so označeni s črkami A, B, C in D. Vsak polovični mostič ima svoje ločeno

napajanje (GVDD), močnostni priključek (PVDD), maso in priključek za pulzno širinsko

moduliran signal (PŠM), kar omogoča povezavo različnih motorjev z različnimi

napetostnimi zahtevami.

Slika 37: Poenostavljen aplikacijski diagram

DRV8412 deluje z napajalno napetostjo 12V (GVDD in VDD). Notranji napetostni

regulatorji poskrbijo za ustrezne napetostne nivoje za digitalne in analogne komponente.

Prilagojen je za Stellaris-ove mikrokrmilnike. Tu gre predvsem za napetostne nivoje

(3.3V) komunikacijskih linij.

Priporočena maksimalna izhodna obremenitev pri maksimalni stikalni frekvenci 500kHz je

50V s stalnim tokom 2x3A ter kratkotrajna obremenitev do 70V in 2×6A.

DRV8412 pa vsebuje tudi zaščito pred neželenimi dogodki, ki bi ga lahko poškodovali.

Kot so zaščita pred kratkim stikom, nastavljivim prevelikim tokom, temperaturna zaščita in

zaščita pred podnapetostjo.


39

4.4.1 Zaščita DRV8412

Kadar nepravilno stanje sproži enega izmed zaščit in izklopi DRV, se kontroli izhod

FAULT postavi iz visokega v nizko stanje.

Prvi razlog je ob sprožitvi ene izmed dveh napetostnih zaščit, ki se sproži, kadar vhodna

napetost pade pod 8.5V. Tedaj se izhodi vseh polovičnih H-mostičev postavijo v visoko

impedančno stanje. Ko pa napajalna napetost ponovno doseže želeni nivo, samodejno

nadaljuje z operacijami.

V primeru, kadar naprava deluje pri nizki stikalni frekvenci (pod 10kHz) in uporabljamo

100nF bootstrap kondenzatorje, napetost na njih morda ne bo dovolj velika, da bi

zagotovila primeren napetostni level za high-side gate driver. Zato, kadar je bootstrap

napetost v kondenzatorju prenizka za potrebe varnega delovanja, DRV sproži ponovno

polnjenje bootstrap kondenzatorjev (izklopi high side FET za kratek čas), dokler niso

primerno nabiti za varno nadaljevanje. Za nižje frekvence se lahko uporabi 1µF

kondenzator, vendar je priporočljivo dodati 5Ω upor za zmanjšanje polnilnega toka za

bootstrap kondenzatorje.

Tokovno zaščito lahko nastavimo kot tokovno omejitveno ali tokovno zaščitno.

Omejitvena tokovna zaščita deluje za vsak cikel posebej in prepričuje dvig toka preko

praga. Tako lahko učinkovito omejimo vklopne tokove ob zagonu ali ob prehodih brez

poškodovanja naprave. V primeru kratkega stika pa omejitveno tokovno zaščitno vezje

morda ne bo moglo omejiti toka na nastavljeni ravni. V tem primeru je bolje izbrati

tokovno zaščito, ki sproži zaustavitev naprave in postavi izhode v visoko impedančno

stanje. Prag tokovnih zaščit lahko nastavimo z definiranimi vrednostmi zunanjih uporov

(R5).

Vsebuje tudi zaščito pred previsoko temperaturo, katere delovanje lahko spremljamo s

OTW izhodnim pinom. OTW gre iz visokega v nizko stanje, kadar temperatura spoja

naprave preseže 125°C. V primeru, da temperatura še narašča in preseže 150°C, se sproži

izklop naprave. Takrat se izhodi postavijo v visoko impedančno stanje, signalni FAULT

pin pa v nizko stanje.


40

4.4.2 Ponovni zagon naprave

Dva reset (RESET_AB in RESET_CD) pina sta predvidena za neodvisni nadzor

polovičnih mostičev A/B in C/D.

Nizko stanje reseta rahlo potegne izhode polovičnih mostičev proti masi (weak-pulldown)

in s tem zadostimo zahtevo po bootstrap polnjenju pred začetkom preklapljanja.

Za tem rising-edge na vhodu reseta omogoči ponastavitev in nadaljevanje delovanja po

ustavitvi zaradi napake. Na primer, ko se B polovični H-mostič izklopi zaradi previsokega

toka, prehod iz nizkega v visoko stanje RESET_AB odpravi napako in ponastavi FAULT

pin.

4.4.3 Način delovanja

Pini M1, M2 in M3 služijo za izbiro načina delovanja. V skladu z zahtevami lahko

izbiramo med različnimi zaščitami in načini povezave polovičnih H-mostičev. V našem

primeru uporabljamo štiri polovične H-mostiče, povezane v dva celotna, s pretokovno

zaščito. Če katerega izmed mostičev ne uporabljamo, je želeno, da njegov vhod vežemo na

maso.

Postavitev pinov Izhodna

konfiguracija Opis

M3 M2 M1

0 0 0 2FB ali 4HB Dva celotna H-mostiča (dva PŠM za vhoda vsak celotni H-

mostič) pragovna tokovna omejitev za vsak cikel

0 0 1 2FB ali 4HB Dva celotna H-mostiča (dva PŠM za vhoda vsak celotni H-

mostič) pretokovna zaščita

0 1 0 1PFB Vzporedni celotni mostič z tokovna omejitvijo za vsak cikel

0 1 1 2FB Dva celotna H-mostiča ( en PŠM vhod za vsak polni H-mostič

z dopolnilnem PŠM-om na drugem mostiču) pragovna

tokovna omejitev za vsak cikel


41

Slika 38: Primer aplikacijskega diagrama (dvakrat celotni H-mostič)

4.4.4 Zaščita pred kratkim stikom oziroma prehitrim skokom toka

Tuljave Loc lahko dodamo po želji. Pri normalnem delovanju induktivnost motorja

zadostuje (privzeto večja od 10µH) za zagotavljanje nizkega di/dt izhoda (se upira hitrim

spremembam). V nasprotnem primeru bi lahko tok na izhodu narastel preko maksimalnega

toka in poškodoval napravo.

V primeru kratkega stika na motorju ali drugem bremenu nimamo več zagotovljene

minimalne induktivnosti v sistemu. V tem primeru lahko tok naraste čez maksimalnega.

Tok preseže absolutno maksimalni tok zaradi ekstremno nizke induktivnosti v kratkem

stiku in visokem di/dt, preden lahko zaščita pred previsokim tokom izklopi napravo. Z

dodatno tuljavo bo v kratkem stiku tok rastel veliko počasneje. Tako bo lahko pragovna

tokovna omejitev za vsak cikel oziroma pretokovna zaščita pravočasno izklopila napravo.

Minimalno induktivnost lahko izračunamo po enačbi (2.13).


42

(2.13)

( )

4.4.5 Dodatne komponente

Zaradi prehodnih tokov, ki so dosti višji od povprečnih, je potrebno med VDD in maso

namestiti kondenzatorje med 22µF in 47µF zraven 100nF do 1µF kondenzatorjev, da

zagotovimo konstantno napetost med prehodi.

Za odpravo valovitosti izhodne napetosti iz H-mostičev se lahko dodajo še dodatne dušilke

in kondenzatorji. Ti morajo biti v skladu s tokovnimi, napetostnimi in temperaturnimi

pogoji.


43

4.5 Lego NXT Mindstorms

Lego NXT Mindstorms komplet, vsebuje programsko in strojno opremo za izgradnjo

majhnih poljubnih robotov. Od ostalih izdelkov tega proizvajalca se razlikuje predvsem po

pametni programirljivi kocki, motorjih in senzorjih. Vsebuje tudi LEGO gradnike iz serije

Technic, ki služijo za izgradnjo manjših mehaničnih konstrukcij. Osnovni NXT set vsebuje

tri motorje ter po eden senzor dotika, svetlobni, zvočni in senzor razdalje.

