Automaattisen aurinkoseurannan rakentaminen Arduino UNO: lla: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Aurinkoenergia on yleistymässä koko maailmassa. Tällä hetkellä tutkitaan monia menetelmiä aurinkopaneelien tuottamiseksi enemmän energiaa vähentäen riippuvuuttamme fossiilisista polttoaineista ja hiilestä. Yksi tapa tehdä tämä on saada paneelit liikkumaan aina taivasta kohti aurinkoa päin. Tämä mahdollistaa optimaalisen energian keräämisen ja tekee aurinkopaneeleista tehokkaampia.

Tämä opastettava tutkii, miten aurinkoseurantalaitteet toimivat, ja ottaa tällaisen menetelmän käyttöön aurinkoseurannan prototyypissä Arduino UNO: n avulla.

Vaihe 1: Kuinka aurinkoseurantalaitteet toimivat

Aurinkokennon ohjaamiseen käytetään kolmea päämenetelmää. Ensimmäinen on passiivinen ohjausjärjestelmä ja kaksi muuta ovat aktiivisia ohjausjärjestelmiä. Passiivisesti ohjattu aurinkokenno ei sisällä antureita tai toimilaitteita, mutta muuttaa sijaintiaan auringon lämmön perusteella. Käyttämällä matalan kiehumispisteen kaasua keskellä oleviin saranoihin asennetussa säiliössä, kuten saha, aurinkopaneeli voi muuttaa sijaintiaan Auringosta tulevan lämmön suunnan perusteella.

Aktiiviset järjestelmät ovat hieman erilaisia. Molemmat edellyttävät prosessointijärjestelmää sekä toimilaitteita paneelien siirtämiseksi. Yksi tapa ohjata aktiivisesti aurinkopaneeleja on lähettää Auringon sijainti paneeleille. Paneelit sitten suuntautuvat tähän asemaan taivaalla. Toinen tapa on käyttää antureita auringon sijainnin havaitsemiseen. Valosta riippuvaisten vastusten (LDR) avulla on mahdollista havaita erilaiset valotasot. Näitä antureita käytetään sitten määrittämään, missä aurinko on taivaalla, jolloin paneeli voi suunnata oikein.

Tässä ohjeessa käytämme anturipohjaista aktiivista ohjausjärjestelmää.

Vaihe 2: Järjestelmäkaavio/komponenttien yleiskatsaus

Tämän järjestelmän toiminta näkyy yllä olevissa kuvissa. Jakajan kummallakin puolella on 1 valosta riippuva vastus. Tämä jakaja heittää varjon paneelin toisella puolella olevaan anturiin, mikä luo jyrkän eron kahden anturin lukeman välillä. Tämä kehottaa järjestelmää siirtymään kirkkaammalle puolelle tasaamaan anturilukemat ja optimoimaan aurinkopaneelin asennon. 2 -akselisen aurinkokennon tapauksessa samaa periaatetta voidaan käyttää, kun 3 anturia on kahden sijasta (1 vasemmalla, 1 oikealla, 1 alhaalla). Vasen ja oikea anturi voidaan laskea keskiarvoksi, ja tätä lukemaa voidaan verrata alempaan anturiin sen määrittämiseksi, kuinka paljon paneelin täytyy liikkua ylös tai alas.

Pääkomponenttien yleiskatsaus

Arduino UNO: Tämä on tämän projektin mikro -ohjain. Se lukee anturitietoja ja määrittää, kuinka paljon ja mihin suuntaan servojen on käännettävä.

Servo: Näitä toimilaitteita käytetään tässä projektissa. Niitä on helppo hallita ja ne ovat erittäin tarkkoja, joten ne sopivat täydellisesti tähän projektiin.

Valosta riippuvat vastukset (LDR): Nämä ovat muuttuvia vastuksia, jotka havaitsevat valotasot. Niitä käytetään määrittämään auringon sijainti taivaalla.

Vaihe 3: Materiaalit/laitteet

Tämän projektin rakentamiseen käytetyt materiaalit ovat:

1. Arduino UNO
2. 2 servoa
3. 3 valosta riippuvaista vastusta (LDR)
4. 3 10 k ohmin vastusta
5. Popsicle tikkuja
6. Pahvi

Tämän projektin rakentamiseen käytetyt työkalut ovat:

1. Juotin
2. Nauha
3. Sakset
4. Yleisveitsi
5. Kuuma liimapistooli

Vaihe 4: Piirikaavio

Yllä on kaavio, jota käytetään aurinkokennon yhdistämiseen.

Pin -liitännät:

Vasen valovastus

Nasta 1 - 3.3V

Nasta 2 - A0, GND (10 k ohmin vastus nastan 2 ja GND välissä)

Oikea valovastus

Nasta 1 - 3.3V

Nasta 2 - A1, GND (10 k ohmin vastus nastan 2 ja GND välissä)

Alempi valovastus

Nasta 1 - 3.3V

Nasta 2 - A2, GND (10 k ohmin vastus nastan 2 ja GND välissä)

LR Servo

Signaali - 2

Maa - GND

VCC - 6 V: n akku

TB Servo

Signaali - 3

Maa - GND

VCC - 6 V: n akku

Arduino Power

VIN - 6 V akku

GND - 6 V akku GND

Vaihe 5: Kokoonpano

Kun piiri on juotettu yhteen perf -levylle (käytä sen sijaan leipälevyä), on aika koota laite. Käytin kartonkia ja styrofoam -lohkoa luodakseni seurannan pohjan ja paneelin pidikkeen sekä ankkureiden väliseinän popsicle -tikkuja käyttäen. Tämä vaihe on sinun. Kokeile eri väliseinien pituuksia, korkeuksia ja muotoja sekä anturin sijoittelua nähdäksesi, miten se vaikuttaa laitteen seurantaominaisuuksiin.

Vaihe 6: Ohjelmisto

Nyt kun kokoonpano on valmis, on aika luoda ohjelmisto laitteelle. Arduinon luonnos on liitteenä alla.

Vaihe 7: Ohjelmiston vuokaavio

Tässä on vuokaavio laitteen toiminnasta.

Vaihe 8: Johtopäätös

Jos käynnistät laitteen ja loistat kirkkaan valon paneeliin, seurantalaite suuntautuu suoraan kohti valoa. Olen liittänyt alla olevan testivideon projektista. Toivottavasti pidit tästä projektista! Voit vapaasti esittää kysymyksiä kommenttikentässä ja yritän vastata niihin. Kiitos!