Dual Axis Tracker V2.0: 15 vaihetta (kuvilla)

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

Jo vuonna 2015 suunnittelimme Simple Dual Axis Trackerin käytettäväksi hauskana opiskelija- tai harrastusprojektina. Se oli pieni, meluisa, hieman monimutkainen ja herätti paljon todella outoja yhteisön kommentteja. Siitä huolimatta kolme ja puoli vuotta myöhemmin saamme edelleen sähköposteja ja puheluita ihmisiltä ympäri maailmaa, jotka haluavat rakentaa omansa.

Alkuperäisen projektiviestimme, YouTube -videomme ja myymiemme sarjojen menestyksen vuoksi saimme laajan palautteen monilta käyttäjiltä. Suurin osa siitä on hyvää, osa ärsyttävää, ja monet niistä, jotka olivat linjassa "tämän asian kytkentä on todella pirun monimutkaista, joten käytä tunti puhelimessa kanssamme selvittääksesi sen." Tätä silmällä pitäen käytimme useita kuukausia projektin suunnittelussa alusta alkaen, jotta siitä tulisi paljon virtaviivaisempi ja helpompi.

Tästä kirjoituksesta löydät tietoa päivityksistämme, aurinkokennojemme toiminnasta, osaluettelon, linkit avoimen lähdekoodin laitteistoomme, avoimen lähdekoodin ja linkit, joista voit ostaa monia näistä asioista.

Täysi paljastus: Myymme tämän projektin ja kaikki osat opetussarjana. Sinun ei tarvitse ostaa meiltä mitään tämän projektin toteuttamiseksi. Itse asiassa voit käyttää kaikkia resurssejamme omien piirilevyjesi valmistamiseen, laserleikkaukseen omasta puustasi paikallisessa Maker Space -yliopistossa tai jopa vain käyttämällä nippua pahvia ja kuumaa liimaa luodaksesi oman upean luomuksesi. Tämä on avoimen lähdekoodin projekti läpi ja läpi.

Anna lahjoja: Kokeilemme jotain uutta vuonna 2019. Seuraa meitä ohjeissa, Facebookissa, Instagramissa ja tai YouTubessa, niin voit voittaa ilmaisia osia (vain Yhdysvaltain asukkaille). Tykkää ja kommentoi tämän projektin julkaisuja ja videoita, ja valitsemme voittajia seuraavan kuukauden aikana. Annamme pari erää PCB: tä ja pari muutamaa sarjaa.

Vaihe 1: Miksi Solar Trackers?

Aurinkopaneelit ovat kaikkialla. Ne ovat halpoja, helposti saatavilla ja erittäin helppokäyttöisiä. Youtubesta ja DIY -sivustoilta löytyy kymmeniä tuhansia pienimuotoisia aurinkopaneeliprojekteja.

Useimmilla ihmisillä on luultavasti pari suurempaa aurinkokennoa naapurustossaan Solar Group Buysin ja hallituksen kannustimien ansiosta. Suurimmassa osassa näistä asetelmista aurinkopaneelit on kiinnitetty rakennuksen katolle, joka osoittaa 45 astetta etelään (pohjoisella pallonpuoliskolla). Kiinteät aurinkokokoonpanot ovat ylivoimaisesti yksinkertaisin tapa saada kotiin tai rakennukseen virta, koska ne vaativat hyvin vähän huoltoa ja ylläpitoa. Kerromme usein ihmisille, jotka ottavat meihin yhteyttä, että on paljon kustannustehokkaampaa EI rakentaa aurinkokennoa kotiisi, vaan lisätä vain aurinkopaneeleja joukkoosi.

Tehokkain tapa kerätä energiaa yhdestä paneelista on kuitenkin aurinkokennon avulla. Tämän ansiosta aurinkopaneeli voi olla optimaalisessa asennossa koko päivän, mikä lisää energiantuotantoa yli 20%. Tällainen järjestelmä sopii täydellisesti rakennuksiin tai tiloihin, joissa ei ole paljon tasakattoa, tai tilanteisiin, joissa aurinkoenergia on epäjohdonmukaista.

Esittelemme aktiivisen aurinkoseurannan, joka liikkuu sekä X- että Y -akselilla. Tällainen järjestelmä käyttää mikro -ohjainta tai hyvin suunniteltua analogista piiriä ja antureita pitämään aurinkopaneelin oikeassa asennossa. Vaikka tämä tekee todella liukkaan esittelyn, jonka voit näyttää taskulampulla luokkahuoneessa, se käyttää myös paljon virtaa ja siinä on monia liikkuvia osia.