Slika 39: Pametna kocka s senzorji in motorji

Iz prereza na sliki 40 je razvidna zgradba NXT motorja, katerega jedro je 9V servo motor.

Med servo motorjem in izhodnim gonilom je narejena redukcija s prestavnim razmerjem

1:48.

Vgrajen ima tudi inkrementalni dajalnik z dvanajstimi režami, ki ga lahko napajamo z

3.3V napetosti. Iz izhodov dobimo dva signala, ki sta zamaknjena za 90°. Iz njiju lahko

določimo smer vrtenja, hitrost in kot zasuka.


44

Slika 40: Lego NXT motor

Pomemben je tudi podatek o številu pulzov v enem obratu. Prestavno razmerje med

motorjem in inkrementalnim dajalnikom je 10:32. Tako pri spremljanju signalov na obeh

linijah iz inkrementalnega dajalnika dobimo pri enem obratu izhodnega gonila 360pulzov.

Ob spremljanju signalov s kvadraturnim enkoderjem, dobimo resolucijo 720 pulzov/obrat.

Enkoder

Motor Izhodno gonilo


45

5 OPIS PROGRAMSKE OPREME

5.1 Altium designer

Za načrtovanje tiskanih vezij sem uporabil Altium designer. To je aplikacija, ki pokriva

celoten proces projektiranja tiskanih vezij. Za večjo preglednost in lažje načrtovanje

omogoča podporo za več monitorjev, več kanalno projektiranje, več variant tiskanih vezij,

navigacijo, verifikacijo, sinhronizacijo in integrirane knjižnice komponent.

Pri risanju sheme si pomagamo s simboli, ki jih program vsebuje v svojih knjižnicah.

Elementom se lahko nastavljajo potrebni parametri, kot so velikost, razdalje med priključki

in vrednosti. Če pa ne najdemo ustreznih, ali pa nam ustrezajo le delno, imamo na voljo

možnost, da si jih sami izrišemo, nato pa jih po potrebi uporabimo.

Nato lahko pretvorimo shemo v PCB. Elemente povežemo sami ali pa uporabimo Auto

route. Če uporabimo možnost Auto route, je potrebno, preden poženemo to rutino, nastaviti

parametre, kot je na primer debeline povezav. Če povezave povezujemo sami, pa lahko

določene nastavitve sproti prilagajamo.

Slika 41: Altium designer


46

5.2 IAR Razvojno okolje

Za delo s Stellaris EKI-LM3S8962 razvojnim orodjem, se uporablja razvojno orodje IAR

Embedded Workbench za ARM krmilnike. Primerno je za velike in male aplikacije,

večinoma na osnovi 8-, 16- in 32-bitnih mikrokrmilnike, predvsem na področjih

industrijske avtomatizacije, medicinske tehnologije, potrošniške elektronike in

avtomobilske industrije. Omogoča programiranje aplikacij v C/C++ programskem jeziku,

organizacijo projektov, razhroščevanje aplikacij ter njihovo zapisovanje na krmilnik.

To orodje je močno podprto s Texasove strani, saj lahko najdemo velik nabor že spisanih

knjižnic za njihove krmilnike. Te omogočajo lažje in hitrejše programiranje. Napisanih pa

je tudi nekaj lažjih programov, ki začetniku omogočijo hitro učenje in osvajanje osnovnih

principov programiranja v tem okolju.

Slika 42: IAR Embedded Workbench


47

5.3 Labview

Labview je grafični programski jezik proizvajalca National Instruments. Omogoča grafično

programiranje z bloki, ki jih povežemo s podatkovnimi linijami. Te določajo na kakšen

način naj se generira programska koda.

Omogoča nam hitro izgradnjo aplikacij in spremljanje rezultatov na čelni plošči, ki jo

oblikujemo po želji. V našem primeru bomo uporabljali LabVIEW za izgradnjo

uporabniškega vmesnika, ki komunicira preko serijske komunikacije z mikrokrmilnikom.

Koncept serijske komunikacije je preprost. Preko serijskih vrat pošiljamo zaporedno po en

bit naenkrat. Čeprav je ta način počasnejši od vzporedne serijske komunikacije, ki

omogoča prenos celotnega bajta naenkrat, jo lahko uporabljamo na daljših razdaljah.

Omogoča nam zaporedni prenos ASCІІ znakov z uporabo treh linij, podatkovnega prenosa

in sprejema ter mase. Pomembne lastnosti so serijska hitrost, število podatkovnih bitov,

stop bit in paritetna bita.

Slika 43: Blokovni diagram


48

6 LABORATORIJSKI SLEDILNIK SONCU

Fotovoltaični krmilnik smo zgradili okoli LM3S8962 in eZ430-RF2500 mikrokrmilnikov,

kar prikazuje slika 44. Algoritem za dvoosno sledenje je implementiran na LM3S8962.

Izvaja pozicijsko regulacijo sledilnika, v odvisnosti od izbranega načina delovanja (solarni

algoritem oziroma s senzorji). Na sledilnik vpliva z krmilnim signalom, iz njega pa dobi

povratno informacijo o dejanskem položaju. Njegovo delovanje lahko spremljamo in

prilagajamo v realnem času, preko računalnika (PC) ali preko uporabniškega vmesnika.

eZ430-RF2500 pa uporabljamo za brezžično komunikacijo s solarnim modulom, iz

katerega prenašamo podatek o toku iz solarnega modula.

MikrokrmilnikLM3S8962

Uporabniški vmesnik

Svetlobni senzorji

APDS-9301

Fotovoltaični sledilnik

Dejanski položaj

Osvetljenost Sistem za zbiranje in nadzorovanje sončne

energije

tokPodatek o toku

Krmilni signalrežim, podatki

PC podatki

MikrokrmilnikeZ430-RF2500 Z RF povezavo

status

Slika 44: Model procesorskega okolja

Krmilnik še sestavlja gonilnik za motorje, ki služi kot ojačevalno vezje in povezovalna

plošča. Podrobneje smo jih opisali v poglavju načrtovanje električnih sklopov (6.1). V tem

poglavju prav tako opisujemo načrtovanje in namestitev svetlobnih senzorjev, s katerimi

zajemamo podatek o vpadnem kotu.

Za potrebe preizkusa solarnega krmilnika smo izdelali maketo sledilnika in navideznega

Sonca, kar je prikazano na sliki 45. Sledilnik in simulator Sonca sta zgrajena iz Lego


49

mindstorm gradnikov. Za premikanje sledilnega mehanizma uporabljamo Lego NXT

motor, ki vsebuje inkrementalni dajalnik. Na sledilni mehanizem pa smo namestili sistem

za zbiranje in nadzorovanje sončne energije ter dva para svetlobnih senzorjev. Prav tako je

na sledilniku nameščena končna naprava RF povezave in vezje za merjenje toka.

Na sliki 45 je prikazan končni izdelek in pisna ponazoritev posameznih sklopov. Z zeleno

barvo označujemo dele, ki sestavljajo fotovoltaični krmilnik. Oranžna barva označuje dele,

ki sestavljajo simulator Sonca, oziroma predstavljajo izvor svetlobe za preizkus sledenja s

senzorji. Z modro barvo pa uprizarjamo mesta, kjer se izvajajo meritve. Posamezni deli so

podrobneje opisani v naslednjih poglavjih.


