Dual Axis Tracker V2.0: 15 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Înapoi în anul 2015, am proiectat un Tracker Simple Dual Axis Tracker pentru a fi folosit ca student distractiv sau proiect de hobby. A fost mic, zgomotos, puțin complicat și a provocat o mulțime de comentarii cu adevărat ciudate ale comunității. Acestea fiind spuse, trei ani și jumătate mai târziu primim în continuare e-mailuri și apeluri telefonice de la oameni din întreaga lume care doresc să-și construiască propriile lor.

Datorită succesului postării noastre originale în proiect, a videoclipului de pe YouTube și a kiturilor pe care le vindeam, am primit o gamă largă de feedback de la o gamă largă de utilizatori. Majoritatea sunt bune, unele enervante și destul de puține care erau de-a lungul liniei „conectării acestui lucru este foarte complicat, așa că vă rog să petreceți o oră la telefon cu noi pentru a afla”. Având în vedere acest lucru, am petrecut câteva luni reproiectând proiectul de la capăt pentru a-l face o activitate mult mai simplificată și mai ușoară.

În această scriere veți găsi informații despre actualizările noastre, modul de funcționare a trackerelor solare, o listă de piese, linkuri către hardware-ul nostru Open Source, codul Open Source și linkuri către unde puteți cumpăra multe dintre aceste lucruri.

Dezvăluire completă: Vindem acest proiect și toate părțile ca un kit educațional. Nu este nevoie să cumpărați nimic de la noi pentru a face acest proiect. De fapt, puteți utiliza toate resursele noastre pentru a vă confecționa propriile PCB-uri, puteți tăia cu laser propriul lemn la un spațiu local sau o universitate locală sau chiar puteți folosi doar o grămadă de carton și lipici fierbinte pentru a vă crea propria creație minunată. Acesta este un proiect Open Source.

Give Aways: Încercăm ceva nou în 2019. Urmăriți-ne pe instructables, Facebook, Instagram sau pe YouTube pentru șansa de a câștiga câteva piese gratuite (numai pentru rezidenții SUA). La fel și comentează postările și videoclipurile noastre pentru acest proiect și vom alege câțiva câștigători în luna următoare. Vom oferi câteva serii de PCB-uri și câteva seturi.

Pasul 1: De ce Solar Trackers?

Panourile solare sunt peste tot. Sunt ieftine, ușor disponibile și foarte ușor de utilizat. Există zeci de mii de proiecte de panouri solare la scară mică, găsite pe toate site-urile YouTube și DIY.

Majoritatea oamenilor au probabil câteva instalații solare la scară mai mare în vecinătatea lor datorită proliferării achizițiilor de grupuri solare și stimulentelor guvernamentale. În marea majoritate a acestor instalații, panourile solare sunt fixate pe acoperișul unei clădiri orientate la 45 de grade sud (când se află în emisfera nordică). Setările solare fixe sunt de departe cel mai simplu mod de a alimenta o casă sau o clădire, deoarece necesită întreținere și întreținere foarte puține. Spunem frecvent persoanelor care ne contactează că este mult mai rentabil să NU construiți un tracker solar pentru casa dvs., ci doar să adăugați mai multe panouri solare la gama dvs.

Cu toate acestea, cel mai eficient mod de colectare a energiei dintr-un singur panou este prin intermediul unui tracker solar. Acest lucru permite panoului solar să fie în poziția optimă toată ziua, ceea ce crește generarea de energie cu peste 20%. Acest tip de sistem este perfect pentru clădiri sau facilități care nu au mult spațiu plat pentru acoperiș sau situații în care energia solară este inconsistentă.

Vom demonstra un Active Solar Tracker care se deplasează atât pe axa X, cât și pe axa Y. Acest tip de sistem folosește un microcontroler sau un circuit analogic bine conceput și senzori pentru a menține panoul solar în poziția corectă. Deși acest lucru face un demo foarte elegant, pe care îl puteți arăta folosind o lanternă într-o sală de clasă, folosește, de asemenea, multă putere și are multe părți mobile.

