Notlar..

320volt / Mikrodenetleyici Projeleri/

PIC16F877 ile Güneş Paneli Kontrolü

Mikrodenetleyici Projeleri, blog arşivinde PIC16F877 ILE GÜNEŞ PANELI KONTROLÜ konusu "güneş paneli kontrolü* güneş paneli nedir* güneş paneli yapımı* güneş panelli ev* microchip pic projeleri* PIC16F877* " ile etiketlendi

Yapmış olduğumuz PİC kontrollü güneş paneli hızla yaygınlaşmakta olan güneş enerjili sistemlerden en yüksek enerji üretilmesini sağlaması açısından önem taşıyan bir devredir. Aslında bu devre güneş enerjisinden çok mikro kontrolör ağırlıklıdır çünkü her geçen gün mikro kontrolörler hayatımızın vazgeçilmezleri arsına girmektedir. En basitinden bir çamaşır makinesini incelersek bir asenkron motoru kontrol eden mikro kontrolör işimizi kolaylaştırmakla kalmayıp aynı zamanda zamandan, sudan, enerjiden, deterjandan… tasaruf etmiş oluruz.

Hazırlayanlar:Mete ACAR ve Taylan ŞENDUR

Bu devreyi aynı zamanda uydu konum ayarında yada odaklama gerektiren yerlerde modifiye edilerek kullanılabilir.

Devremizin çalışma mantığını kısaca özetleyecek olursak: Program ilk aşladığın da güneş paneli dik konumda bulunmaktadır. A motoru kendi ekseni etrafında 360 dereceyi 48 adımda 7.5 derece hassasiyetle tamamlayarak her adımda panelin üretmiş olduğu gerilimleri pic’in A/D girişine gönderir. Bu arada güneş panelinin hangi konumda ve hangi gerilim seviyesinde olduğunu sürekli olarak LCD den takip edebiliriz.

Pic her adımdaki gerilimlerden en yüksek olanını hafızasında tutar daha sonra en yüksek gerilim değerindeki adıma mantıklı olarak hangi yönden yakın ise o yönden dönerek ulaşır. Daha sonra B motoru 180 dereceyi 24 adımda 7.5 derece hassasiyetle tarayarak en yüksek gerilim değerine geri döner.15 dakikalık bir gecikmeden sonra B motoru paneli dikey konumdaki ilk haline getirir ve program tekrar yeniden başlar ki güneşin konumu yeniden tayin edilmeye çalışılır.

Mikro kontrolörler her geçen gün daha fazla alanda kullanılarak hayatımızda her yerde kullanılmaktadır. Daha kolay ve ucuz olarak çıkmaktadır. Bizde devremizde Micro Chip firmasının üretmiş olduğu Pic16f877 serisi bir entegre kullandık. Bu entegrenin bize sağlamış olduğu kolaylıkları sıralarsak başta yaygın ucuz ve kullanım kolaylığı olmak üzer 33 adet çıkış girişi olan ve Analog Dijital dönüştürücüsü olan 8kB program belleği sahip mükemmel bir entegredir.

PIC Serisi mikroişlemciler MICROCHIP firması tarafından geliştirilmiş ve üretim amacı: Çok fonksiyonlu logic uygulamalarının hızlı ve ucuz bir Mikroişlemci ile yazılım yoluyla karşılanmasıdır.

. İlk olarak 1994 yılında 16 bitlik ve 32 bitlik büyük işlemcilerin giriş ve çıkışlarındaki yükü azaltmak ve denetlemek amacıyla çok hızlı ve ucuz bir çözüme ihtiyaç duyulduğu için geliştirilmiştir.

PIC serisi tüm işlemciler herhangi bir ek bellek veya giriş/çıkış elemanı gerektirmeden sadece 2 adet kondansatör, 1 adet direnç ve bir kristal ile çalıştırılabilmektedir. Tek bacaktan 40 mA akım çekilebilmekte ve entegre toplamı olarak 150 mA akım akıtma kapasitesine sahiptir. Entegrenin 4 Mhz osilator frekansında çektiği akım çalışırken 2 mA stand-by durumunda ise 20uA kadardır.

PIC 16F877′nin fiyatının 2.5 USD$ civarında olduğu düşünülürse bu işlemcinin
avantajı kolayca anlaşılır. 16F877′nin minimum konfigürasyonlu bir devre şeması ve de 33 adet veri giriş-çıkışlarını sağlayan portları detaylı bir şekilde açıklayalım.

PIC16F877′ NİN MİNİMUM DONANIMLI KONFİGÜRASYONU

PIC16F877 portlarının fonksiyonları;

PIC16F877′nin tüm portları her biri bağımsız olarak sayısal giriş veya çıkış olarak kullanılabilme imkanı vermektedir. Bu portlar kendi aralarında beş ana guruba ayrılmaktadır. (PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE) Şimdi bu portları inceleyelim.

PORTA: Bu port RA0, RA1, RA2, RA3, RA4, RA5 olmak üzere 6 bitliktir. Bu bitler analog / sayısal çevirici olarak konfigüre edilebilmektedir.

PORTB: RB0, RB1, RB2, RB3, RB4, RB5, RB6, RB7 olmak üzere 8 bit genişliğindedir. B portunun tüm bacakları dahili bir dirençle VDD’ye bağlanmıştır. Fakat bu özellik uygulamalarda göz önünde bulundurulmaz. Bu özellik ancak OPTION yazmacının 7. bitini 0 yaparak aktif hale getirilir.