50

RS-2 servo motor

Mehanizem za simuliranje sonca

RF dostopna točka

USB priključek za komunikacijo z računalnikom

Uporabniški vmesnik

Gonilnik za motorje

Vmesna plošča

LM3S8962

Svetlobni senzorji

Lego sledilnik zNXT motorjema

Led dioda

Meritev toka

RF končna naprava

Končna stikala

Slika 45: Končni rezultat


51

6.1 Načrtovanje električnih sklopov

6.1.1 Gonilnik za motorja

Za izdelavo gonilnika za motorje uporabljamo integrirano vezje DRV8412 z dvojnim

celotnim H-mostičem, proizvajalca Texas instrument. Pri načrtovanj izhajamo iz

shematskega primera, ki ga je podal proizvajalec v tehničnem opisu elementa.

Slika 46: Shematski primer

Med GVDD in maso so dodani blokirani keramični kondenzatorji. Dodali smo jih zato, da

nam proti masi kratko sklenejo visokofrekvenčne motnje. Za izmenične signale pomenijo

kratki stik. Iz istih razlogov so dodani na izhodih (PVDD). Ker bomo uporabljali stikalni

pretvorniki pri višji frekvenci od 10kHz, točneje 50kHz, smo uporabili blokirane

kondenzatorje vrednosti 100nF, brez dodatnih uporov.

Zaradi prehodnih tokov, ki so dosti višji od povprečnih, smo med VDD in maso namestili

kondenzatorje 47µF zraven 1µF kondenzatorjev, da zagotovimo konstantno napetost med

prehodi.


52

Za zaščito vezja pred kratim stikom, smo dodali na izhode zaščitne tuljave. Slednje

zagotovijo minimalno induktivnost v kratkem stiku in s tem zmanjšajo di/dt. Vrednost

njihove induktivnosti je načrtovana za napetosti do 50V in maksimalne tokove 6A.

Uporabili smo približek vrednosti in sicer tuljave 4,7µH/8,7A.

Za odpravo valovitosti izhodne napetosti iz H-mostičev se lahko dodajo še dodatne dušilke

in kondenzatorji, ki morajo biti v skladu s tokovnimi, napetostnimi in temperaturnimi

pogoji.

DRV841 vsebuje nastavljivo tokovno omejitveno in tokovno zaščitno vezje. Uporabili smo

tokovno zaščitno vezje. Na želeno raven smo ga nastavili z uporom R5, na sliki 47.

Izberemo ga tabelarno iz podatkov tabele, ki jih ponuja proizvajalec v tehničnem opisu

naprave. Ker naprava zmore kratkotrajno obremenitev 2×6A, smo nastavili prag tokovne

zaščite na 5,8A. Vrednost upora tako znaša 47kΩ.

Vhode PWM od A do B priklopimo na krmilnik. Po njih pripeljemo pulzno moduliran

signal, s katerim krmilimo polovične H-mostiče. Vhode RESET_AB in RESET_CD je

dobro med vklopom držati na nizkem nivoju, medtem ko morata biti med delovanjem na

visokem. Pina FAULT in OTV sta nizko napetostna izhoda. Ko sta oba na visokem nivoju

(logična 1) naprava normalno deluje. Če pa se temperatura poveča nad 125°C, se OTW

postavi na logično 0. FAULT pa se postavi na logično 0, kadar se naprava zaustavi zaradi

napak.

Za načrtovaje tiskanega vezja smo uporabil Altium designer. Izrisali smo malo razširjeno

shemo, ki ima dodane indikatorje in nekaj komponent za izbiro med načini delovanja.


53

Slika 47: Shema gonilnika za motorje Altum designer

Stikala S1 in S2 nam omogočajo, da hardversko resetiramo sitem. Dodali smo tudi letvico

P2, na kateri s prestavljanjem mostičkov izbiramo različne načine delovanja. Led dioda D1

se vklopi, ko je vezje pod napetostjo 12 V, D4 pa če deluje napetostni regulator 3,3V. Led

dioda D2 je indikator za OTW, D3 pa za FAULT.

Slika 48: Gonilnik za motorje (obe strani plošče)


54

6.1.2 Povezovalna plošča

Namen povezovalne plošče lahko razberemo že iz imena. Služi za povezavo med

procesorjema in senzorji. Prav tako vsebuje dodatne komponente, ki jih ne vsebuje

LM3S8962 razvojna plošča in jih potrebujemo za potrebe aplikacije.

Prva dodatna komponenta, ki smo jo dodali je baterija, ki je potrebna za napajanje

hibernacijskega modula. Povezana je z Vbat pinom na mikrokrmilniku.

Napajanje 12V dobimo iz stikalne pretvornika, potrebujemo pa še napetostni nivo (3,3V)

za napajanje senzorjev. Uporabili smo integrirani napetostni regulator iz družine

LD1117xx, ki ob ustreznem hlajenju zmore do 0,8A toka. Dodali smo mu tudi

kondenzatorje, ki jih je proizvajalec deklariral v specifikacijah.

Ker želimo opravljati z močnejšimi bremeni, smo dodali n-kanalne mosfet tranzistorje, ki

jih krmilimo z mikrokrmilnikom.

Dodali smo še šest konektorjev. Prva dva služita za povezavo s Stellaris LM3S8962

ploščo. Konektor P2 povezuje LM3S8962 z gonilnikom za motroje DRV8962. Potem sta

tu še dva konektorja, ki sta namenjena kumunikaciji in konektor za povezavo z MSP

mikrokrmilniko.

Vse te komponente smo ustrezno povezali. Ker vseh elementov nismo našli v že obstoječih

knjižnicah, jih je bilo potrebno narisati.

Slika 49: Shema povezovalne plošče


55

Ko smo končali z načrtovanjem in smo povezali vse shematske elemente, smo začeli z

načrtovanjem tiskanega vezja. Povezave smo povezali ročno v Altium designer in

prilagajali debeline povezav glede na napetostne in tokovne pogoje. Vezje, ki smo ga

narisali, smo nato tudi naredili. Končni produkt prikazuje spodnja slika.

Slika 50: Povezovalna plošča


56

6.1.3 Svetlobna senzorja

Meritev osvetljenosti izvajamo s pomočjo štirih APDS-9301 svetlobnih foto senzorjev, ki

vsak posebej pretvarjajo moč svetlobnega sevanja v 16-bitno digitalno izhodno vrednost.

Komunikacija s senzorji pa teče preko I2C povezave. Pri načrtovanju vezja, katerega smo

izrisali v Altium designer-ju, smo izhajali iz sheme, ki jo je podal proizvajalec v tehničnem

opisu elementa. Strojno delo s samimi senzorji ni zahtevno.

Naslov naprave določimo s pinom ADDR SEL, ki lahko ima tri različna stanja. Naslove

senzorjev bomo določevali programsko. Pin vsakega senzorja bomo povezali s pinom

mikrokrmilnika, katerega bomo definirali kot izhod. Zato imamo štiri dodatne linije.

Vsakemu senzorju je treba zagotoviti napajanje. Priporočljivo je dodati, med napajanje in

maso blizu senzorja, 0.1µF kondenzator za glajenje napetosti.

I2C povezava teče preko SDA in SCL linije, na katere povežemo senzorje kot prikazuje

slika 28. Na obe liniji, podatkovno in serijsko uro, smo dodali 'pull-up' upore. V primeru,

kadar je podatkovno vodilo prazno, potegnejo liniji v visoko stanje. Uporabili smo upora

vrednosti 10kΩ.

Maksimalno število vozlišč je omejeno s številom naslovov in maksimalno kapacitivnostjo

vodila 400pF, kar omejuje praktičnost komunikacije na nekaj metrov. Priporočljivo pa je

imeti kar se da kratke povezave.

Slika 51 prikazuje shemo dveh senzorjev, ki jih bomo namestili na sledilnik. Med seboj jih

povežemo preko konektorjev_6, konektor_8 pa služi za povezavo z mikrokrmilnikom.