Päivämäärään perustuva seuranta tai ajastettu seuranta käyttää päivämäärä- ja aikatietoja seuratakseen tiettyä polkua joka päivä, koska auringon liike on 100% ennustettavissa. Yksi esimerkki tästä on Instructable -käyttäjän pdaniel7 -projekti ja se käyttää kahta servoa uudessa suunnittelussa erittäin tehokkaasti auringon seuraamiseen. Avain tämän tyyppiseen suunnitteluun on varmistaa, että ohjelmisto on asetettu tehokkaimmaksi tarkkaan sijaintiisi.

Henkilökohtainen seuranta on sellainen, jota ihmiset käyttävät. Tämä voi vaihdella niin yksinkertaisesta asiasta kuin henkilö, joka muuttaa aurinkopaneeliensa kulmaa pari kertaa vuodessa, paneelin asettamiseen pyörivälle alustalle, joka on kiinnitetty painotettuun hihnapyörään, joka nollataan joka aamu. Esimerkiksi tuntemamme paikallisen maanviljelijän pihalla on useita aurinkopaneeleja, jotka on asennettu PVC -putkiin. Joka kuukausi hän muutti hieman niiden asentoa ja kulmaa. Se on hyvin yksinkertaista ja auttaa saamaan hänelle muutaman ampeerin energiaa järjestelmästään.

Vaihe 2: Päivitykset alkuperäiseen suunnitteluun

Alkuperäinen versio koskee enemmän fyysistä mekaniikkaa kuin elektroniikkaa, ja tämä osoittautui sen suurimmaksi romahdukseksi. Kun aloitimme tämän projektin uudelleensuunnittelun, teimme päätöksen muuttaa johdotuksemme '' nippu johdoista '' lähestymistavasta helppoon '' kytke ja käytä '' -lähestymistapaan, koska yleisömme oli yleensä opiskelijoita.

Ensimmäinen asia, jonka teimme, oli luoda mukautettu Arduino -kilpi servojen ja antureiden kytkemiseksi. Alkuperäisessä suunnittelussa käytettiin yleistä Arduino -anturisuojaa, joka toimi hyvin servoille, mutta ei hyvin antureille. Shieldimme ei ole mitenkään erikoinen, ja se oli ylivoimaisesti yksinkertaisin suunnittelun osa. (Olemme käyttäneet sitä myös muissa projekteissa, joissa tarvitsimme liittää yksinkertaisen anturin ja servon.)

Jotta anturit pysyisivät paikallaan, suunnittelimme hyvin yksinkertaisen anturipidikkeen, joka voidaan helposti ruuvata kiinni puuhun. Joukko nastan otsikoita antoi meille mahdollisuuden yhdistää anturin piirilevy suojaan naarashyppyillä. Tämän asennuksen vianmääritys on paljon helpompaa kuin alkuperäinen 'nippusarja' tai leipälauta.

Lopuksi kävimme läpi suunnittelumme ja muutimme melko paljon puuta neljänneksen tuumasta kahdeksanneksi tuumaksi painon vähentämiseksi. Vaikka meillä ei koskaan ollut raportteja ihmisistä, joilla oli ongelmia 9G -servojensa kanssa, heittivät vähemmän painoa, kun he liikkuivat, sitä paremmin. Tämä alensi myös kustannuksia ja toimituspainoja, koska meillä on tapana toimittaa paljon sarjoja kansainvälisesti.

Vaihe 3: Tarvittavat osat

Tämän projektin rakentamiseen tarvitset seuraavat asiat:

Työkalut:

• Ruuvitaltat
• Tietokone
• Laserleikkuri tai CNC -jyrsin, jos leikkaat osat itse

Elektroniikka:

• Arduino Uno
• Solar Tracker Shield (nastojen otsikot ja 10 000 ohmin vastukset)
• Anturipidikkeen piirilevy (nastat ja valoa tunnistavat vastukset)
• Naaras -naarashyppykaapelit
• 2 x 9G -kokoiset metallivaihteistoservot

Laitteisto:

• Laserleikatut tai CNC -puiset osat
• 4 x M3-ruuvia + mutterit, joiden pituus on noin 14-16 mm
• 4 x koko 2 puuruuvia 1/4 tuuman pituudella tai jotkut samanpituiset M1 -ruuvit
• 21 x 8-32 ruuvia 1/2 tuuman pituudella
• 1 x 8-32 3/4 tuumaa
• 1 x 8-32 ruuvi, jonka pituus on 2,5 tuumaa, ja valinnainen mutteri
• 24 x 8-32 mutteria
• 4 x kumijalat

Valinnainen:

• Aurinkokenno (käytämme 6V 200mA)
• LED -volttimittari
• Johto yhdistää ne yhteen

Suurin osa näistä osista on melko helppo löytää. Jos haluat valmistaa omat piirilevyt, voit tehdä sen OSHPark.com -sivuston tai muiden piirilevypalvelujen kautta. Varmista, että saat Metal Gear 9G Servot niiden tarjoamasta ylimääräisestä torcista.

