Δημιουργία αυτόματου ηλιακού ιχνηλάτη με Arduino UNO: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Η ηλιακή ενέργεια γίνεται όλο και πιο διαδεδομένη σε όλο τον κόσμο. Επί του παρόντος, πολλές μέθοδοι ερευνώνται για να κάνουν τα ηλιακά πάνελ να παράγουν περισσότερη ενέργεια, μειώνοντας την εξάρτησή μας από ορυκτά καύσιμα και άνθρακα. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να κινούνται τα πάνελ, κοιτώντας πάντα τον ήλιο στον ουρανό. Αυτό επιτρέπει τη βέλτιστη συλλογή ενέργειας, κάνοντας τα ηλιακά πάνελ πιο αποδοτικά.

Αυτό το Instructable θα εξετάσει πώς λειτουργούν οι ηλιακοί ιχνηλάτες και θα εφαρμόσει μια τέτοια μέθοδο σε ένα πρωτότυπο ηλιακού ιχνηλάτη χρησιμοποιώντας ένα Arduino UNO.

Βήμα 1: Πώς λειτουργούν οι ηλιακοί ιχνηλάτες

Υπάρχουν 3 κύριες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο ενός ηλιακού ιχνηλάτη. Το πρώτο είναι ένα σύστημα παθητικού ελέγχου και τα άλλα δύο είναι ενεργά συστήματα ελέγχου. Ο παθητικά ελεγχόμενος ηλιακός ιχνηλάτης δεν περιέχει αισθητήρες ή ενεργοποιητές αλλά αλλάζει τη θέση του με βάση τη θερμότητα από τον Sunλιο. Χρησιμοποιώντας αέριο με χαμηλό σημείο βρασμού σε ένα δοχείο τοποθετημένο σε μεντεσέδες στη μέση του, παρόμοιο με ένα πριόνι, ο ηλιακός πίνακας μπορεί να αλλάξει τη θέση του με βάση την κατεύθυνση της θερμότητας από τον Sunλιο.

Τα ενεργά συστήματα είναι λίγο διαφορετικά. Και τα δύο απαιτούν σύστημα επεξεργασίας, καθώς και ενεργοποιητές για τη μετακίνηση των πάνελ. Ένας τρόπος για τον ενεργό έλεγχο των ηλιακών συλλεκτών είναι η μετάδοση της θέσης του Sunλιου στα πάνελ. Τα πάνελ προσανατολίζονται στη συνέχεια σε αυτή τη θέση στον ουρανό. Μια άλλη μέθοδος είναι με τη χρήση αισθητήρων για την ανίχνευση της θέσης του ήλιου. Χρησιμοποιώντας αντιστάσεις που εξαρτώνται από το φως (LDR), είναι δυνατό να εντοπιστούν διαφορετικά επίπεδα φωτός. Αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να καθορίσουν πού βρίσκεται ο ήλιος στον ουρανό, επιτρέποντας στο πάνελ να προσανατολιστεί κατάλληλα.

Σε αυτό το Instructable, θα χρησιμοποιήσουμε το σύστημα ενεργού ελέγχου που βασίζεται στον αισθητήρα.

Βήμα 2: Διάγραμμα συστήματος/Επισκόπηση εξαρτήματος

Ο τρόπος λειτουργίας αυτού του συστήματος φαίνεται στις παραπάνω εικόνες. Θα υπάρχει 1 αντίσταση εξαρτώμενη από το φως σε κάθε πλευρά ενός διαιρέτη. Αυτός ο διαχωριστής θα ρίξει μια σκιά στον αισθητήρα στη μία πλευρά του πίνακα, δημιουργώντας μια δραστική διαφορά μεταξύ των δύο μετρήσεων του αισθητήρα. Αυτό θα ωθήσει το σύστημα να κινηθεί προς τη φωτεινότερη πλευρά για να εξισώσει τις ενδείξεις των αισθητήρων, βελτιστοποιώντας τη θέση του ηλιακού πίνακα. Στην περίπτωση ενός ηλιακού ιχνηλάτη 2 αξόνων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η ίδια αρχή, με 3 αισθητήρες αντί για δύο (1 στα αριστερά, 1 στα δεξιά, 1 στο κάτω μέρος). Ο μέσος όρος του αριστερού και του δεξιού αισθητήρα μπορεί να συγκριθεί με αυτήν την ένδειξη με τον κάτω αισθητήρα για να καθοριστεί πόσο πρέπει να κινείται ο πίνακας πάνω ή κάτω.

