Solar Tracker Device: 25 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Ακολουθώντας αυτά τα βήματα, θα μπορείτε να δημιουργήσετε και να εφαρμόσετε έναν ηλιακό πίνακα που προσαρμόζει τη θέση του ώστε να ακολουθεί τον ήλιο. Αυτό επιτρέπει τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας που συλλαμβάνεται όλη την ημέρα. Η συσκευή είναι σε θέση να αντιληφθεί τη δύναμη του φωτός που λαμβάνει χρησιμοποιώντας δύο αντιστάσεις φωτογραφίας και χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να αποφασίσει ποια κατεύθυνση πρέπει να κοιτάξει.

Στόχοι μάθησης

• Μάθετε για την καλωδίωση μιας σανίδας ψωμιού
• Μάθετε πώς να εκτελείτε βασικές λειτουργίες (μεταφόρτωση/αρχικοποίηση κώδικα) στο Arduino
• Μάθετε για διάφορα ηλεκτρικά εξαρτήματα
• Μάθετε πώς μπορεί να ενισχυθεί η εναλλακτική παραγωγή ενέργειας

Δεδομένου ότι πρόκειται για ένα έργο για τάξη, ψάχνουμε να αντιμετωπίσουμε μερικά από τα Πρότυπα για τον Τεχνολογικό Γραμματισμό (STL) του ITEEA. Αυτό που θέλουμε να μάθουν οι μαθητές από αυτό το έργο είναι:

Πρότυπο 16: Τεχνολογίες Ενέργειας και Ισχύος

Είναι ευθύνη όλων των πολιτών να διατηρήσουν τους ενεργειακούς πόρους για να διασφαλίσουν ότι οι μελλοντικές γενιές θα έχουν πρόσβαση σε αυτούς τους φυσικούς πόρους. Για να αποφασίσουν ποιοι ενεργειακοί πόροι πρέπει να αναπτυχθούν περαιτέρω, οι άνθρωποι πρέπει να αξιολογήσουν κριτικά τις θετικές και αρνητικές επιπτώσεις της χρήσης διαφόρων ενεργειακών πόρων στο περιβάλλον.

Βαθμοί 6-8 Τα συστήματα ισχύος χρησιμοποιούνται για την οδήγηση και την παροχή πρόωσης σε άλλα τεχνολογικά συστήματα Μεγάλο μέρος της ενέργειας που χρησιμοποιείται στο περιβάλλον μας δεν χρησιμοποιείται αποτελεσματικά.

Βαθμοί 9-12 Η ενέργεια μπορεί να ομαδοποιηθεί σε μεγάλες μορφές: θερμικές, ακτινοβόλες, ηλεκτρικές, μηχανικές, χημικές, πυρηνικές και άλλες Οι ενεργειακοί πόροι μπορούν να είναι ανανεώσιμοι ή μη ανανεώσιμοι Τα συστήματα ισχύος πρέπει να έχουν πηγή ενέργειας, διαδικασία και φορτία

Η εκτίμηση κόστους αφορά το Solar Panel Kit ($ 50), το Arduino Kit ($ 40) και τα διάφορα Lego Parts ($ 25) για συνολικά $ 115 για όλα τα ανταλλακτικά, ολοκαίνουργια.

Βήμα 1: Βάση υποστήριξης

Πιάστε τέσσερα από αυτά τα τούβλα lego 1x16 (15 οπών) και βάλτε τα μαζί όπως στη δεύτερη εικόνα

Βήμα 2: Περιστρεφόμενο στήριγμα

Δύο από αυτά τα εξαρτήματα θα κατασκευαστούν, οπότε διπλασιάστε τα εξαρτήματα που χρειάζεστε και αντιστρέψτε τα για την άλλη πλευρά.

Πιάστε ένα από αυτά τα γκρι κομμάτια, ένα μαύρο σύνδεσμο "H" και ένα μόνο συνδετικό μανταλάκι με ένα μανταλάκι συν στη μία πλευρά και ένα στρογγυλό μανταλάκι από την άλλη.

Δημιουργήστε το στοιχείο όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα και δημιουργήστε το δεύτερο με αντίστροφο τρόπο για την αντίθετη πλευρά.

Βήμα 3: Συνδυάστε τα Βήματα 1 & 2

Συγκεντρώστε τη βάση και τα προηγούμενα συνημμένα όπως φαίνεται στην εικόνα

Βήμα 4: Βάση ηλιακού πλαισίου

Διπλασιάστε αυτές τις ποσότητες και αντιστρέψτε την κατασκευή για την αντίθετη πλευρά.

Πιάστε μια ράβδο σύνδεσης 11x1, δύο γωνιακά κομμάτια και 8 στρογγυλά συνδετικά κομμάτια.

Συναρμολογήστε όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα.

Βήμα 5: Υποδοχή ηλιακού πάνελ

Διπλή κατασκευή.

Χρησιμοποιήστε τέσσερις συνδετήρες 90 μοιρών, δύο ράβδους σύνδεσης 15x1 και δύο ράβδους σύνδεσης 9x1 και συναρμολογήστε όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα

Βήμα 6: Συνδέσεις σταθερότητας

Διπλή κατασκευή.