Lopuksi teemme ja myymme tätä varten sarjan, joka sisältää kaiken. Myymme myös vain puuosia ja vain elektroniikkaa, koska saimme paljon vaihtoehtoja. Sarjamme on jo juotettu, ne sisältävät kaikki tämän projektin rakentamiseen tarvittavat osat, ja tarjoamme asiakastukea.

Aaaaaaaaaja ennen kuin alamme saada paljon vihaisia outoja kommentteja ihmisiltä, tämä on 100% avoimen lähdekoodin projekti. Tee rohkeasti omasi ohjeidemme avulla.

Vaihe 4: Piirilevyjen valmistelu

Jos käytät sarjamme tai osiamme, kaksi piirilevyä on jo juotettu puolestasi.

Jos haluat tehdä omat meikkisi, löydät PCB -tiedostot GitHub Repostamme ja käytä sitten OSHParkin kaltaista palvelua joidenkin piirilevyjen valmistukseen. Tarvitset myös noin 10 000 ohmin vastukset, nastatunnistimet ja valoa tunnistavat vastukset levyjen täyttämiseksi.

Yleensä tämä on melko helppoa reikien juottamisen kautta. Muista käyttää juotosrautaa, jonka päässä on sopiva kärki.

Kilpijuotos: Juottaa servo- ja anturin nastapäät ylöspäin ja Arduino -liitäntätapit alaspäin.

Anturin juotos: valoa tunnistavat vastukset kuvapuoli ylöspäin, nastaiset otsat alaspäin.

Meillä on myös piirilevy, joka käyttää Arduino Nanoa, mutta sitä ei ole testattu. Jos joku tekee yhden näistä, haluaisimme nähdä sen toiminnassa!

Vaihe 5: Puisten osien valmistelu

Meillä on onni, että korjaamossamme on sekä laserleikkuri että CNC -reititin, mikä tekee osien leikkaamisesta erittäin helppoa. Useimpien ihmisten on etsittävä kone paikallisesta Maker Space -yliopistosta, yliopistosta tai kirjastosta. Mikä tahansa pöytälaserleikkuri tai CNC -reititin pystyy käsittelemään käyttämäämme 1/8 ja 1/4 tuuman puuta. Meillä on ollut useita opiskelijaryhmiä onnistuneesti rakentamaan tämä projekti käsin leikatulla vaahtomuovilaudalla tai pahvilla.

Yksi asia, jota emme suosittele käyttämään, on akryyli. Se on erittäin raskas ja tiheä, mikä voi ylittää kaksi Servoa.

Vektoriviivalla varustetut PDF -tiedostot löytyvät helposti GitHub Repostamme. Heitä nämä haluamaasi laserleikkausohjelmistoon, inkcapeen tai muuhun piirustusohjelmistoon. Huomaa, että tiedostoissamme on sekä CUT- että ETCHING -rivejä.

Jos haluat yksinkertaistaa tätä projektia, voit poistaa aurinkokennoalustan ohjaavan Y -servon ja säätää sitten Y -akselia manuaalisesti. Tämä muuttaisi sen melko näppäräksi yksiakseliseksi seuraajaksi.

Meillä on paljon pyyntöjä vain laserleikattujen puuosien suhteen. Myymme niitä lisävarusteena verkkosivustollamme ja lähetämme myös kaikki asianmukaiset ruuvit.

Vaihe 6: Kiinnitä X Servo, jalat ja pohja

Huomautus: On olemassa monia tapoja koota tämä projekti yhteen ja sen rakentamisjärjestyksellä ei ole väliä. Jos haluat tarkastella viivaviiva -tyyliohjeita, voit tehdä sen verkkosivustomme ohjeiden avulla.

Kun rakennat, ensimmäinen askel on kiinnittää yksi servoista Circle Servo -kiinnikkeeseen.

Käytä servosi mukana tulevia ruuveja ja kiinnitä se puukappaleen pohjaan. Tämä on puoli, jolle ei ole syövytetty.

Kiinnitä sitten neljä jalkaa yhdellä 8-32 ruuvilla ja mutterilla. Älä ruuvaa niitä kokonaan sisään, jätä heilutustila.