Επισκόπηση των κύριων στοιχείων

Arduino UNO: Αυτός είναι ο μικροελεγκτής για αυτό το έργο. Διαβάζει δεδομένα αισθητήρων και καθορίζει πόσο και σε ποια κατεύθυνση πρέπει να στραφούν τα servos.

Servo: Αυτοί είναι οι ενεργοποιητές που χρησιμοποιούνται για αυτό το έργο. Είναι εύκολο να ελεγχθούν και πολύ ακριβείς, καθιστώντας το τέλειο για αυτό το έργο.

Αντιστάσεις εξαρτώμενες από το φως (LDR): Πρόκειται για μεταβλητές αντιστάσεις που ανιχνεύουν επίπεδα φωτός. Αυτά χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της θέσης του ήλιου στον ουρανό.

Βήμα 3: Υλικά/Εξοπλισμός

Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή αυτού του έργου είναι:

1. Arduino UNO
2. 2 Σέρβο
3. 3 αντιστάσεις που εξαρτώνται από το φως (LDR)
4. 3 αντιστάσεις 10k Ohm
5. Ξυλάκια λακκούβας
6. Χαρτόνι

Τα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή αυτού του έργου είναι:

1. Συγκολλητικό σίδερο
2. Ταινία-κασέτα
3. Ψαλίδι
4. Μαχαίρι χρησιμότητας
5. Πυροβόλο θερμό κόλλα

Βήμα 4: Σχηματικό κύκλωμα

Πάνω είναι το σχηματικό σχήμα που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του ηλιακού ιχνηλάτη.

Συνδέσεις καρφιτσών:

Αριστερός Φωτοαντιστάτης

Καρφίτσα 1 - 3.3V

Καρφίτσα 2 - A0, GND (αντίσταση 10k ohm μεταξύ Pin 2 και GND)

Σωστό φωτοαντιστάτη

Καρφίτσα 1 - 3.3V

Καρφίτσα 2 - A1, GND (αντίσταση 10k ohm μεταξύ Pin 2 και GND)

Κάτω φωτοαντίσταση

Καρφίτσα 1 - 3.3V

Καρφίτσα 2 - A2, GND (αντίσταση 10k ohm μεταξύ Pin 2 και GND)

LR Servo

Σήμα - 2

Έδαφος - GND

VCC - Μπαταρία 6 V

TB Servo

Σήμα - 3

Έδαφος - GND

VCC - Μπαταρία 6 V

Arduino Power

VIN - Μπαταρία 6 V

GND - Μπαταρία 6 V GND

Βήμα 5: Συναρμολόγηση

Αφού συγκολλήσετε μαζί το κύκλωμα σε μια πλακέτα perf (μη διστάσετε να χρησιμοποιήσετε ένα breadboard αντ 'αυτού), ήρθε η ώρα να συναρμολογήσετε τη συσκευή. Χρησιμοποίησα χαρτόνι και μπλοκ από φελιζόλ για να δημιουργήσω μια βάση και μια βάση στήριξης για το tracker, καθώς και ένα διαχωριστικό τοίχο για τους αισθητήρες χρησιμοποιώντας ξυλάκια popsicle. Αυτό το βήμα εξαρτάται από εσάς. Δοκιμάστε να πειραματιστείτε με διαφορετικά μήκη, ύψη και σχήματα διαχωριστικών τοίχων, καθώς και την τοποθέτηση αισθητήρα, για να δείτε πώς επηρεάζει την ικανότητα παρακολούθησης της συσκευής.

Βήμα 6: Λογισμικό

Τώρα που ολοκληρώθηκε η συναρμολόγηση, ήρθε η ώρα να δημιουργήσουμε λογισμικό για τη συσκευή. Το σκίτσο Arduino επισυνάπτεται παρακάτω.

Βήμα 7: Διάγραμμα ροής λογισμικού

Ακολουθεί ένα διάγραμμα ροής για το πώς λειτουργεί η συσκευή.

Βήμα 8: Συμπέρασμα

Εάν ενεργοποιήσετε τη συσκευή και ρίξετε έντονο φως στον πίνακα, ο ιχνηλάτης θα προσανατολιστεί να αντιμετωπίσει το φως απευθείας. Επισυνάπτω ένα δοκιμαστικό βίντεο του έργου παρακάτω. Ελπίζω να σας άρεσε αυτό το έργο! Μη διστάσετε να κάνετε οποιαδήποτε ερώτηση στην ενότητα σχολίων και θα προσπαθήσω να απαντήσω σε αυτές. Ευχαριστώ!