Un Tracker bazat pe date sau un Tracker programat folosește informații despre dată și oră pentru a urma o cale stabilită în fiecare zi, deoarece mișcarea soarelui este 100% previzibilă. Un astfel de exemplu este proiectul utilizatorului Instructable pdaniel7 și folosește două servouri într-un design nou pentru a urmări foarte eficient soarele. Cheia acestui tip de design este asigurarea faptului că software-ul este configurat pentru a fi cel mai eficient pentru locația exactă.

Un dispozitiv de urmărire personalizată este unul care este alimentat de oameni. Acest lucru poate varia de la ceva la fel de simplu ca o persoană care își schimbă unghiul panourilor solare de câteva ori pe an până la plasarea unui panou pe o platformă rotativă atașată la o scripete ponderată care este resetată în fiecare dimineață. De exemplu, un fermier local știm că are mai multe panouri solare montate pe țevi din PVC în curtea sa. În fiecare lună schimba ușor poziția și unghiul acestora. Este foarte simplu și îl ajută să câștige încă câteva amperi de energie din sistemul său.

Pasul 2: upgrade la designul original

Versiunea noastră originală era mai preocupată de mecanica fizică decât de electronică și aceasta s-a dovedit a fi cea mai mare cădere a acesteia. Când am început să reproiectăm acest proiect, am luat decizia de a ne schimba cablajul dintr-o abordare „pachet de fire” într-o abordare ușoară „plug and play”, deoarece publicul nostru avea tendința de a fi studenți.

Primul lucru pe care l-am făcut a fost să creăm un Arduino Shield personalizat pentru conectarea la servo și senzori. Designul original a folosit un scut generic pentru senzori Arduino care a funcționat bine pentru servere, dar nu pentru senzori. Scutul nostru nu este nimic special în general și a fost de departe cel mai simplu aspect de proiectat. (L-am folosit și pentru alte proiecte în care trebuia să conectăm un senzor simplu și un servo.)

Pentru a menține senzorii în poziție, am proiectat un suport pentru senzori foarte simplu, care ar putea fi înșurubat cu ușurință pe lemn. Un set de anteturi pin ne-a permis apoi să conectăm senzorul PCB la scut cu jumperi de sex feminin. Rezolvarea problemelor cu această configurare este mult mai ușoară decât „pachetul de fire” original sau o placă de calcul.

În cele din urmă, am trecut peste designul nostru și am schimbat destul de puțin lemnul de la un centimetru la opt pentru a reduce greutatea. Deși nu am avut niciodată rapoarte despre oameni care au avut probleme cu Servo-urile lor 9G arzând cu atât mai puțină greutate se mișcau cu atât mai bine. Acest lucru reduce, de asemenea, costurile și greutățile de expediere pentru noi, deoarece avem tendința de a livra o mulțime de kituri la nivel internațional.

Pasul 3: Piese necesare

Pentru a construi acest proiect, veți avea nevoie de următoarele elemente:

Instrumente:

• Șurubelnițe
• Calculator
• Laser Cutter sau CNC Router dacă tăiați singur piesele

Electronică:

• Arduino Uno
• Ecran Solar Tracker (anteturi pin și rezistențe de 10 000 ohmi)
• Suport PCB senzor (anteturi pin și rezistențe de detectare a luminii)
• Cabluri jumper de la feminin la feminin
• 2 x Servomotoare de dimensiuni metalice 9G

Hardware:

• Piese din lemn tăiate cu laser sau CNC
• 4 x șuruburi M3 + piulițe în lungime de aproximativ 14-16 mm
• 4 x șuruburi de lemn de dimensiunea 2 la o lungime de 1/4 inch sau unele șuruburi M1 de lungime similară
• 21 x 8-32 Șuruburi la 1/2 inch lungime
• 1 x 8-32 la 3/4 inch
• 1 x 8-32 Șurub la 2,5 inci lungime și o piuliță opțională
• 24 x 8-32 Nuci
• 4 x picioare de cauciuc

Opțional:

• Celula solară (6V 200mA este ceea ce folosim)
• LED Volt Meter
• Sârmă pentru a le conecta pe cele două

Majoritatea acestor părți sunt destul de ușor de găsit. Dacă doriți să vă compuneți propriile PCB-uri, puteți face acest lucru prin OSHPark.com sau alte servicii PCB. Asigurați-vă că obțineți servo Metal Gear 9G pentru torc-ul suplimentar pe care îl oferă.