PORTC: RC0, RC, RC2, RC3, RC4, RC4, RC5, RC6, RC7 olmak üzere 8 bit kapasitelidir. SPI, Doğrudan bilgisayarla iletişim yapma,Yakalama/Karşılaştırma ve PWM gibi özel fonksiyonlar yazmaçların ayarlanmasıyla bu portta kullanılır.

PORTD: RD0, RD1, RD2, RD3, RD4, RD5, RD6, RD7 olmak üzere 8 bitliktir. Bütün portlar Schmitt Trigger girişlidir

BSF STATUS,RP0 ; Bank 1
BCF STATUS,RP1 ; Bank 1
MOVLW B’00000000′
MOVWF TRISC
BCF STATUS,RP0 ; Bank 0
BCF STATUS,RP1 ; Bank 0

PORTE: RE0, RE1, RE2 olmak üzere 3 bit liktir. Bu bacaklarında Schmitt Trigger girişleri vardır.Ayrıca her bir bacak analog / sayısal çevirici olarakta kullanımaktadır. Eğer PORTD yi TRISE yazmacının PSPMODE bitini 1 yapıp 8bit genişliğinde mikro işlemci portu olarak kullanırsak (parelel slave port) PORTE bacakları PORTD nin bağlandığı mikroişlemci bus nında sırasıyla OKUMA,YAZMA,CHIP SELECT kontrol girişleri olarak kullanılır.

GÜNEŞ PANELİ

Güneş enerjisi, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970′lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir.

GÜNEŞ PİLLERİ – ( FOTOVOLTAİK PİLLER )

Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır.

Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir.

Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt’tan megaWatt’lara kadar sistem oluşturulur.

Güneş Pili Güneş Pili Modülü

Güneş Pillerinin Yapımında Kullanılan Malzemeler : Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır:

Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında %24, ticari modüllerde ise %15′in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise %14 civarındadır.

Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır.

İnce Film:

Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir.

Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çokkristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.

Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.

Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10-500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17′nin, pil verimi ise %30′un üzerine çıkılabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır.

Güneş Pili Sistemleri

Güneş pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. Güneş pili modülleri uygulamaya bağlı olarak, akümülatörler, invertörler, akü şarj denetim aygıtları ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir günes pili sistemi (fotovoltaik sistem) oluştururlar. Bu sistemler, özellikle yerleşim yerlerinden uzak, elektrik şebekesi olmayan yörelerde, jeneratöre yakıt taşımanın zor ve pahalı olduğu durumlarda kullanılırlar. Bunun dışında dizel jeneratörler ya da başka güç sistemleri ile birlikte karma olarak kullanılmaları da mümkündür.

Bu sistemlerde yeterli sayıda güneş pili modülü, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda ya da özellikle gece süresince kullanılmak üzere genellikle sistemde akümülatör bulundurulur. Güneş pili modülleri gün boyunca elektrik enerjisi üreterek bunu akümülatörde depolar, yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için kullanılan denetim birimi ise akünün durumuna göre, ya güneş pillerinden gelen akımı ya da yükün çektiği akımı keser.

Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir invertör eklenerek akümülatördeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz.lik sinüs dalgasına dönüştürülür. Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreler sisteme katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur. Aşağıda şebekeden bağımsız bir güneş pili enerji sisteminin şeması verilmektedir.

Şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri yüksek güçte-satral boyutunda sistemler şeklinde olabileceği gibi daha çok görülen uygulaması binalarda küçük güçlü kullanım şeklindedir. Bu sistemlerde örneğin bir konutun elektrik gereksinimi karşılanırken, üretilen fazla enerji elektrik şebekesine satılır, yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda ise şebekeden enerji alınır. Böyle bir sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur, yalnızca üretilen DC elektriğin, AC elektriğe çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir.

Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız (stand-alone) olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır.

- Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri
- Petrol boru hatlarının katodik koruması
- Metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan koruması
- Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları
- Bina içi ya da dışı aydınlatma
- Dağevleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması
- Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı
- Orman gözetleme kuleleri
- Deniz fenerleri
- İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri
- Deprem ve hava gözlem istasyonları
- İlaç ve aşı soğutma

UYGULAMA ÖRNEKLERİ

Çatısı Güneş Pili Kaplı Ev Güneş Pilleri ile Sokak Aydınlatması

Karayollarında Kullanımı Şebekeye Elektrik Veren Güneş Pili (PV)

  • murat

    arkadaşım çok güzel ama birde devre şemasını koysaydın dahada makbule geçerdi

  • admin

    evet tam derli toplu halde şema verilmemiş parça parça konu içinde anlatılmış toparlamanız gerekli :)

  • murat

    evet haklısınız galiba biraz uğraşma ile programın içinden devre şemasına ulaşılabilinecek ama sadece okadar

  • seha

    cok güzel bir calışma pan til kontrol için böle bişi maliyet olarak kaca cıkar catıya filanj ürerine monte edilecek 10 panel için birde hareket esnasında rüzgardan etkilenmesi nasıl giderilir bilgisi olan arkadaşlar paylaşırsa memnun olurum

  • Harun ÖĞÜNÇ

    iyi günler. bir evin ve altında bulunan marketin elektrik enerjisini karşılayacak güneş panelinin maliyeti bize ne olur. bu panellerin enerji depolama imkanı bulunuyor mu? yani gündüz elde edilen güneş enerjisi gece kullanılabiliyor mu? şimdiden teşekkürler.

  • aytac

    devre şeması lütfen.şimdiden teşekkürler