Πάρτε δύο συνδετήρες 90 μοιρών και μια ράβδο σύνδεσης 13x1 και ασφαλίστε τις όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα.

Βήμα 7: Συνέλευση συγκράτησης ηλιακών πάνελ

Πάρτε τα προηγουμένως κατασκευασμένα μέρη και συναρμολογήστε.

Βήμα 8: Όπλα Solar Panel

Συνδέστε τον σύνδεσμο H και τον σύνδεσμο L όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα.

Βήμα 9: Solar Panel Arms Cont

Χρησιμοποιώντας διαφορετικό σύνδεσμο L και δύο μεμονωμένα μανταλάκια, συνδέστε τα όπως φαίνεται στην εικόνα.

Βήμα 10: Όπλα Solar Panel Arms Cont

Στη συνέχεια, πρέπει να πιάσετε έναν άλλο σύνδεσμο L, έναν με μικρότερη βάση και δύο ακόμη μανταλάκια και να τους συνδέσετε επίσης.

Βήμα 11: Όπλα Solar Panel Arms Cont

Τώρα θα προσθέσετε ένα ευθύ κομμάτι και δύο ακόμη μανταλάκια στη διάταξη όπως φαίνεται.

Βήμα 12: Όπλα Solar Panel Arms Cont

Για το τελευταίο βήμα στη συναρμολόγηση του βραχίονα, προσθέστε ένα τελικό κομμάτι L όπως φαίνεται. Αυτό το κομμάτι θα κοιτάξει προς τα πάνω για να σας βοηθήσει να κρατήσετε το ηλιακό πάνελ.

Βήμα 13: Προσθήκη τμήματος στη συναρμολόγηση

Συνδέστε το τμήμα που μόλις δημιουργήσατε στη διάταξη όπως φαίνεται στις εικόνες. Στη συνέχεια, δημιουργήστε ένα άλλο ακριβώς όπως αυτό και προσθέστε το στην άλλη πλευρά.

Βήμα 14: Η βάση

Χρησιμοποιώντας τα κομμάτια που φαίνονται στις εικόνες, θα συναρμολογήσετε όμοια κομμάτια που θα χρησιμεύσουν ως βάση για τον ηλιακό ιχνηλάτη. Μόλις συναρμολογηθούν, τοποθετήστε τα όπως φαίνεται.

Βήμα 15: Περιστροφή της Συνέλευσης

Για να περιστραφεί το συγκρότημα, πρέπει να στερεώσουμε ένα άλλο κομμάτι στο κάτω μέρος που θα το κάνει αυτό. Κατασκευάστε το τετράγωνο χρησιμοποιώντας 4 κομμάτια όπως φαίνεται νωρίτερα στο εκπαιδευτικό, και συνδέστε τους συνδέσμους όπως φαίνεται.

Βήμα 16: Εισαγωγή του ηλιακού πλαισίου

Για να τοποθετήσετε τον ηλιακό πίνακα, ίσως χρειαστεί να αφαιρέσετε έναν από τους βραχίονες. Απλώς αφαιρέστε ένα, σύρετε στο πλαίσιο και επανατοποθετήστε το.

Βήμα 17: Προσάρτηση του σερβοκινητήρα

Χρησιμοποιώντας τα τοποθετημένα κομμάτια, φτιάξτε το συγκρότημα όπως φαίνεται.

Βήμα 18:

Θα πρέπει να στερεώσετε αυτό το επόμενο κομμάτι χρησιμοποιώντας ένα σύρμα ή κάτι παρόμοιο για να το στερεώσετε.

Βήμα 19:

Συνδέστε τη νεοσυσταθείσα διάταξη στη συνολική συναρμολόγηση όπως φαίνεται. Αυτό θα βοηθήσει στην τοποθέτηση του σερβοκινητήρα.

Βήμα 20: Συνδέστε αντιστάσεις φωτογραφίας στα καλώδια

Συνδέστε τα άκρα κάθε αντίστασης φωτογραφίας στα καλώδια όπως φαίνεται στην εικόνα.

Βήμα 21: Συνδέστε αντιστάσεις φωτογραφιών στη συναρμολόγηση

Χρησιμοποιώντας ταινία ή άλλη κόλλα, συνδέστε τις αντιστάσεις φωτογραφίας σε κάθε άκρο του συγκροτήματος όπως φαίνεται στην εικόνα.

Βήμα 22: Συγκέντρωση ηλεκτρονικών ανταλλακτικών

Βεβαιωθείτε ότι έχετε όλα τα εξαρτήματα που εμφανίζονται ή τα αντίστοιχά τους, πριν ξεκινήσετε την ηλεκτρική συναρμολόγηση.

