Dual Axis Tracker V2.0: 15 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Lige tilbage i år 2015 designede vi en enkel dobbeltaksetracker til brug som et sjovt elev- eller hobbyprojekt. Det var lille, støjende, lidt kompliceret og fremkaldte en masse virkelig mærkelige fællesskabskommentarer. Når det er sagt, får vi tre et halvt år senere stadig e -mails og telefonopkald fra mennesker over hele verden, der ønsker at bygge deres egne.

På grund af succesen med vores originale projektindlæg, youtube -video og de kits, vi solgte, modtog vi en lang række feedback fra en lang række brugere. Det meste af det er godt, noget af det irriterende og en hel del, der var i retning af "at koble denne ting op, er virkelig kompliceret, så brug en time på telefonen med os for at finde ud af det." Med det i tankerne brugte vi flere måneder på at redesigne projektet fra bunden for at gøre det til en meget mere strømlinet og let aktivitet.

I denne opskrift finder du oplysninger om vores opgraderinger, hvordan solsporere fungerer, en deleliste, links til vores Open Source -hardware, Open Source -kode og links til, hvor du kan købe mange af disse ting.

Fuld offentliggørelse: Vi sælger dette projekt og alle delene som et uddannelsessæt. Du behøver ikke købe noget fra os for at lave dette projekt. Faktisk kan du bruge alle vores ressourcer til at få lavet dine egne printkort, laserskære dit eget træ på et lokalt Maker Space eller universitet, eller endda bare bruge en flok pap og varm lim til at skabe din egen fantastiske skabelse. Dette er et Open Source -projekt igennem og igennem.

Give Aways: Vi prøver noget nyt i 2019. Følg os på instruktører, facebook, Instagram og eller youtube for en chance for at vinde nogle gratis dele (kun amerikanske indbyggere). Synes bare om og kommenterer vores opslag og videoer til dette projekt, og vi vælger nogle vindere i løbet af den næste måned. Vi giver et par partier PCB og et par kits væk.

Trin 1: Hvorfor solsporere?

Solpaneler er overalt. De er billige, let tilgængelige og meget nemme at bruge. Der findes titusinder af småskala solpanelprojekter overalt på youtube og DIY -websteder.

De fleste mennesker har sandsynligvis et par større solceller i deres område takket være spredningen af Solar Group Buys og offentlige incitamenter. I langt de fleste af disse opsætninger er solpaneler fastgjort på taget af en bygning, der peger 45 grader syd (når den er på den nordlige halvkugle). Faste solopstillinger er langt den mest enkle måde at drive et hjem eller en bygning på, da det kræver meget lidt vedligeholdelse og vedligeholdelse. Vi fortæller ofte til folk, der kontakter os, at det er meget mere omkostningseffektivt at IKKE bygger en solceller til dit hjem, men i stedet bare tilføjer flere solpaneler til dit array.

Den mest effektive måde at opsamle energi fra et enkelt panel er imidlertid via en solar tracker. Dette gør det muligt for solpanelet at være i den optimale position hele dagen lang, hvilket øger energiproduktionen med over 20%. Denne form for system er perfekt til bygninger eller faciliteter, der ikke har meget fladt tagplads eller situationer, hvor solenergi er inkonsekvent.

Vi skal demonstrere en aktiv solsporing, der bevæger sig på både en X- og Y -akse. Denne form for system bruger en mikrocontroller eller et godt designet analogt kredsløb og sensorer til at holde solpanelet i den rigtige position. Selvom dette giver en virkelig smart demo, som du kan vise frem ved hjælp af en lommelygte i et klasseværelse, bruger den også meget strøm og har mange bevægelige dele.

En datobaseret tracker eller planlagt tracker bruger dato- og tidsinformation til at følge en bestemt sti hver dag, da solens bevægelse er 100% forudsigelig. Et sådant eksempel på dette er projektet af Instructable user pdaniel7, og det bruger to servoer i et nyt design til meget effektivt at spore solen. Nøglen til denne type design er at sikre, at softwaren er konfigureret til at være mest effektiv til din nøjagtige placering.

En Person Powered Tracker er en, der drives af mennesker. Dette kan variere fra noget så simpelt som en person, der ændrer vinklen på deres solpaneler et par gange om året til at lægge et panel på en roterende platform fastgjort til en vægtet remskive, der nulstilles hver morgen. For eksempel har en lokal landmand, vi kender, flere solpaneler monteret på PVC -rør i sin gård. Hver måned ændrede han en smule position og vinkel på dem. Det er meget enkelt og hjælper ham med at få et par ampere mere energi ud af sit system.

Trin 2: Opgraderinger til det originale design

Vores originale version var mere optaget af fysisk mekanik end af elektronik, og det viste sig at være dets største undergang. Da vi begyndte at redesigne dette projekt, tog vi beslutningen om at ændre vores ledninger fra en "bundt af ledninger" til en let "plug and play" tilgang, da vores publikum havde en tendens til at være studerende.

