Dispozitiv de iradiere solară (SID): un senzor solar pe bază de Arduino: 9 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Dispozitivul de iradiere solară (SID) măsoară strălucirea soarelui și este special conceput pentru a fi utilizat în clasă. Acestea sunt construite folosind Arduinos, ceea ce le permite să fie create de toată lumea, de la studenți la liceu până la adulți. Acest instructabil a fost produs de profesorii 2017-2018 din programul QESST de la ASU.

Pasul 1: Strângeți consumabilele

Analiza SIDCost

1. Un Arduino (nano a fost folosit pentru acest proiect) 19,99 USD / 5 = 4,00 USD

2. O placă de verificare 3,99 USD / 6 = 0,66 USD

3. Un rezistor de 4,7K ohm 6,50 USD / 100 = 0,07 USD

4. Un rezistor de 2,2 ohmi 4 $ / 100 = 0,04 USD

5. 1 cablu RCA cu două capete 6 $ / 3 $ = 2,00 $

6. Sonda de temperatură 19,99 USD / 10 = 2,00 USD

7. Un senzor solar 1,40 USD / 1 = 1,40 USD

8. Patru (4) cabluri jumper 6,99 USD / 130 = 0,22 USD (indisponibil acum, dar sunt disponibile și alte opțiuni)

9. Fier de lipit și lipit

10. Freze de sârmă

Total 6,39 USD

Pentru a vă crea propria cutie (în loc să o imprimați 3D), veți avea nevoie și de:

1. Caseta neagră 9,08 USD / 10 = 0,91 USD

2. Două (2) intrări RCA feminine 8,99 USD / 30 = 0,30 USD

3. Burghiu, dimensiunea 6 biți și burghiul pas cu pas

Total 1,21 USD

Total cumulativ 7,60 USD

Pasul 2: Construirea cazului dvs

Deoarece se așteaptă ca elevii K-12 să folosească acești senzori, este util ca toate cablurile să fie închise într-o cutie. O parte a cutiei are o gaură mai mare pentru alimentarea către computer, iar cealaltă are două găuri pentru intrările femele RCA. Utilizați un burghiu de dimensiunea 6 pentru a găuri orificiile pentru intrările RCA și un burghiu cu pas pentru a găuri o gaură pentru alimentarea computerului. Panoul dvs. și Arduino trebuie să fie conectate confortabil, deci ar fi probabil înțelept să măsurați unde trebuie să fie găurile înainte de a le practica. Odată ce acest lucru este realizat, puteți înșuruba intrările RCA. Dacă alegeți să nu includeți un senzor de temperatură în acest proiect, veți avea nevoie doar de o singură intrare RCA și puteți găuri în consecință.

Arduino trebuie să fie apăsat pe panou, așa cum se arată în imagine. Panourile utilizate în acest proiect au un fund lipicios, deci după ce cutia a fost găurită, poate fi util să lipiți panoul de panou la cutie pentru a ajuta la organizare.

Dacă aveți acces la o imprimantă 3D, puteți imprima alternativ o casetă pentru SID.

Pasul 3: Conectați-vă cablurile la intrările RCA

Conectați două cabluri jumper la fiecare intrare RCA. Deși aceste cabluri ar putea fi lipite la intrări, este mai rapid și mai ușor să sifonați pur și simplu firul din jurul intrării. Asigurați-vă că niciun fir neacoperit nu se ating, altfel circuitul dvs. ar putea fi scurtcircuitat. În acest caz, firele galbene și albastre sunt conectate la sol, în timp ce firele roșii și verzi sunt conectate la cabluri. Aceste culori nu sunt necesare pentru construcția dispozitivului, dar fac mai ușor să vedeți cum sunt conectate firele la Arduino.

Pasul 4: Pregătiți cablul RCA

Tăiați un cablu RCA pe două fețe (de la tată la tată) în jumătate și îndepărtați aproximativ un centimetru de fiecare parte a cablului. Răsuciți firele exterioare care acționează ca plumb, apoi îndepărtați și răsuciți firele interioare care sunt pământul (în aceste imagini, firele de pământ sunt inițial înconjurate de sârmă albă, deși culoarea acoperirii depinde adesea de culoarea cablul RCA). Faceți acest lucru pentru ambele fire. Acestea vă vor conecta intrările RCA la senzorii solari și de temperatură.

Pasul 5: Construiți-vă senzorul solar

Panourile utilizate în acest proces sunt ieftine, dar de multe ori au cabluri care cad ușor. Este o idee bună să fixați cablurile cu o bucată de bandă electrică pentru a remedia această problemă.

Îndepărtați un centimetru de sârmă de pe cablurile de la panoul solar, care sunt în acest caz galbene (pozitive) și maro (negative). Răsuciți capătul unui rezistor de 2,2 ohmi, cablul RCA și capătul pozitiv al panoului (aici în galben). Răsuciți capătul negativ al panoului solar (aici în maro), solul cablului RCA (aici în alb) și cealaltă parte a rezistorului. Rețineți că rezistența este în paralel aici.