Yhdistä lopuksi neljä jalkaa suureen puiseen Project Base -kappaleeseen neljällä muulla 8-32 ruuvilla ja mutterilla. Kun ne ovat kiinni, kiristä Circle Servo -kiinnikkeen muut neljä ruuvia.

Tämä olisi myös hyvä aika laittaa kumijalat Project Base -puukappaleen pohjaan, jotta ruuvit eivät naarmuta pöytääsi.

Vaihe 7: Kiinnitä Y Servo ja rakenna keskus

Käytä yllä olevaa kaaviota rakentaaksesi keskiosat.

Kiinnitä servo mukana tulleilla ruuveilla. Ei ole väliä kumpaa puukappaleen puolta käytät, vain sillä, että servorunko on suunnattu sisälle.

Yhdistä seuraavaksi löysästi kaksi pitkää suorakulmiokappaletta ja kaksi pitkää ruuviohjainta.

Vaihe 8: Kiinnitä servosarvet

Huomautus: Tämä on ylivoimaisesti ärsyttävin osa tätä rakennetta. Jos rikot servosarven, älä huoli, sinulla on ylimääräistä syystä.

Kiinnitä yksi servosi mukana tulleista X -muotoisista servosarveista suureen keskirengaskappaleeseen. Ruuvaat sen alapintaan, joka on sivu ilman syövytystä. Käytä tätä varten kahta pientä #2 puuruuvia.

Tee sama yhdellä kahdesta kolmion siivestä käyttämällä toista servosarvea.

Vaihe 9: Yhdistä keskus ja tukiasema, koti X Servo

Kytke Center Circle -kappale, johon juuri kiinnität sarven, ja yhdistä se Y -Servo Center -kappaleisiin aiemmin. Yhdistä kappaleet ja käytä niitä neljällä 8-32 ruuvilla ja mutterilla.

Aseta se sitten jalustaan käyttämällä Servo -torvea yhteyspisteenä. ÄLÄ ruuvaa sitä paikoilleen vielä.

X Servon asentaminen

Pyöritä servoa kokonaan myötäpäivään käyttämällä servosarvea, joka on nyt kytketty servoosi. (Voit myös käyttää yhtä jäljellä olevista servosarveistasi tähän.)

Nosta keskus ja aseta se alaspäin kauimpana vastapäivään. Käytä Project Base -kulman referenssipistettä.

Käytä lopuksi servon mukana toimitettua hyvin pientä ruuvia ruuvaamaan torvi servoon. Auttaa ruuvimeisseli, jossa on magneettinen kärki, jos voit.

Vaihe 10: Kasvojen rakentaminen, Y -servon avaaminen ja kaiken yhdistäminen

Kierrä ensin anturin piirilevy etulevyyn puolen tuuman (tai 3/4 tuuman) 8-32 -mutterin ja -ruuvin avulla. Kiinnitä sitten kaksi jakoa sen ympärille käyttämällä enemmän 8-32 ruuvia.

Kierrä seuraavaksi kaksi kolmion siipeä etulevyyn.

Varmista, että siipi, jossa on servosarvi, vastaa Y -akselisi servoa.

Servon asentaminen

Täällä tehdään samaa. Käännä servo kokonaan myötäpäivään servosarven avulla.

Kiinnitä sitten koko etulevy niin, että se on lähes pystysuora, mutta ei kolhi muihin puisiin osiin.

Kaikkien yhdistäminen

2,5 tuuman ruuvi yhdistää etulevyn toisen puolen keskelle suuren laserleikkausreiän kautta.

Käytä sitten toista hyvin pientä servoruuvia ruuvaamaan torvi Y -akselin servoon.

Vaihe 11: Kiinnitä Arduino ja yhdistä johdot

Lopuksi meidän on ruuvattava Arduinomme pohjalevyyn käyttämällä joitain M3 -ruuveja ja muttereita. Käytämme yleensä vain kahta ruuvia, mutta lisäsimme reikiä neljään. Kiinnitä sitten kilpi Arduinoon.

Kytke servot kilpeen. Muista kytkeä vaakasuora servo X -akselin liitäntään ja pystysuora servo Y -akselin liitäntään.

Yhdistä viisi anturin piirilevyn ja kilven välistä liitäntää, molemmat on merkitty. Kytke kaikki neljä johtoa.

Huomautus: Jos sinulla on ongelmia, se johtuu siitä, että olet kytkenyt jotain väärin. Jos olet epävarma, tarkista anturijohdot ja tarkista, että servosi ovat oikeassa paikassa.