57

Slika 51: Shema senzorjev

Na sliki 52 je prikazana končna oblika senzorjev. Med par APDS-9301 svetlobnih foto

senzorjev smo dodali oviro, s katero bomo lahko določili kot med izvorom in ravnino

senzorja.

Slika 52: Namestitev senzorjev na sledilniku


58

6.2 Implementacija algoritmov na LM3S8962

Za implementacijo programa krmilnika za fotovoltaični sledilnik Soncu, smo uporabili C

programski jezik in IAR razvojno orodje.

Oba sledilna algoritma tečeta na fotovoltaičnem krmilniku. Sam proces je v interakciji z

okoljem, kar je prikazano na Sliki 53. Prikazani so zunanji procesi (naprave, senzorji,

aktuatorji), ki neposredno vplivajo na delovanje programa.

Svetlobni senzor

oscilator

Inkrementalnidajalnik

PC

Dostopna točka

RF povezaveeZ430-RF2500

Operataer

NXT motor

Mikrokrmilnik

LM3S8962

dejanska osvetljitevVrednost toka

Dejanksi položaj Krmilni signal

sekundni takt

način

Način delovanja

podatki

podatki

Slika 53: Kontekstni diagram

Zunanje naprave so s tokovi podatkov neposredno povezane z mikrokrmilnikom, na

katerem teče program za sledenje Soncu. S svojimi vrednostmi vplivajo na delovanje

samega programa. Tok podatkov in posamezne akcije, ki se izvajajo, so prikazane na sliki

54.

Iz slike 54 je razvidno, da na delovanje regulacije najbolj vplivata proces 1, v katerem se, v

odvisnosti od vhodne ure, izvede izračun solarnih koordinat za določeno točko, in proces 2,

ki izvede komunikacijo s senzorji in obdela podatke, da so le ti primerni za regulacijo.

Proces 4 in 5 pa skrbita za komunikacijo z napravami in uporabnikom.

Posamezni procesi so podrobneje opisani v nadaljevanju v posameznih podpoglavjih.


59

0Kontrolni

proces

1Izračun solarnih

koordinat

staus

2Meritev

osvetljenosti

3Regulator

referenčni položaj referenčni položaj

dejanska osvetljitev

dejanski položaj

status

krmilni signal

5Uporabniški

vmesnik

operater4Komunikacijski

vmesnik

računalnik

solarnacelica

status

status režim

sekundnitakt

Slika 54: Diagram toka podatkov

Časovno zaporedje procesov določa kontrolni proces. Časovne lastnosti med posameznimi

procesi in dogodke, ki vplivajo na izvajanje, imamo prikazane na sliki 55. Sledijo si v

naslednjem vrstnem redu.

uporabnik

Izračun solarnih

koordinat

Meritevosvetljenosti

Solarni algoritemOnemogoči uporabniški vmesnik

Omogoči izračun solarnih koordinat

SenzorjiOnemogoči uporabniški vmesnik

Omogoči senzorj

Regulacija položaja

komunikacija

Ponovni izračunOnemogoči komunikacijo

Omogoči uporabniški vmesnikSprememba položaja

Omogoči regulacijoOnemogoči senzorje in

solarni algoritem

Sledilnik v položajuOnemogoči regulacio

Omogoči komunikacijo

Slika 55:Diagram prehajanja stanj


60

Na delovanje programa najprej vpliva uporabnik, ki določi izvor referenčnega položaja,

kar neposredno vpliva na regulacijo. Regulacija oziroma sledenje Soncu se tako izvaja na

dva različna načina. Pri prvem načinu preračunavamo referenčni položaj za določeno točko

na Zemlji v odvisnosti od časa. Kot izhod pa dobimo vpadni kot v stopinjah. Pri drugem

načinu pa referenčni položaj določa meritev osvetljenosti. Komunikacijski vmesnik, nam

omogoča spremljanje in spreminjanje vrednosti preko serijske komunikacije v realnem

času.

6.2.1 Izračun solarnih koordinat

Za dvoosno sledenje Soncu potrebujemo vrednosti azimuta in altitude (solarnih koordinat)

ob določenem časovnem trenutku.

Vrednost solarnih koordinat je neposredno odvisna od zemljepisne lege. Opisujeta jo sferni

koordinati zemljepisna širina (φ) in zemljepisna dolžina (λ), ki so opisane na strani 10.

Prav tako je potrebno določiti časovni pas v katerem se nahajamo. Kot primer, Maribor se

nahaja: +15° 39' 12" (zemljepisna dolžina), +46° 33' 39" (zemljepisna širina) in +1

(časovni pas). Zemljepisno širino in časovni pas predpostavljamo kot zahodno negativno,

zemljepisno širino pa kot južno negativno.

Naslednji pomemben podatek je ura realnega časa (RTC). Štetje sekundnih pulzov, se

izvaja v hibernate modulu (HIB). Kot izvor ure uporabljamo zunanji oscilator, ki je

priključen na vhod. Za pravilno delovanje ure je potrebno nastaviti register predhodnega

delilnika. Ta zunanji signal 32.768-kHz ustrezno deli tako, da dosežemo sekundne pulze za

števec ure realnega časa. Število sekundnih pulzov beleži RTC števec. Točno vrednost

števca lahko preberemo iz rtc_count registra.

// Omogočitev RTC

HibernateRTCEnable();

// Branje vredsnoti RTC registra

HibernateRTCGet();


61

START

Preberišt. tikov

Preračun ure

Izračundeklinacije (δ)

Inrektascenzija (γ)

Izračun azimuta in

altitude

STOP

Slika 56: Diagram poteka

Ko program vstopi v funkcijo za preračun leta, najprej prebere vrednost RTC registra v

hibernate modulu. Ta vrednost podaja število sekundnih pulzov, ki so se zgodili od

prednastavljene referenčne vrednosti. S pomočjo tega podatka preračunamo vrednost

sekund, minut, ur, dneva in leta. Pri preračunu leta je potrebno biti še posebej pozoren na

prestopna leta (stran 10).

Izračun prestopnega leta:

if (((pod->leto % 4) == 0) && (((pod->leto % 100) != 0) || ((pod->leto % 400) == 0))) prestopno = 1; else prestopno = 0;

Podatek o lokalnem času nam ne zadostuje, saj časovni pasi niso idealno razporejeni (slika

5). Njihove meje določajo predvsem politični razlogi. Zato je potrebno preračunati lokalni

solarni čas. Podajajo nam ga enačbe od (2.2) do (2.6), ki jih najdemo na straneh 9 in 10.


62

Sledi preračun vrednosti deklinacije (δ), ki podaja kot med sončnimi žarki in ravnino

ekvatorja. Preračunavamo jo za določen dan v letu. Vrednost preračunavamo z enačbo

(2.1).

Rektascenzija (γ) je druga nebesna koordinata zraven deklinacije, ki jo je potrebno

preračunati. Njeno vrednost povečujemo za vsake 4min za 1°. Kot referenco za izračun pa

uporabljamo lokalni solarni čas, ki smo ga predhodno izračunali.

S pomočjo teh podatkov lahko sedaj preračunamo azimut (enačba 2.8) in altitudo (enačba

2.9), ki podajata položaj sonca na nebu, za dano lokacijo ob določenem času. Ta dva

podatka nam sedaj služita kot referenca regulatorja za dvoprostosno sledenje soncu.

Podatke izračunamo s klicom funkcije (solpos(pdat);), ki nam preračunane vredsnoti

vrne v strukturi pdat.