În cele din urmă, realizăm și vindem un kit pentru acest lucru care include totul. De asemenea, vindem doar piesele din lemn și doar componentele electronice, deoarece am primit o mulțime de cereri de opțiune. Trusele noastre sunt deja lipite, includ toate piesele de care aveți nevoie pentru a construi acest proiect și oferim asistență pentru clienți.

Aaaaaaaaa și înainte de a începe să primim o mulțime de comentarii ciudate furioase de la oameni, acesta este un proiect 100% Open Source. Simțiți-vă liber să vă creați propriul folosind indicațiile noastre.

Pasul 4: Pregătirea PCB-urilor

Dacă utilizați kiturile sau piesele noastre, cele două PCB-uri vor fi deja lipite pentru dvs.

Dacă doriți să vă confecționați, puteți găsi fișierele noastre PCB pe GitHub Repo și apoi utilizați un serviciu precum OSHPark pentru a compune unele PCB-uri. De asemenea, veți avea nevoie de rezistențe de 10 000 Ohm, anteturi de pin și rezistențe de detectare a luminii pentru a completa plăcile.

În general, acest lucru este destul de ușor prin lipirea găurilor. Asigurați-vă că utilizați un fier de lipit cu un vârf adecvat la capăt.

Lipirea scutului: lipiți anteturile pinului servo și senzor orientate în sus și anteturile pinului de conectare Arduino orientate în jos.

Lipire senzor: Rezistențele de detectare a luminii cu fața în sus, anteturile cu pinul cu fața în jos.

De asemenea, avem un PCB proiectat care utilizează un Arduino Nano, dar nu este testat. Dacă cineva face una dintre acestea, ne-ar plăcea să o vedem în acțiune!

Pasul 5: Pregătirea pieselor din lemn

Suntem destul de norocoși să avem atât un tăietor cu laser, cât și un router CNC în atelierul nostru, ceea ce face ca tăierea pieselor să fie foarte ușoară pentru noi. Majoritatea oamenilor vor trebui să caute o mașină în spațiul local Maker, la universitate sau la bibliotecă. Orice tăietor laser de birou sau router CNC va putea manipula lemnul de 1/8 și 1/4 inch pe care îl folosim. Am avut mai multe grupuri de studenți să construiască cu succes acest proiect cu plăci din spumă sau carton tăiate manual.

Un lucru pe care NU îl recomandăm să îl folosim este Acrilul. Este foarte greu și dens, ceea ce ar putea învinge cele două Servo-uri.

PDF-urile cu linii vectoriale pot fi găsite cu ușurință pe GitHub Repo. Aruncați-le în software-ul tăietor laser preferat, inkscape sau alt software de desen. Vă rugăm să rețineți că avem atât linii CUT, cât și linii ETCHING în fișierele noastre.

Dacă doriți să simplificați acest proiect, puteți încerca să eliminați Y Servo care controlează platforma celulei solare și apoi să reglați manual Axa Y. Acest lucru l-ar transforma într-un urmăritor cu o singură axă destul de ingenios.

Avem o mulțime de cereri pentru DOAR piese din lemn tăiate cu laser. Le vindem ca opțiune pe site-ul nostru web și ne asigurăm că trimitem și toate șuruburile corespunzătoare.

Pasul 6: Atașați X Servo, picioarele și baza

Notă: există o mulțime de moduri de a pune acest proiect împreună și ordinea în care îl construiți nu contează cu adevărat. Dacă doriți să vizualizați câteva direcții stil de artă, puteți face acest lucru cu indicațiile de pe site-ul nostru.

Când construiți, primul pas este să atașați unul dintre servo-uri la montajul Servo Circle.

Folosiți șuruburile care vin împreună cu servo-ul și atașați-l la partea inferioară a piesei de lemn. Aceasta este partea FĂRĂ gravare pe ea.

Apoi atașați cele patru picioare cu un șurub 8-32 și piulițe. Nu le înșurubați până la capăt, lăsați niște spații.

În cele din urmă, conectați cele patru picioare la piesa mare de bază a proiectului din lemn cu încă patru șuruburi și piulițe 8-32. Odată ce sunt siguri, strângeți celelalte patru șuruburi de pe cercul de montare servo.