Den første ting, vi gjorde, var at oprette et brugerdefineret Arduino Shield til tilslutning af servoer og sensorer. Det originale design brugte en generisk Arduino Sensor Shield, der fungerede godt for servoerne, men ikke godt for sensorerne. Vores Shield er ikke noget særligt generelt, og det var langt det mest enkle aspekt at designe. (Vi har også brugt det til andre projekter, hvor vi skulle tilslutte en simpel sensor og en servo.)

For at holde sensorerne på plads designede vi en meget enkel sensorholder, der let kunne skrues ned til træet. Et sæt nålhoveder tillod os derefter at forbinde sensorens printkort til skjoldet med hunhoppe. Fejlfinding af denne opsætning er langt lettere end vores originale 'bundt af ledninger' eller et brødbræt.

Endelig gik vi over vores design og ændrede en hel del af træet fra kvart tommer til ottende tommer for at reducere vægten. Selvom vi aldrig havde nogen rapporter om, at folk havde problemer med, at deres 9G Servoer brændte ud, jo mindre vægt de bevægede sig, jo bedre. Dette reducerer også omkostninger og forsendelsesvægte for os, da vi har tendens til at sende mange kits internationalt.

Trin 3: Nødvendige dele

For at bygge dette projekt skal du bruge følgende elementer:

Værktøjer:

• Skruetrækkere
• Computer
• Laserskærer eller CNC -router, hvis du selv skærer delene ud

Elektronik:

• Arduino Uno
• Solar Tracker Shield (Pin Headers og 10.000 ohm modstande)
• Sensorholder PCB (pinhoveder og lysdetekterende modstande)
• Kvinde til hun Jumperkabler
• 2 x 9G størrelse metal gear servoer

Hardware:

• Laserskåret eller CNC træ dele
• 4 x M3 skruer + møtrikker i cirka 14-16 mm længde
• 4 x Størrelse 2 Træskruer i en 1/4 tommers længde eller nogle M1 -skruer af lignende længde
• 21 x 8-32 skruer i 1/2 tommer længde
• 1 x 8-32 ved 3/4 tommer
• 1 x 8-32 Skrue på 2,5 tommer i længden og en valgfri møtrik
• 24 x 8-32 nødder
• 4 x gummifødder

Valgfri:

• Solcelle (6V 200mA er hvad vi bruger)
• LED volt måler
• Tråd til at forbinde de to sammen

De fleste af disse dele er ret lette at finde. Hvis du vil lave dine egne PCB'er, kan du gøre det via OSHPark.com eller andre PCB -tjenester. Sørg for at få Metal Gear 9G Servoer til den ekstra torc, de leverer.

Endelig laver og sælger vi faktisk et kit til dette, der indeholder alt. Vi sælger også kun trædele og kun elektronikken, da vi modtog mange anmodninger om valgmuligheder. Vores kits er allerede loddet op, inkluderer alle de dele, du skal bruge til at bygge dette projekt, og vi yder kundesupport.

Aaaaaaaaaand før vi begynder at få masser af vrede mærkelige kommentarer fra folk, er dette et 100% Open Source -projekt. Du er velkommen til at lave din egen ved hjælp af vores anvisninger.

Trin 4: Forberedelse af printkortene

Hvis du bruger vores kits eller dele, vil de to printkort allerede være loddet til dig.

Hvis du vil lave din egen, kan du finde vores PCB -filer på vores GitHub Repo og derefter bruge en service som OSHPark til at få lavet nogle PCB'er. Du skal også bruge omkring 10.000 Ohm modstande, pinhoveder og lysdetekterende modstande for at udfylde brædderne.

Generelt er dette ret let gennem lodning. Sørg for at bruge et loddejern med en passende spids i enden.

Skjoldlodning: Lodde servo- og sensorstifthovederne opad og Arduino -forbindelsestappens hoveder nedad.

Sensors lodning: Lysdetekterende modstande vender opad, pinhoveder med forsiden nedad.

Vi har også et PCB designet, der bruger en Arduino Nano, men det er ikke testet. Hvis nogen laver en af disse, vil vi meget gerne se det i aktion!

Trin 5: Forberedelse af trædele

Vi er så heldige at have både en laserskærer og en CNC -router på vores værksted, hvilket gør det meget let at skære dele ud. De fleste mennesker skal søge en maskine på deres lokale Maker Space, universitet eller bibliotek. Enhver stationær laserskærer eller CNC -router vil kunne håndtere det 1/8 og 1/4 tommer træ, vi bruger. Vi har haft flere elevgrupper til med succes at bygge dette projekt med håndskåret skumplade eller pap.

En ting vi IKKE anbefaler at bruge er akryl. Det er meget tungt og tæt, hvilket kan overvinde de to servoer.