6.2.2 Meritev osvetljenosti

Prenos podatkov med posameznim senzorjem in mikrokrmilnikom se izvaja preko I2C

serijske komunikacije. V inicializaciji I2C modul na mikrokrmilniku definiramo kot

gospodarja, APDS-9301 svetlobni foto senzor pa kot sužnja. Hitrost nastavimo na

400Kbps s 7-bitnim naslovnim načinom. Pine smo definiratli kot (open-drain)

obojestranski liniji. Serijsko podatkovno linijo (SDA) in serijsko uro (SCL).

//nastavitev hitrosi -true pomeni komunikacijo gospodar/suženj z 400 kbps

I2CMasterInitExpClk(I2C0_MASTER_BASE, SysCtlClockGet(), true);

Pred branjem je potrebno vsak senzor programsko prižgati, kar storimo s postavitvijo

osmega bita v kontrolnem registru senzorja. Podatek o izmerjeni količini v senzorju je

16biten in je shranjen v dveh 8bitnih registrih, zato branje ponovimo dvakrat. Vsak 8bitni

podatkovni register preberemo posebej, nato pa programsko sestavimo podatek. Pri

komunikaciji s senzorji smo izhajali iz protokola za pisanje in branje na sužnja, ki sta

prikazana na sliki 29 in 30. Sledi primer kode v C programskem jeziku za branje prvega

osem bitnega podatka. Najprej je potrebno določiti naslov in sužnjev register, iz katerega

želimo brati.

//določimo naslov sužnja

I2CMasterSlaveAddrSet(I2C0_MASTER_BASE, 0x49, false);

//Izberemo register prvega 8 bitnega podatka

I2CMasterDataPut(I2C0_MASTER_BASE, 0x8C);

//pošiljanje gospodarja sužnju

I2CMasterControl(I2C0_MASTER_BASE, I2C_MASTER_CMD_SINGLE_SEND);

In nato preberemo 8 bitno vrednost, ki se nahaja v registru sužnja.


63

//ponovno določimo naslov sužnja

I2CMasterSlaveAddrSet(I2C0_MASTER_BASE, 0x49, true);

// pošiljanje gospodarja sužnju

I2CMasterControl(I2C0_MASTER_BASE, I2C_MASTER_CMD_SINGLE_SEND);

// gospodarja nastavimo, da posluša

I2CMasterControl(I2C0_MASTER_BASE, I2C_MASTER_CMD_SINGLE_RECEIVE);

while(I2CMasterBusy(I2C0_MASTER_BASE)) // zakasnitev

// barnje vredsnoti prejetega podatka iz sužnja

ulreceiveI2C_low = I2CMasterDataGet(I2C0_MASTER_BASE);

Primer združevanje dveh prebranih osem bitnih podatkov v eno 16 birtno vrednost pa

prikazuje nalednji programski primer:

ulreceiveI2C_low |= (ulreceiveI2C_high<<8);

APDS-9301 senzor vsebuje samo tri fiksne naslove, ki jih lahko določamo z ADDR_SEL

pinom na senzorju. Komuniciramo s štirimi senzorji, medtem ko imamo samo tri naslove.

To postorimo tako, da vedno kličemo isti naslov. Pred začetkom komunikacije pa

posameznemu senzorju, s katerim želimo komunicirati, postavimo ADDR_SEL v visoko

stanje in mu s tem določimo naslov. Eno branje vseh štirih senzorjev je prikazano na sliki

57. Prva dva signala označujeta serijski podatkovni kanal in uro, ostali štirje pa

omogočitveni signal posameznega senzorja.

Slika 57: I2C komunikacija med gospodarjem in sužnji

6.2.3 Regulator

V kodi imamo implementiran dva PD regulatorja, za vsako os po enega, ki se izvajata v

1ms intervalu. Periodičnost izvajanja intervala zagotovimo tako, da se regulacijaka zanka


64

izvaja v časovno prekinitveni funkciji. Za generiranje prekinitve uporabljamo 16 bitni

periodični časovnik.

TimerConfigure(TIMER0_BASE,(TIMER_CFG_16_BIT_PAIR|TIMER_CFG_A_PERIODIC));

1ms periodo nastavimo z vpisom vrednosti 50000 števcu časovnika, do katere šteje s

frekvenco 50MHz.

TimerLoadSet(TIMER0_BASE, TIMER_A , 50000);

Pri regulaciji s solarnim algoritmom smo uporabili PID regulator. V kodo smo

implementirali PD regulator, medtem ko nam I del regulatorja pri pozicijski regulaciji

določa vrednost kvadraturnega enkoderja. Vrednosti P in D dela regulatorja smo nastavili

eksperimentalno. Referenčni položaj za vsak regulator dobimo iz podatkov o azimutu in

altitude. Dejanski položaj pa zajemamo s kvadraturni enkoderjem.

ϕ

Tds

Ku

- -

ref

Slika 58: Regulacijsko shema (solarni algoritem)

Regulator tudi histerezno vklapljamo oziroma izklapljamo. Deluje dokler ni regulacijski

pogrešek znotraj želenih mej. Vključimo pa se ponovno, ko regulacijski pogrešek preseže

maksimalno nastavljeno vrednost.

Za potrebe regulacije položaja s senzorji smo uporabili preprost P regulator. Izhodna

veličina je odvisna od diferencialne razlike enega para senzorjev in ojačenja. Vrednost

ojačenja smo določili eksperimentalno s pomočjo aplikacije, ki smo jo izdelali v

LabVIEW.

S1

Ku

-

S2

Slika 59: Regulacijska shema (senzorji)


65

En motor krmilimo z dvema PŠM signaloma, katerega ojačimo s H-mostiči. Zato nas

zanima razmerje časa odprtja posamezne veje za določen časovni interval. Tako moramo

povprečno napetost u (slika 60) iz regulatorja prikazati, kot razmerje med vejama H-

mostiča na časovni interval T. T1 in T2 pa opisujeta čas odprtja posamezne veje H-

mostiča. To razmerje opisuje enačba 7.1.

Prav tako iz slike 60 vidimo, da je prevajalno razmerje drugega polovičnega H-mostiča

invertirana vrednost prvega. Zato bomo prevajalno razmerje (δ) izrazili za čas T1, kar

opisujeta enačbi (7.2) in (7.3).

Če enačbe (7.2) in (7.3) vstavimo v enačbo (7.1), dobimo enačbo (7.4) in če pokrajšamo T,

pridemo do enačbe (7.5), ki opisuje izhod iz regulatorja (u) v odvisnosti od delovnega cikla

in maksimalne napetosti na motorjih.

Prevajalno razmeje PŠM signala, oziroma čas odprtja prvega polovičnega H mostiča

podaja enačba 7.5.

T1

T2

Tu

+U

-U

Slika 60: Povprečna vrednost

(7.1)

(7.2)

( ) (7.3)

( ) (7.4)

( ( )) ( ) (7.5)


66

(

) (7.6)

Sledeči del programa prikazuje implementirano enačbo (7.6) v c programskem jeziku.

Celotna enačba (7.6) je še pomnožena z maksimalno vrednostjo prevajalnega razmerja.

p_razmerje = (int)(prevajalo_max*(0.5*((u/U) + 1.0)));

6.2.3.1 Kvadraturni enkoder

Podatke o položaju reguliranega mehanizma nam daje inkrementalni dajalnik, ki je fizično

nameščen na motorjih. Vrednosti nato beležimo s periferialnim kvadaturnim enkoderjem,

nameščenim v mikrokrmilniku. Zabeležena vrednost pa nam podaja dejanski položaj

reguliranega mehanizma. Za našo aplikacijo potrebujemo oba modula kvadraturnega

enkoderja, ker želimo beležiti položaj na obeh motorjih. Želimo karseda dobro resolucijo,

zato imamo definirano osveževanje pozicijskega števca z obema signaloma (PhA in PhB).