Acesta ar fi, de asemenea, un moment bun pentru a pune picioarele de cauciuc pe fundul piesei de lemn Project Base, astfel încât șuruburile să nu vă zgârie masa.

Pasul 7: Atașați Y Servo și construiți centrul

Utilizați diagrama de mai sus pentru a construi piesele centrale.

Atașați servo folosind șuruburile furnizate cu acesta. Nu contează ce parte a piesei de lemn folosiți, doar că corpul servo este îndreptat în interior.

Apoi, conectați în mod liber cele două piese de dreptunghi lungi și cele două piese de ghidaj cu șurub lung.

Pasul 8: Atașați Servo Horns

Notă: Aceasta este de departe cea mai enervantă parte a acestei versiuni. Dacă spargeți un claxon servo, nu vă faceți griji, aveți în plus pentru un motiv.

Atașați unul dintre servocornurile în formă de X, care au venit cu servo-ul dvs., la piesa mare a cercului central. Îl veți înșuruba în partea inferioară, care este partea fără gravare pe ea. Pentru a face acest lucru, utilizați două dintre șuruburile mici pentru lemn # 2.

Faceți același lucru cu una dintre cele două aripi triunghiulare folosind un alt servocorn.

Pasul 9: conectați centrul și baza, acasă X Servo

Conectați piesa Circle Center la care tocmai ați atașat un corn și conectați-o cu piesele Y Servo Center dinainte. Conectați piesele și folosiți patru șuruburi și piulițe 8-32 pentru a o ține împreună.

Apoi, așezați-l pe bază folosind claxonul Servo ca punct de conectare. NU-l înșurubați încă la locul său.

Admiterea X Servo

Folosind claxonul servo conectat acum la servo, rotiți servo în sensul acelor de ceasornic. (Puteți utiliza, de asemenea, unul din stânga dvs. peste Servo Horns și pentru acest lucru.)

Ridicați centrul și așezați-l în cea mai îndepărtată poziție în sens invers acelor de ceasornic. Utilizați colțul bazei proiectului ca punct de referință.

În cele din urmă, utilizați șurubul foarte mic furnizat împreună cu servo-ul dvs. pentru a înșuruba claxonul în servo. Dacă puteți, aveți un șurubelniță cu vârf magnetic.

Pasul 10: Construiește fața, acasă la Y Servo și conectează totul

Mai întâi, înșurubați senzorul PCB în placa frontală folosind piulița și șurubul 8-32 de o jumătate de inch (sau un 3/4 inch). Apoi atașați cele două separatoare în jurul său folosind mai multe șuruburi 8-32.

Apoi, înșurubați cele două aripi triunghiulare în placa de față.

Asigurați-vă că aripa care are Servo Horn se potrivește cu locul în care este Servo Axa Y.

Revenind la Servo

Facem același lucru aici. Întoarceți Servo-ul până la capăt în sensul acelor de ceasornic folosind un claxon servo.

Apoi, atașați întreaga placă, astfel încât să fie aproape verticală, dar să nu lovească în alte părți din lemn.

Conectând totul

Șurubul de 2,5 inch conectează o parte a feței cu centrul prin gaura mare tăiată cu laser.

Apoi utilizați celălalt servo șurub foarte mic pentru a înșuruba claxonul în servo Axa Y.

Pasul 11: Atașați Arduino și conectați firele

În cele din urmă, trebuie să înșurubăm Arduino în placa de bază folosind unele dintre șuruburile și piulițele M3. De obicei folosim doar două șuruburi, dar am adăugat găuri în patru. Apoi atașați Scutul la Arduino.

Conectați Servo-urile la Shield. Asigurați-vă că ați conectat servo orizontal la conexiunea axei X și servo vertical la conexiunea axei Y.

Potriviți cele cinci conexiuni dintre PCB-ul senzorului și Shield, ambele fiind etichetate. Conectați toate cele patru fire.

Notă: Dacă veți avea probleme, va fi pentru că ați conectat ceva greșit. Când aveți dubii, verificați de două ori firele senzorului și verificați dacă serviciile dvs. sunt în locul corect.