Lipiți împreună firele de la panou și cablul RCA. Dispozitivul nu va funcționa corect dacă firele de plumb și de masă se încrucișează, deci folosiți bandă electrică sau termocontractibil pentru a închide firele.

Pasul 6: conectați senzorul solar

Pe acest model, senzorul solar este cablat pentru intrarea RCA feminină potrivită, care are cabluri verzi (plumb) și albastre (la sol). Deși puteți utiliza oricare intrare RCA, acest lucru vă va împiedica să treceți fire în partea opusă a Arduino.

Conectați cablul de plumb (aici în verde) la pinul Arduino A5. Conectați cablul de masă (aici în albastru) la pinul de masă (GND) de pe partea analogică (toți pinii de pe această parte a Arduino încep cu A).

Dacă terminați acest proiect și senzorul solar citește 0 volți, încercați să comutați firele de masă și conductoare. Dacă senzorul a fost lipit incorect, este posibil să fie necesară comutarea acestora.

Deși există un rezistor în aceste imagini, nu trebuie să includeți un rezistor dacă alegeți să nu includeți un senzor de temperatură.

Pasul 7: Construiți-vă senzorul de temperatură

Deoarece tensiunea de ieșire a celulelor solare fluctuează atât de mult cu căldura, un senzor de temperatură este util pentru a determina cât de bine funcționează senzorul solar. Cu toate acestea, puteți alege să construiți acest dispozitiv fără sondă de temperatură și va funcționa în continuare destul de bine ca senzor solar.

Instrucțiuni opționale pentru termometru:

Îndepărtați un centimetru de sârmă pentru fiecare dintre cele trei fire care ies din sonda de temperatură. Răsuciți firele galbene și roșii împreună. Răsuciți firele negre (împământate) separat. Folosind al doilea cablu RCA, răsuciți firele negre (de masă) de la senzorul de temperatură împreună cu firele albe (de masă) de la cablul RCA. Lipiți împreună și înfășurați cu bandă electrică sau termocontractibil. Răsuciți firele roșii și galbene (de plumb) de la sonda de temperatură la firele de plumb de pe cablul RCA. Lipiți și înfășurați cu bandă electrică sau termocontractibil.

Pasul 8: conectați senzorul de temperatură

Instrucțiuni opționale pentru termometru:

Pe acest model, senzorul de temperatură se află în intrarea RCA din stânga, care are cabluri roșii (plumb) și galbene (sol).

Îndoiți părțile laterale și conectați un rezistor de 4.7k ohm de la pinul de 5V la pinul D2 de pe panou (veți vedea etichetele acestora pe Arduino, dar de fapt veți conecta rezistorul la panou).

Conectați cablul de masă (galben) la pinul de masă (gnd) de lângă D2.

Pe a doua coloană a pinului D2, conectați cablul de plumb (aici în roșu). Această configurare permite curentului să curgă peste rezistor înainte de a fi citit de Arduino.

Pasul 9: Programați-vă Arduino

Acesta este codul utilizat în acest proiect. Emite tensiunea în volți și temperatura în grade Celsius utilizând monitorul serial. Dacă acest cod nu funcționează imediat, încercați să comutați cablul și masa la senzorul solar.

Va trebui să descărcați bibliotecile Dallas Temperature (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) și One Wire (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) și să le includeți în programul dvs. arduino.

const int sunPin = A5; // conector de utilizat pe placa Arduino

float sunValue = 0; // declarați variabila

float avgMeasure (pin int, scale float, int num) {analogRead (pin); // aruncați prima întârziere a valorii (2); float x = 0; for (int count = 0; count <num; count ++) {x = x + analogRead (pin); // întârziere (5); } x = x / num; return (scala x *); }

. // Treceți referința noastră oneWire la temperatura Dallas. Senzori de temperatură Dallas (& oneWire); void setup () {analogReference (INTERN); // utilizați referința de 1,1 V Serial.begin (115200); // comunicați la 115200. Mai rapid decât standardul 9600 Serial.print ("Voltage"); // Titlu pentru tensiunea Serial.print (""); // spacer Serial.print ("Temperatura"); // Titlu pentru senzorul de temperatură

// Porniți biblioteca sensors.begin ();}

bucla void () {sunValue = avgMeasure (sunPin, 1.0, 100); // apelați subrutina pentru a efectua 100 de măsurători, o valoare medie sunValue = sunValue * 1.07422; // Convertește numărările Arduino în tensiune, deoarece există 1024 numere și 1.1V. sensors.requestTemperatures (); // Trimiteți comanda pentru a obține temperaturi Serial.println (""); // începe noua linie Serial.print (sunValue); // scoate tensiunea Serial.print (""); // spacer Serial.print (sensors.getTempCByIndex (0)); // scoate întârzierea temperaturii (1000); // citește datele o dată pe secundă.

}