Ker enkoder ne daje indeksnega pulza, smo ga nastavili tako da se ponastavi, ko doseže

nastavljeno maksimalno vrednost pozicijskega števca. To vrednost smo nastavili na število

pulzov, ki jih enkoder doseže, ko se zavrti za 360 stopinj. Pri inicializaciji je potrebno

nastaviti pine kot vhode za kvadraturni enkoder. Spodnja programska primera prikazujeta

konfiguracijo QEI modula in branje vrednosti položaja iz registra.

//nastavitev enkoderja

QEIConfigure(QEI0_BASE,(QEI_CONFIG_CAPTURE_A_B|QEI_CONFIG_NO_RESET

|QEI_CONFIG_QUADRATURE|QEI_CONFIG_SWAP), 26000);

//branje vrednsoti enkoderja QEIPositionGet(QEI0_BASE);

6.2.3.2 Krmilni signal

Ker bomo motorja krmilili s H mostičem potrebujemo 4 PŠM signale. Po dva z isto

frekvenco in delovnim ciklom za posamezen motor. Od tega mora biti eden izmed signalov

posameznega PŠM bloka invertiran, da zadostimo potrebam za krmiljenje s H-mostičem.

Slika 61 prikazuje obliko pwm signala za krmiljenje enega motorja.


67

Slika 61: Izhodni pšm signal

Uporabili smo dva PŠM generatorja za vsak motor posebej. Vsak PŠM generator ima dva

izhodna signala z isto frekvenco in nastavljivima delovnima cikloma.

Slika 62: Primer generiranja PŠM-a v UP/DOWN načinu

Za generiranje dveh PŠM signalov za krmiljenje H-mostičev je najprimernejši UP/DOWN

način delovanja časovnika (slika 62), saj sta tako signala sredinsko sinhronizirana med

seboj. PŠM deluje na osnovi sistemske ure, ki jo ustrezno delimo. Ta vrednost (load), ki jo

programsko določimo, nam je osnova in je maksimalna vrednost (load) periode časovnika

ter je enaka frekvenci izhodnega signala. S programskim spreminjanjem vrednosti

primerjalnikov (comp A/B) v mejah, lahko sedaj nastavljamo vrednost posameznega PŠM

signala, kar se odraža v spreminjanju delovnega cikla. Prav tako pa je še potrebno izhodni

kontroli blok nastaviti, da invertira signal primerjalnika B. Izhodni PŠM signal lahko sedaj

spreminjamo tako, da oba primerjalnika nastavimo na isto vrednost.

// konfiguracija pwm modula

PWMGenConfigure(PWM_BASE,PWM_GEN_0,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_S

YNC);

//Nastavimo periodo na 50kHz ( 50MHz/1000)

PWMGenPeriodSet(PWM_BASE, PWM_GEN_0,1000);

//Zamenjava polaritete

PWMOutputInvert(PWM_BASE, PWM_OUT_0_BIT,true);


68

//Nastavitev primerjalnikov

PWMPulseWidthSet(PWM_BASE, PWM_OUT_0, p_razmerje);

PWMPulseWidthSet(PWM_BASE, PWM_OUT_1, p_razmerje);

6.2.4 Uporabniški vmesnik

S pomočjo uporabniškega vmesnika lahko uporabnik spremlja najpomembnejše vrednosti

in vpliva na delovanje programa. Sestavljajo ga OLED disolay in tipke, ki so nameščene na

sami razvojni plošči. Za izpis uporabljamo že napisano funkcijo proizvajalca, s katero

lahko direktno izpisujemo vrednosti. Pred pričetkom uporabe funkcije je potrebna

predhodna konfiguracija, v kateri mu nastavimo frekvenco in omogočimo pine.

Primer izpisa števila:

usprintf((char*)buffer, "%5d",senzor->svetlobni_0);

RIT128x96x4StringDraw((const char *)buffer, 24, 24, 15);

Tipke s pomočjo katerih spreminjamo delovanje programa so definirane kot GPIO vhod.

6.2.5 Komunikacijski vmesnik

Za komunikacijo z računalnikom in MSP 430 uporabljamo asinhrono serijsko

komunikacijo. Ker komuniciramo z dvema različnima napravama uporabljamo dva

univerzalno asinhrona sprejemno/oddajna (UART) modula. Izvajata nam paralelne v

zaporedno oziroma zaporedne v paralelno, pretvorbo podatkov. Oblike paketov podatkov

za obe napravi sta enaki. Prenašamo jih v nereguliranih intervalih, ki jim rečemo bitni tok.

Paket podatkov nam sestavlja začetni (start) bita, 8 bitni podatek in končni (stop) bit.

Paritetnega bita ne uporabljamo.

Slika 63: UART paket podatkov

// Nastavitev uart modula za komunikacijo z računalnikom

UARTConfigSetExpClk(UART1_BASE, SysCtlClockGet(), 115200,

(UART_CONFIG_WLEN_8 | UART_CONFIG_STOP_ONE | UART_CONFIG_PAR_NONE));

Različna pa je baundna stopnja signaliziranja, ki določa število sprememb stanja

prenašalnega signala na liniji. Oziroma gre za hitrost, ki podaja število podsatkovnh bitov,

8podatkobnih bitov start stop

1

0


69

v eni sekundi. Nastavljeno imamo na 115.2 Kbps za komunikacijo z računalnikom in

9600bps za MSP. Efektivna hitrost podatkov je nižja, zaradi vključitve dodatnih bitov, kot

so paritetni bit, start bit in stop bit.

Z eZ430-RF2500 napravo komuniciramo preko prvega UART modula, preko katerega

posredno spremljamo vrednosti toka, ki ga proizvaja solarni panel. Komunikaciji z

računalnikom, kjer uporabljamo drugi UART modul, pa uporabljamo za prenašanje

vrednosti parametrov. Tako lahko na računalniku preko grafičnega vmesnika, spremljamo

delovanje mehanizma in nastavljamo vrednosti določenih parametrov. Podatki, ki jih

prejemamo se nam vpisuje v prejemni FIFO register.

Iz njega jih beremo s funkcijo: UARTCharGetNonBlocking(UART1_BASE);


70

6.3 Sistem za zbiranje energije in eZ430-RF2500

Strojna oprema za: meritev toka, prenos podatkov preko RF omrežja, posredovanje

podatkov krmilniku in simulacijo sonca, nam zagotavljata dve eZ430-RF2500 razvojni

plošči (slika 64). Poimenovani sta dostopna točka in končna naprava.

Na obeh napravah nam teče Texas Instruments SempliciTI brezžični protokol, s pomočjo

katerega vzpostavljamo malo preprosto brezžično RF omrežje. Preko njega prenašamo

vrednost o toku, ki ga merimo na izhodnih sponkah solarnega modula nameščenem na

sledilniku. Solarni modul je tokovni izvor, meritev toka pa nam služi za indikacija količine

pretvorjene energije.

Dostopna točka

(eZ430-RF2500)

Končna naprava

(eZ430-RF2500)

Po

dat

ki

Meritev toka (A/D)

Na solarniKrmilnik (UART)

Simulacija Sonca (PŠM)

Slika 64: Tok podatkov med končno napravo in dostopno točko

Meritev toka se izvaja na končni napravi. Izvajamo jo tako, da spremljamo padec napetosti

na uporu, ki je vezan v serijo s solarnim modulom. Ker smo želeli povzročiti čim manjši

vpliv na zbiranje energije smo uporabili upor 6,8koma. Zato je potrebno signal preden ga

pripeljemo na A/D pretvornik ojačiti. Kar storimo s preprostim operacijskim

ojačevalnikom. Po končani 10 bitni A/D pretvorbi mikrokrmilnik podatek o izhodnem toku

iz solarnega modula pošlje preko RF povezave.