Pasul 12: Încărcați codul

Codul nostru este destul de simplu. Compară lumina care lovește fiecare dintre cele patru rezistențe de detectare a luminii și încearcă să le uniformizeze. Acesta este, de asemenea, un mod foarte ineficient de a face lucrurile și, în niciun caz, nu ar scădea bine la proiecte mai mari. Cel mai mare avantaj al acestui cod este că este interesant de vizionat. Trackerul va urma o lanternă foarte ușor. Cel mai mare dezavantaj este că nu este deosebit de precis și dacă pleci la soare toată ziua nu se va mișca foarte des. Puteți modifica codul pentru a-l face mai sensibil, dar este o mulțime de încercări și erori.

Dacă doriți să scrieți propriul cod sau să încercați ceva diferit, minunat! Asigurați-vă că distribuiți un link către acesta în comentarii.

Folosind software-ul oficial Arduino încărcați acest cod pe Arduino.

Dacă serverele și senzorii dvs. sunt conectați, veți vedea că se mișcă într-o poziție „Acasă”, faceți o pauză pentru o secundă și apoi mutați din nou.

Pasul 13: Întrebări și răspunsuri obișnuite

Probleme comune cu care ne sună oamenii.

Q1) Este la soare și nu funcționează! Ce jecmăneală

A1) Este conectat la o sursă de alimentare USB? Trackerul nu se autoalimentează și este rulat în întregime de pe cablul USB care intră în Arduino.

Q2) Capul bate violent în alte părți sau în corp

A2) Trebuie să „acasă” din nou servomotoarele. Trebuie să dăm limitele Servo. (Acest lucru se poate face și în cod)

Q3) Nu se mișcă foarte mult, cum pot schimba asta?

A3) Încercați să utilizați o lanternă într-o cameră cu lumină slabă. Poate fi copleșit atunci când este afară, în lumina soarelui.

Q4) Arduino-ul meu nu se va încărca. ce fac greșit?

A4) Asigurați-vă că aveți instalate drivere pentru Arduino, asigurați-vă că ați ales Arduino Uno din lista plăcilor, asigurați-vă că ați ales portul de comunicare corect.

Q4) Aceasta este o copie totală! Cum îndrăznești să taxezi atât de mult pentru un kit! Voi sugeți

A4) Vă mulțumim pentru acel comentariu perspicace, chiar dacă nu este o întrebare, ați venit aici de pe YouTube? Da, taxăm bani pentru o versiune de kit, totuși vă oferim toate componentele de care aveți nevoie și vă oferim asistență reală, în timp real, pentru clienți. Dacă nu doriți să-l cumpărați de la noi, faceți-l singur cu fișierele noastre Open Source și acest ghid de instrucțiuni.

Pasul 14: ornamente

Când realizăm versiunea Kit a acestui proiect, includem și o celulă solară de 6V 200mA, precum și un contor de voltaj LED ieftin. Această mică celulă solară nu va face o mulțime, dar puteți obține unele date de pe ea.

De obicei, atașăm celula solară pe față folosind velcro sau bandă de spumă. Rețineți că, deși ați putea atașa din punct de vedere tehnic un panou solar gigant la acest proiect, îl veți zdrobi instantaneu. Prea mare dintr-o celulă solară ar adăuga, de asemenea, o tulpină suplimentară Servo-urilor. (Urmăritorii mai mari ar dori să folosească un motor pas cu trepte.)

În fișierele noastre tăiate cu laser, veți găsi un suport simplu pentru contorul de volt LED, care poate fi atașat la bază folosind încă două șuruburi 8-32. Folosim piulițe de sârmă pentru a conecta voltmetrul la celula solară. Aceste tipuri de contoare de volt sunt alimentate de sursa lor, în acest caz celula solară. Fir negru la negativ, roșu și alb la pozitiv.

Pasul 15: Bucurați-vă

Sperăm că această actualizare ajută o mulțime de oameni și va atrage și mai mulți oameni interesați de crearea trackerului solar pentru desktop. Dacă aveți întrebări, comentarii sau creați propriul dvs., vă rugăm să postați un comentariu mai jos. Ne place să vedem cu ce variante distractive vin oamenii.

Dacă sunteți interesat de oricare dintre piesele sau consumabilele noastre, luați-le de pe BrownDogGadgets.com. Și, așa cum am spus de nenumărate ori, acesta este un proiect Open Source, așa că nu ezitați să vă folosiți propriile piese și consumabile cât doriți.