Vaihe 12: Lähetä koodi

Koodimme on melko yksinkertainen. Se vertaa jokaista neljää valoa havaitsevaa vastusta osuvaa valoa ja yrittää tehdä niistä tasaiset. Tämä on myös erittäin tehoton tapa tehdä asioita, eikä se missään tapauksessa sovellu suuriin hankkeisiin. Tämän koodin suurin etu on, että sitä on mielenkiintoista katsella. Seuranta seuraa taskulamppua erittäin helposti. Suurin haittapuoli on, että se ei ole erityisen tarkka ja jos jätät auringossa koko päivän, se ei liiku kovin usein. Voit säätää koodia herkemmäksi, mutta se on paljon kokeiluja ja virheitä.

Jos haluat kirjoittaa oman koodisi tai kokeilla jotain erilaista, mahtavaa! Muista jakaa linkki siihen kommenteissa.

Lataa tämä koodi Arduinolle virallisella Arduino -ohjelmistolla.

Jos servot ja anturit on kytketty, näet sen nykivän Koti -asentoon, pysäytä hetkeksi ja siirry sitten uudelleen.

Vaihe 13: Yleisiä kysymyksiä ja vastauksia

Yleisiä ongelmia, joiden kanssa ihmiset kutsuvat meitä.

Q1) Se on auringossa eikä toimi! Mikä huijaus

A1) Onko se kytketty USB -virtalähteeseen? Seurantalaite ei ole itsestään virtalähde ja sitä käytetään kokonaan Arduinoon menevältä USB -kaapelilta.

Q2) Pää iskee väkivaltaisesti muihin osiin tai kehoon

A2) Sinun on "asennettava" servot uudelleen. Meidän on annettava servorajat. (Tämä voidaan tehdä myös koodissa)

Q3) Se ei liiku kovin paljon, miten voin muuttaa sitä?

A3) Kokeile taskulampun käyttöä hämärässä huoneessa. Se voi ylikuormittua ulkona auringonvalossa.

Kysymys 4) Arduinoni ei lataudu. Mitä teen väärin?

A4) Varmista, että Arduino -ohjaimesi on asennettu, varmista, että olet valinnut Arduino Unon taululuettelosta ja varmista, että olet valinnut oikean tiedonsiirtoportin.

Q4) Tämä on täydellinen huijaus! Kuinka uskallat veloittaa niin paljon paketista! Olette paskiaisia

A4) Kiitos tästä oivaltavasta kommentista, vaikka se ei ole kysymys, tulitko tänne YouTubesta? Kyllä, veloitamme rahaa sarjaversiosta, mutta annamme sinulle kaikki tarvitsemasi komponentit ja tarjoamme sinulle todellista, reaaliaikaista asiakastukea. Jos et halua ostaa sitä meiltä, tee se itse avoimen lähdekoodin tiedostojemme ja tämän käyttöoppaan avulla.

Vaihe 14: Koristeet

Kun teemme Kit -versiota tästä projektista, sisällytämme myös 6 V 200 mA: n aurinkokennon ja edullisen LED -voltimittarin. Tämä pieni aurinkokenno ei tee paljon, mutta voit saada siitä tietoja.

Kiinnitämme aurinkokennon yleensä kasvoihin tarranauhalla tai vaahtoteipillä. Muista, että vaikka voit teknisesti kiinnittää jättimäisen aurinkopaneelin tähän projektiin, murskat sen välittömästi. Liian suuri aurinkokenno lisäisi myös servojen rasitusta. (Suuremmat seurantalaitteet haluavat käyttää vaihteistettua askelmoottoria.)

Laserleikkaustiedostoistamme löydät yksinkertaisen pidikkeen LED-jännitemittarille, joka voidaan kiinnittää pohjaan kahdella muulla 8-32-ruuvilla. Liitämme jännitemittarin aurinkokennoon langanmuttereilla. Tämäntyyppiset volttimittarit saavat virtansa lähteestä, tässä tapauksessa aurinkokennosta. Musta johto negatiiviseksi, punainen ja valkoinen johto positiiviseksi.

Vaihe 15: Nauti

Toivomme, että tämä päivitys auttaa monia ihmisiä ja saa entistä enemmän ihmisiä kiinnostumaan työpöydän aurinkoseurannan luomisesta. Jos sinulla on kysymyksiä, kommentteja tai luo omasi, lähetä kommentti alla. Rakastamme nähdä, mitä hauskoja muunnelmia ihmiset keksivät.

Jos olet kiinnostunut osistamme tai tarvikkeistamme, hanki ne BrownDogGadgets.com -sivustolta. Ja kuten olemme sanoneet monta kertaa, tämä on avoimen lähdekoodin projekti, joten voit vapaasti käyttää omia osiasi ja tarvikkeitasi niin paljon kuin haluat.