71

Dostopna točka, s katero komunicira solarni krmilnik preko UART serijske komunikacije,

v osnovi skrbi za komuniciranje s končno napravo in prepošiljanjem podatkov. Zraven

Sempliciti-ja na mikokrmilniku še teče program za premikanje navideznega sonca, ki ga

uprizarja LED dioda. Led diodo premikamo s RS-2 modelcraft servo motorjem, ki ga

krmilimo s pomočjo PŠM signala, saj je njegov položaj neposredno odvisen od širine

pulza. Za generiranje PŠM signala uporabljamo časovnik TIMER_B, katerega frekvenco

nastavimo na 50Hz. Vrednost PŠM signala pa spreminjamo v mejah v odvisnosti od časa.

Sledi preprost program za spreminjanje širine pulznega signala, s katerim premikamo servo

motor.

count++;

if(count == COUNT) // časovna zakasnitev

if((i< SERVO_MAX) && (servo_flag==0)) //premakni motor naprej

i++;

TBCCR1 = i; //Vrednsot števca za PŠM

else servo_flag=1;

if((i> SERVO_MIN )&&(servo_flag==1)) //premakni motor nazaj

i--;

TBCCR1 = i; //Vrednsot števca za PŠM

else servo_flag=0;

count=0;


72

6.4 Sledilni mehanizem

Za preizkus krmilnika za fotovoltaični sledilnik smo zgradili preprost sledilni mehanizem.

Uporabljamo komponente iz Lego NXT Mindstorm seta, in sicer Lego Technic gradnike

ter dva NXT motorja. Mehanizem smo zgradili tako, da se lahko giblje za 250° okoli x in

90° okoli y osi. Za gibanje okoli x osi skrbi motor M1, za gibanje okoli y osi pa motor M2.

X

Y

M2

M1

Slika 65: Sledilni mehanizem

Iz slike 65 je razvidno, da je med izhodnim gonilom NXT motorja in vrhom mehanizma,

zaradi potrebe po nižjih hitrostih, dodana še dodatna redukcija s prestavnim razmerjem

1:35.

S spremembo prestavnega razmerja pa se posledično spremeni tudi resolucija

inkrementalnega dajalnika. Vemo, da je razmerje med motorjem in inkrementalnim

dajalnikom 10:32. Ker smo dodali dodatne zobnike in s tem spremenili prestavno razmerje

med motorjem in vrhom je potrebno ponovno preračunati resolucijo na obrat. Ta je sedaj

25 200 pulzov/obrat, kar pomeni, da dobimo 70 pulzov za 1°.

Na sledilnik smo še namestil sistem za zbiranje in nadzorovanje sončne energije, svetlobne

senzorje in končna stikala.


73

7 LABVIEW

Za potrebe nastavljanja parametrov regulatorja in opazovanje signalov, smo izdelali z

programom LabVIEW uporabniški vmesnik. Ta komunicira preko serijske komunikacije z

mikrokrmilnikom in omogoča spremljanje in nastavljanje vrednosti v realnem času. Za

potrebe aplikacije smo naredili tri različne čelne plošče. Na prvi (slika 66) je možno

nastaviti obliko serijske komunikacije, da je ta kompatibilna z mikrokrmilnikovim

serijskim vmesnikom. Nastavimo jo na 115.2 Kbps, 8 bitni podatkovni prenos, brez

paritetnega bita in s končnim (stop) bitom. Možno pa je tudi nastavljati posamezne

parametre. Tako lahko nastavljamo posamezne vrednosti za regulacijo, izbiramo med

posameznimi režimi delovanja, nastavljamo želeni položaj in PŠM signal. Prav tako pa

lahko opazujemo regulacijska pogreška in izhoda iz regulatorjev.

Slika 66: Glavna čelna plošča

Druga čelna plošča, ki je na sliki 67, je namenjena za preizkušanje delovanja sledenja s

solarnim algoritmom. Vrednost koordinat se spreminja v odvisnosti od časa. Tako imamo

možnost nastavljanja čas v urah, minutah in sekundah in število dneva v letu. Opazujemo

lahko preračunano vednost, regulacijsko odstopanje in izhod iz regulatorja za obe osi.


74

Slika 67: Čelna plošča za spremljanje solarnega algoritma

Na sliki 68 pa lahko opazujemo delovanje regulatorja pri sledenju s senzorji. Opazujemo

lahko regulacijski pogrešek, izhod iz regulatorja in izmerjene vrednosti posameznih

senzorjev in njihovih parov.

Slika 68: Čelna plošča za spremljanje regulacije s senzorji


75

8 EKSPERIMENTALNI REZULTATI

Opravili smo časovno analizo regulatorja pri sledenju soncu s senzorji. Pri tem načinu

uporabljamo P regulator, na vhod katerega pripeljemo razliko vrednosti enega para

senzorjev. Za dvoosno sledenje uporabljamo dva regulatorja in štiri senzorje. Branje

senzorjem se nam izvaja zunaj časovne prekinitve za regulator, kar pomeni da procesi niso

med seboj časovno sinhronizirani. Regulacijska prekinitev, v kateri se izvede regulacija in

prilagoditev parametrov se nam izvaja v časovni intervalu 1ms, kar tudi prikazuje slika 70.

Čas, v katerem izračuna regulator vrednost, je enak 56μs in ga prikazuje slika 71.

Ugotovili smo, da bi bilo potrebno za doseganje boljših rezultatov, imeti procese bolje

časovno sinhronizirane. To ugotovitev dokazuje slika 74, na kateri je razviden interval med

meritvami vseh štirih senzorjev, ki je enak 22,16ms in intervalom izvajanja regulacije

(rumena barva). Razvidno je, da se regulacijska zanka izvaja pogosteje, kot bi bilo

potrebno. Z upoštevanjem rezultatov meritev, ki smo jih opravili, lahko določimo

pravilnejši vrstni red in sinhronizacijo, kot prikazuje slika 69.

errorS1 REGS2 S3 S4

5ms

1,82ms 56μs

1,876ms

3,124ms

Prila

godi

tev i

zhod

a

Slika 69: Časovna prekinitev

Ob sprožitvi prekinitve bi se morale najprej prenesti vrednosti iz svetlobnih senzorjev S1,

S2, S3 in S4, za kar potrebujemo 1,82ms (slika 72). Sledi preračun diferencialne razlike

(error) med posameznima paroma senzorjev, ki je želena vrednost na vhodu regulatorja in

prilagoditev krmilnega signala za potrebe aplikacije, za kar potrebujemo 56μs (slika 71).


76

Vidimo, da se meritve in izračuni nove vrednosti krmilnega signala izvedejo v 1,876ms.

Zato bi bilo potrebno prekinitev nastaviti na najmanj 5ms interval. V tem primeru nam

ostane 3,124ms za izvajanje ostalih funkcij. Ker pa pri našem algoritmu ni poudarek na

hitrosti, bi bila priporočljiva nastavitev prekinitve za regulacijo na 20ms. S tem bi imeli

tudi več časa za opravljanje ostalih funkcij.

Slika 70: Interval izvajanja prekinitev

Slika 71: Čas preračuna regulatorja


77

Slika 72: Branje prvega in zadnjega senzorja

Slika 73: Čas branja enega senzorja

Slika 74: Interval branja senzorjev


78

9 SKLEP

Cilje, ki smo si jih zadali, nam je tudi uspelo realizirati. Prav tako pa smo prišli do

spoznanja, da imata oba načina svoje prednosti in slabosti. Tako bi lahko naš sledilni

algoritem posodobili in s tem povečali efektivno izhodno moč.

