태양광 트래커

태양의 방향을 계산하는 아두이노 프로그램을 작성하기 위해서는 경도, 위도를 기반으로 태양의 고도와 방위를 계산할 수 있는 수학적인 방법이 필요합니다. 이를 위해서는 태양 위치 알고리즘을 사용해야 합니다. 이 알고리즘은 특정 시간과 날짜에 대해 지구 상의 특정 위치에서 태양의 고도와 방위를 계산합니다.

아두이노에서는 계산에 필요한 수학적 공식을 적용하기 위해 몇 가지 트릭이 필요합니다. 예를 들어, 태양 위치를 계산하는 알고리즘 중 하나인 SPA(Sun Position Algorithm) 또는 NOAA solar algorithm을 사용할 수 있습니다.

하지만 아두이노는 계산 능력이 제한적이기 때문에, 이를 구현하기 위해서는 알고리즘을 단순화하거나 외부 라이브러리를 사용하는 방법도 있습니다.

기본적으로 필요한 값들:

• 위도(latitude): 사용자 위치의 위도
• 경도(longitude): 사용자 위치의 경도
• 시간: 태양의 위치를 계산할 시간 (특정 날짜와 시간)
• UTC 오프셋: 사용자의 표준시간대(예: 대한민국은 UTC+9)

아두이노에서 구현할 내용:

1. 날짜와 시간을 설정하여, 해당 시간의 태양의 고도와 방위를 계산합니다.
2. 위도, 경도, 날짜 및 시간 데이터를 사용하여 계산된 태양의 고도와 방위를 표시합니다.

예시 아두이노 코드:

#include <Wire.h>
#include <TimeLib.h>
#include <DS3231.h> // RTC 모듈을 사용하려면 필요한 라이브러리

// 대한민국 위도, 경도
#define LATITUDE 37.5665   // 서울 위도
#define LONGITUDE 126.9780 // 서울 경도

DS3231 rtc(SDA, SCL);
TimeElements te;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  rtc.begin();
  
  // RTC 시계 초기화
  rtc.setDate(2025, 2, 14);  // 날짜 설정
  rtc.setTime(12, 0, 0);     // 시간 설정 (UTC 시간으로 입력)

  // RTC 설정 확인
  rtc.getTime(te);
  Serial.print("Time: ");
  Serial.print(te.Hour);
  Serial.print(":");
  Serial.print(te.Minute);
  Serial.print(":");
  Serial.println(te.Second);
}

void loop() {
  rtc.getTime(te);
  
  // 현재 시간
  int hour = te.Hour;
  int minute = te.Minute;
  int second = te.Second;
  
  // 태양의 방위와 고도 계산 (간단한 방법을 사용)
  float solarAltitude = calculateSolarAltitude(LATITUDE, LONGITUDE, hour, minute);
  float solarAzimuth = calculateSolarAzimuth(LATITUDE, LONGITUDE, hour, minute);
  
  // 결과 출력
  Serial.print("Solar Altitude: ");
  Serial.println(solarAltitude);
  Serial.print("Solar Azimuth: ");
  Serial.println(solarAzimuth);
  
  delay(1000); // 1초마다 업데이트
}

float calculateSolarAltitude(float latitude, float longitude, int hour, int minute) {
  // 기본적인 태양의 고도 계산
  // 복잡한 계산을 위한 예시 함수 (단순화된 모델)
  // 여기서는 실제 계산이 아닌 예시로 태양 고도를 단순히 계산합니다.
  float declination = 23.44 * sin(radians(360.0 * (284.0 + (hour * 3600 + minute * 60) / 86400.0) / 365.0));
  float solarAltitude = asin(sin(radians(latitude)) * sin(radians(declination)) + cos(radians(latitude)) * cos(radians(declination)) * cos(radians(15 * (hour - 12))));
  
  return degrees(solarAltitude); // 고도를 도 단위로 변환
}

float calculateSolarAzimuth(float latitude, float longitude, int hour, int minute) {
  // 태양의 방위각 계산 (단순화된 모델)
  float azimuth = 180 + 15 * (hour - 12); // 예시로 시간 차이를 통해 간단히 계산
  return azimuth;
}

설명:

• **위도(latitude)**와 **경도(longitude)**를 설정하여, 태양의 고도와 방위를 계산합니다.
• calculateSolarAltitude()와 calculateSolarAzimuth()는 단순화된 태양의 고도와 방위각을 계산하는 함수입니다. 실제 정확한 태양의 위치를 계산하기 위해서는 더욱 정교한 알고리즘을 사용해야 합니다.
• TimeLib 라이브러리를 사용하여 시간을 다루고, DS3231 라이브러리를 사용하여 RTC(실시간 시계) 모듈을 통해 시간을 읽어옵니다.

보충사항:

• 실제 정확한 태양의 위치를 계산하려면 NOAA Solar Position Algorithm이나 SPA 알고리즘을 사용해야 합니다. 하지만 아두이노에서 이들 알고리즘을 구현하는 것은 복잡하기 때문에 위 코드처럼 간단한 모델을 사용할 수 있습니다.
• 정확한 계산을 위해서 천문학적인 계산을 구현하는 라이브러리를 아두이노에 추가하는 방법도 고려해볼 수 있습니다.