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MODI user Creation

lnb, filtering

[MODI module] 모디 태양광 트래커

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jiwonpark

  • 조회수 259
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  • 18.07.31 (Tue) 14:13


 

 

태양광 트래커? 

 

 

 태양광 트래커란 태양의 기울기에 따라 패널의 기울기가 변하면서 태양광패널과 태양광이 수직이 되도록 돕는 장치입니다. 

태양광 트래킹 장비는 태양광이 표면에 직접 비출때 효과적이기 떄문에 움직이지 않는 태양광 패널에 비해 에너지 생산성이 훨씬 더 올라가게 됩니다. 

하지만 기존의 트래킹장비들은 무겁고 비싸서 효율적이지 못하기 때문에 많은곳에서 태양광 트래킹 장비를 설치하지 못합니다. 

하지만 모디의 조도센서와 모터만 있으면 얼마든지 태양광 트래커를 만들 수 있습니다. 

 

 

 

 

준비물과 계획 

 

 

태양광 트래커를 만들기 위해서는 아래의 세가지 모듈이 필요합니다. 

 

 



 

m_envir.png환경 모듈

 

m_mc.png모터 모듈 

 

m_battery.png배터리 모듈

 



 

본 크리에이션을 만들때는 다음과 같은 재료로 하드웨어를 구성했습니다.

 

- 우드락

- 컷터칼

- 테이프 

- 색지 ( 네이비 )

- 투명 셀로판지

 

 

실제 태양광 패널에 트래커를 적용할 계획을 가지신 분들이라면 색지와 투명셀로판지등은 생략하셔도 무방합니다. 

또 태양광 패널의 크기에 따라 하드웨어의 재료 구성은 얼마든지 달라질 수 있겠습니다. 

저의 크리에이션의 경우 목적은 조도에 따라 기우는 트래킹 장비를 만드는 것이었기 때문에 실제 태양광 패널은 설치하지 않았고 

이로 인해 하드웨어의 강도와 지지대의 높이등을 고려하지 않았다는 점을 유념해주세요!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

작업과정

 

 

 

2-1 알고리즘 생각하기

 

 

2-1-1 초기 알고리즘

 

 

초기 알고리즘을 살펴보면,

 

1.   1. 환경센서 1과 2의 조도값이 다르고

     2. 조도가 더 큰 쪽으로 모터가 3 angle만큼 회전하고 

     3. 환경센서 1과 2의 조도값이 같아지면 

     4. 모터가 멈춘다.

     

 

의 순서로 이루어져 있습니다. 그런데 이 알고리즘에는 여러 문제가 있습니다. 

일단, 위와 같은 알고리즘은 두 개의 환경센서를 필요로 합니다. 

양쪽 환경모듈에서 조도값을 받아 조도가 더 적은쪽으로 기우는 것이 합리적이라고 생각했기 때문인데요, 

이를 위해서는 태양열 패널의 크기에 따라 환경센서와 배터리를 연결하는 연결선이 충분히 길어야 하고,

두 조도값의 차이값의 절대값을 구해야 한다는 점이 있었습니다. 

 

후자의 경우 코드 구현에서도 비효율성이 생기게 되었습니다. 

이를 해결하기 위해 태양열 패널의 본질을 생각해 봤는데요, 

해결방법은 생각보다 매우 단순했습니다. 

해는 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지고 이것은 해의 이동방향이 하나로 정해져 있다는 것을 의미합니다. 

따라서 굳이 조도센서를 두개사용해야 할 필요는 없는 것이죠. 

조도가 충분히 강하면 패널이 멈추고 조도가 서서히 낮아지면 패널이 서쪽을 향해 기우는 방식으로 

알고리즘을 구성한다면 불필요한 코딩과 하드웨어 상의 문제가 사라지게 됩니다. 


 

2-1-2. 최종 알고리즘

 

 

따라서 최종적으로 수정한 알고리즘은 

 

1. 패널이 동쪽을 향해 최대한으로 기운다.

 

2. 조도가 30 이상이면 멈춘다. 

 

3. 조도가 30 미만 15 이상이면 1 angle씩 서쪽으로 기운다. 

 

4. 패널의 각도가 일정수준 이상이 되면 멈춘다. 

 

5. 조도가 15 이하이면 ㄷ사ㅣ 패널이 동쪽을 향한다. 

 

입니다. 

 

2-2 모듈과 하드웨어 구성하기


프로토.jpg

 

 

위에서 설명한 두개의 환경모듈을 가진 첫번째 모듈구성입니다. 

두 환경모듈을 연결하는 연결선의 길이가 충분히 길지 않아서 패널에 적용하는데 여러 어려움을 겪었습니다.

 



ㄹㄹ.jpg

 

 

 

 

한가지 환경모듈으로 다시 구성한 태양광 트래커입니다. 

우드락으로 만든 모터와 패널의 연결부가 불안정하게 연결되어 있고 이동 가능한 모터의 각도가 상당히 제한적인 모습입니다. 

실제로 시연과정에서 패널의 지지대가 모터로부터 계속해서 떨어져 나가는등 완성도가 떨어졌습니다.

 

 

 

 

 

 


KakaoTalk_20180719_160411182.jpgㅇㅇㅇㅇ.jpg

 

 

모터와  태양광 패널의 연결 방식을 바꾼 최종 하드웨어의 모습입니다.

 모터를 바닥에 고정한 뒤 패널과 지지대를 연결한 이전 버전과 달리 모터의 위치를 위로 이동시켜서 지지대의 길이를 줄였습니다. 

이를통해 더 안정적인 패널 이동이 가능해졌습니다. 또한 패널과 지지대사이에 모듈을 매립시켜서 디자인적인 완성도를 높였습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

2-3 코드 구성


ff.png

 


 

 

 

 

 

 

조도가 15-100일때 – 해가 떠오른 동안

조도가 15보다 크고 45보다 작을때 – 태양광이 충분히 강하지 않을때

Motor0이 angle1과 angle2의 각도로 움직인다.

만약 angle1이 70보다 크고 angle2가 30보다 작으면 angle1은 70에 멈추고 angle2는 30에 멈춘다.  – 패널의 각도가 지나치게 기울어지면 더이상 기울지 않는다. 

 

 

 

 

 

ffffff.png

 

 

 

 

조도가 45보다 크고 100보다 작을때 모터의 각도가 angle1, angle 2에 위치한다 – 햇빛이 충분히 강하면 멈춘다.

조도가 15보다 작거나 같고 0보다 클때 모터가 35, 65각도에 위치한다. – 해가 지면 패널이 동쪽을 향한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 보완점 및 개선방향 

 

 

기존의 태양광 패널은 한개의 축을 기준으로 회전하기도 하지만 두개 이상의 축을 가지고 있는 제품도 많이 나와있습니다. 

추후에 만들어질 크리에이션은 두개 이상의 축을 가지고 태양광에 민감하게 반응하는 방향으로 개선이 가능합니다. 

또한 태양광 트래킹 장비를 만들었지만 실제로 에너지 생산 효율을 검증하기 위해 실제 태양광 집열 패널을 설치한 크리에이션을 만들어 보는것도 좋을것 같습니다. 

 

 

 

※ 모디 스튜디오 코딩 파일이 첨부되어있습니다. 참고하여 만들어 보세요!

 

 

지금까지 모디를 활용한 태양광 트래킹 장비 만들기를 소개해드렸습니다.

 읽어주셔서 감사합니다!