Prva izmed rešitev bi bila kombinacija obeh načinov sledenja, saj bi s tem združili najbolše

lastnosti. Slabost sledenja s solarnem algoritmom je predvsem v oblačnih dneh, ko se

sončna svetloba lomi v oblakih in vpadni kot sončnih žarkov ni direkten. Medtem ko nam

sledenje s senzorji omogoča določitev točke, z največjim energetskim potencialom.

Sledenje s senzorji se slabo izkaže pri hitrih spremembah (delno oblačno vreme in močen

veter), kjer sledilnik skuša vseskozi slediti točki z najvišjim potencialom, kar pa se odraža

v manjših efektivni moči na izhodu sistema.

Izvoru energije bi lahko sledili tudi samo po eni osi, medtem ko bi bila druga os v fiksnem

položaju. Ta izboljšava bi lahko prišla prav v zimskih mesecih, ko je sonce nižje na

horizontu in je zaradi tega količina sončnega obsevanja manjša.

Oba sledilna algoritma smo preizkusili na maketi sledilnika, ki smo ga izdelali v ta namen.

Ker pa se določene prednosti oziroma slabosti posameznega algoritma pokažejo šele pri

testiranju na daljšem obdobju, bi bil naslednji korak preizkus regulacije na realnem

sistemu. Tako nam je ostalo, kar nekaj odprtih vprašanj in iztočnic za nadaljnjo delo,

predvsem glede energetske učinkovitosti posameznega načina sledenja.

Med preizkušanjem pa smo naleteli tudi na težave, ki pa smo jih uspeli rešiti. Za

premikanje sledilnega mehanizma smo uporabili Lego NXT motorje. Težava je nastala, pri

uporabi inkrementalnega dajalnika, ki se nahaja v skupnem ohišju s servo motorjem. Daje

nam dejansko vrednost položaja, ki je pa ni bilo mogoče natančno določiti zaradi vpliva

motenj. Vzrok je neustrezne zaščite pred medsebojnimi vplivi med motorjem in

inkrementalnim dajalnikom. Zato se je inducirana napetost na navitju motorja odražala v

signalu inkrementalnega dajalnika.


79

Prva izmed rešitev bi bila ozemljitev motorja, kar pa mehansko ni bilo mogoče. Zato smo

visokofrekvenčne motnje na signalnih žica iz inkrementalnega dajalnika kratko sklenili

proti masi z dodatnimi kondenzatorji.

Motnje pa so se nam prenašale tudi preko mase, zaradi česar smo zmanjšali frekvenco

PŠM signala z 250kHz na 50kHz in na izhode iz gonilnika za motorje dodali dodatne

tuljave in kondenzatorje. V serijo smo vezali tuljave vrednosti 680µH, s čimer smo

zmanjšali hitrost spreminjanja toka. Z dodatnimi 10nF kondenzatorji, ki smo jih vezali

proti masi, pa zmanjšali visokofrekvenčne motenje.

Prav tako so se nam motnje širile preko žic. Ta pojav smo odpravili z zamenjavo

obstoječih kablov s kabli z opletom, katerega smo vezali na maso.

Naslednja posodobitev za odpravo moten je bila, da smo vsak napetostni porabnik vezali v

svoj krog, ki je izhajal is skupne točke za maso in napetostnega vira. S tem smo zmanjšali

vpliv upornosti žic oziroma povezav.


80

10 VIRI, LITERATURA

[1] TI Stellaris ARM Cortex M3. Dostopno na: http://www.ti.com/lit/ug/spmu032b/spmu032b.pdf

[10.5.2011, 12.15]

[2] eZ430-RF2500-SEH Solar Energy HarvestingDevelopment Tool. Dostopno na:

http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-rf2500-seh.htmln [10.5.2011, 12.15]

[3] Dual Full Bridge PWM Motor Driver. Dostopno na:

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/drv8412.pdf [10.5.2011, 12.15]

[4] Lego mindstorms nxt. Dostopno na: http://mindstorms.lego.com/en-

us/support/files/default.aspx [10.5.2011, 12.15]

[5] Podatki o obsevanju krajev v Sloveniji. Dostopno na:

http://www.tep.si/sites/default/files/sevanje_tabele.pdf [11.5.2011, 11.55]

[6] University of Oragon solar radiation monitoring laboratory. Dostopno na:

http://solardat.uoregon.edu/index.html [17.5.2011]

[7] Gibanje zemlje. Dostopno na: http://sl.wikipedia.org/wiki/Gibanje_Zemlje [22.8.2011]

[8] Ekliptika. Dostopno na: http://sl.wikipedia.org/wiki/Ekliptika [22.8.2012]

[9] Časovni pasi. Dostopno na: http://sl.wikipedia.org/wiki/%C4%8Casovni_pas

[22.8.2011]

[10] Rektascenzija. Dostopno na: http://sl.wikipedia.org/wiki/Rektascenzija [22.8.2011]

[11] Aleš Hace, "Programsko inženirstvo za sisteme vodenja", predavanja, smer

elektrotehnika na Fakolteti za elektrotehniko računalništvo in informatiko (2012)

[12] Stellaris LM3S8962 Microcontroller. Dostopno na:

http://www.ti.com/lit/ds/spms001g/spms001g.pdf [13.9.2012]

[13] eZ430-RF2500-SEH Solar Energy Harvesting Development Tool. Dostono na :

http://www.ti.com/lit/ug/slau273c/slau273c.pdf [12.9.2012]

[14] ADPS-9301 svetlobni foto senzor. Dostopno na:

http://www.ti.com/lit/ug/slau273c/slau273c.pdf [12.9.2012]

http://www.ti.com/lit/ug/spmu032b/spmu032b.pdf

http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-rf2500-seh.htmln

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/drv8412.pdf

http://mindstorms.lego.com/en-us/support/files/default.aspx

http://mindstorms.lego.com/en-us/support/files/default.aspx

http://www.tep.si/sites/default/files/sevanje_tabele.pdf

http://solardat.uoregon.edu/index.html

http://sl.wikipedia.org/wiki/Gibanje_Zemlje

http://sl.wikipedia.org/wiki/Ekliptika


http://sl.wikipedia.org/wiki/Rektascenzija

http://www.ti.com/lit/ds/spms001g/spms001g.pdf

http://www.ti.com/lit/ug/slau273c/slau273c.pdf

http://www.ti.com/lit/ug/slau273c/slau273c.pdf


81

[15] Solar radiation. Dostopno na:

http://www.eecis.udel.edu/~honsberg/Eleg620/02_Solar_radiation.pdf [10.9.2012]

[16] I2C protokol. Dostopno na: http//www.cs.unc.edu/Research/stc/FAQs/Interfaces/I2C-

AN10216_1.pdf [10.9.2012]

http://www.eecis.udel.edu/~honsberg/Eleg620/02_Solar_radiation.pdf


82

11 PRILOGE

11.1 Naslov študenta

Ime in priimek: Anže Hohnjec

Naslov: Bistrica ob Sotli 10

Pošta: 3256 Bistrica ob Sotli, Slovenija

e-mail študenta: [email protected]

11.2 Kratek življenjepis

Rodil sem se 27.5.1989 v Celju. Osnovno šolo sem obiskoval v Bistrici ob Sotli. Zaradi

zanimanja za elektroniko sem šolanje nadaljeval v Celju, na srednji šoli za elektrotehniko.

Po končani srednji šoli pa sem nadaljeval s šolanjem na fakulteti za elektrotehniko,

računalništvo in informatiko na Univerzi v Mariboru.

mailto:[email protected]


83


84


85

Documents

KRMILNIK ZA FOTOVOLTAIČNI SLEDILNIK SONCU · 2017. 11. 28. · azimuta (AZ)) ... Začetki fotovoltaike segajo že več kot 160 let v preteklost, ko je mlad francoski fizik Alexandre