-Arduino: Πίνακας ελεγκτή Uno R3

-9x καλώδια άλτη

-4x καλώδια Dupont από γυναίκα σε αρσενικό

-1x μπαταρία 9V

-1x συνδετήρας συνδετήρα Snap-on μπαταρίας

-2x 1K Ohm Resistors

-2x αντίσταση φωτογραφίας (Photocell)

-1x σερβοκινητήρα (SG90)

Όλα τα εξαρτήματα διατίθενται άμεσα στο Elegoo Super Starter Kit

Βήμα 23: Συνδέστε το Servo Motor

Συνδέστε τον σερβοκινητήρα στο ψωμί και το Arduino όπως φαίνεται. Το καφέ σύρμα είναι αρνητικό, το κόκκινο καλώδιο είναι θετικό και το κίτρινο σύρμα είναι ο έλεγχος για το σερβο.

Βήμα 24: Φωτογραφικές αντιστάσεις καλωδίων

Συνδέστε τις αντιστάσεις φωτογραφιών στη σανίδα ψωμιού όπως φαίνεται στην εικόνα. Στη συνέχεια, τοποθετήστε το ηλεκτρικό συγκρότημα στη βάση όπως φαίνεται.

Βήμα 25: Φόρτωση κωδικού

Ένα αντίγραφο PDF του κώδικα, καθώς και το πραγματικό αρχείο προγράμματος Arduino έχουν συμπεριληφθεί για χρήση. Η βιβλιοθήκη Servo έχει συμπεριληφθεί και θα πρέπει να αποθηκευτεί στον υπολογιστή πριν από τη σύνταξη του κώδικα.

Ένα αντίγραφο κειμένου του κωδικού μας βρίσκεται παρακάτω. φαίνεται άσχημο λόγω της έλλειψης μορφοποίησης όταν επικολλήθηκε, αλλά θα πρέπει να μεταγλωττιστεί.

// Solar Tracker // NC State University // TDE 331 // Taylor Blankenship, Preston McMillan, Taylor Ussery // 3 Δεκεμβρίου 2018/ * * Αυτό το πρόγραμμα έχει γραφτεί για τον έλεγχο ενός απλού ηλιακού ιχνηλάτη ενός άξονα. * Το πρόγραμμα μετράει μεταβλητή αντίσταση από δύο αντιστάσεις φωτογραφίας, μία εκατέρωθεν του ηλιακού συλλέκτη. * Στον πραγματικό κόσμο, οι δύο αντιστάσεις θα καθορίσουν με ποιον τρόπο θα στρίψουν τον ηλιακό πίνακα, Ανατολικά ή Δυτικά, ανάλογα με τη θέση του ήλιου, ώστε να μεγιστοποιηθεί η εναλλακτική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. */// Θα πρέπει να συμπεριλάβετε το συνημμένο servo πακέτο, ώστε το Arduino να ξέρει πώς να ελέγχει τις λειτουργίες του #include // create servo object για τον έλεγχο ενός servo Servo myservo. // μεταβλητή για αποθήκευση της σερβο θέσης int pos = 90; // λίστα καρφιτσών για αντιστάσεις φωτοκυττάρων int east = 0; int west = 1; // οι τιμές των φωτοκυττάρων που πρέπει να συγκριθούν στο eastRead; int westRead; // με ποια κατεύθυνση πρέπει να στραφεί το ηλιακό πάνελ; int πυξίδα = -1; void setup () {// συνδέει το σερβο στο pin 9 στο σερβο αντικείμενο myservo.attach (9); // Αρχικοποιεί το σερβο σε 90 μοίρες, το μέσο της περιοχής του myservo.write (90); // Επιτρέπει στο χρήστη να τοποθετήσει σερβο σε βάση εντός 5000ms ή καθυστέρηση 5 δευτερολέπτων (5000).

// Ξεκινά τη Σειριακή παρακολούθηση για σκοπούς δοκιμής Serial.begin (9600). } void loop () {// Καθορίζει τιμές από αντιστάσεις Photocell eastRead = analogRead (ανατολικά); westRead = analogRead (δυτικά); // Πρέπει ο ηλιακός πίνακας να στραφεί προς την Ανατολή; if (eastRead> westRead) {Serial.println ("East"); // Ορίζει μεταβλητή για στροφή σερβο προς την ανατολική πυξίδα = 0; } // Πρέπει ο ηλιακός συλλέκτης να στραφεί προς τη Δύση; if (westRead> eastRead) {Serial.println ("West"); // Ορίζει μεταβλητή για στροφή σερβο προς τη δυτική πυξίδα = 1;

} // Κάτω από την ομάδα if (πυξίδα == 0) {βαθμός ανοχής εάν (5 <= pos && pos <= 175) {// Αφαιρεί 1 από τη μεταβλητή "pos" και αντικαθιστά τον ακέραιο pos -= 1; // Ρυθμίζει τη θέση του servo myservo.write (pos); } Serial.println (pos); } // Η παρακάτω ομάδα κώδικα στρέφει το ηλιακό πάνελ προς τη Δύση εάν (πυξίδα == 1)

ο κωδικός στρέφει το ηλιακό πάνελ προς την Ανατολική θέση είναι μεταξύ 5 και 175 // 0 και 180 είναι οι μέγιστες τιμές του σερβο και αυτό έχει 5

// Αν το σερβο

{// Εάν η θέση σερβο είναι μεταξύ 5 και 175 // 0 και 180 είναι οι μέγιστες τιμές του σερβο και αυτό έχει ανοχή 5 μοιρών εάν (5