PDF'er med vektorlinjer kan let findes på vores GitHub Repo. Kast disse i din foretrukne laserskæresoftware, inkscape eller anden tegningssoftware. Bemærk, at vi har både CUT -linjer og ETCHING -linjer i vores filer.

Hvis du ville forenkle dette projekt, kan du prøve at eliminere Y Servo, der styrer solcelleplatformen, og derefter justere Y -aksen manuelt. Dette ville gøre det til en temmelig smart Single Axis Tracker.

Vi har mange anmodninger om BARE laserskårne trædele. Vi sælger dem som en mulighed på vores websted og sørger også for at sende alle de passende skruer med.

Trin 6: Monter X Servo, ben og base

Bemærk: Der er mange måder at sammensætte dette projekt på, og den rækkefølge, du bygger det på, gør ikke rigtig noget. Hvis du gerne vil se nogle stregtegninger, kan du gøre det med vejledningen på vores websted.

Når du bygger, er det første trin at fastgøre en af servoerne til Circle Servo Mount.

Brug skruerne, der følger med din servo, og fastgør den til bunden af træstykket. Dette er siden UDEN ætsning på den.

Fastgør derefter de fire ben med en 8-32 skruer og møtrikker. Skru dem ikke i hele vejen, efterlad et svingende rum.

Tilslut til sidst de fire ben til det store træprojektbasestykke med yderligere fire 8-32 skruer og møtrikker. Når de er forsvarligt strammet de fire andre skruer på Circle Servo Mount op.

Dette ville også være et godt tidspunkt at sætte gummifødder på bunden af dit Project Base træstykke, så skruerne ikke kradser dit bord op.

Trin 7: Fastgør Y -servoen, og byg centret

Brug ovenstående diagram til at bygge centerdelene.

Fastgør servoen ved hjælp af de skruer, der fulgte med. Det er ligegyldigt hvilken side af træstykket du bruger, bare at servokroppen er peget indvendigt.

Tilslut derefter løst de to lange rektangelstykker og de to lange skruestyringsstykker.

Trin 8: Fastgør servohorn

Bemærk: Dette er langt den mest irriterende del af denne build. Hvis du bryder et servohorn, skal du ikke bekymre dig, du har ekstra af en grund.

Fastgør et af de X -formede servohorn, der fulgte med din servo, til det store centercirkelstykke. Du skruer den fast i undersiden, som er siden uden at ætses på den. For at gøre dette skal du bruge to af de små #2 træskruer.

Gør det samme med en af de to Triangle Wings ved hjælp af et andet Servo Horn.

Trin 9: Tilslut center og base, start X Servo

Tilslut centercirkelstykket, du lige har knyttet et horn til, og slut det til Y Servo Center -stykker fra før. Tilslut stykkerne, og brug fire 8-32 skruer og møtrikker til at holde det sammen.

Placer den derefter på basen ved hjælp af servohornet som dit forbindelsespunkt. Skru det IKKE på plads endnu.

Homing the X Servo

Brug servohornet, der nu er tilsluttet din servo, og drej servoen hele uret. (Du kan også også bruge et af dine venstre servohorn til dette.)

Tag midten op, og placer den ned i det, der ville være længst mod uret. Brug hjørnet af Project Base som referencepunkt.

Brug endelig den meget lille skrue, der fulgte med din servo, til at skrue hornet ind i servoen. Det hjælper at have en skruetrækker med en magnetisk spids, hvis du kan.

Trin 10: Byg ansigtet, start Y -servoen og forbind alt

Først skrues sensorens printkort ind i ansigtspladen ved hjælp af din 8-32 møtrik og skrue på en halv tomme (eller en 3/4 tommer). Fastgør derefter de to skillevægge omkring det ved hjælp af flere 8-32 skruer.

Derefter skrues de to Triangle Wings ind i frontpladen.

Sørg for, at vingen, der har servohornet, matcher, hvor din Y -akseservo er.

Hjemkomst af servoen

Vi gør det samme her. Drej servoen hele vejen med uret ved hjælp af et servohorn.

Fastgør derefter hele frontpladen, så den er næsten lodret, men alligevel ikke banker ind i andre trædele.

Forbind alt

2,5 tommer skruen forbinder den ene side af ansigtspladen med midten via det store laserskårne hul.

Brug derefter den anden meget lille servoskrue til at skrue hornet ind i Y -akseservoen.

Trin 11: Fastgør Arduino og Connect Wires

Endelig skal vi skrue vores Arduino i bundpladen ved hjælp af nogle af M3 -skruerne og møtrikkerne. Vi bruger typisk kun to skruer, men vi tilføjede huller til fire. Sæt derefter skjoldet på Arduino.

Tilslut servoerne til skjoldet. Sørg for at tilslutte den vandrette servo til forbindelsen til X -aksen og den lodrette servo til forbindelsen til Y -aksen.

Match de fem forbindelser mellem sensorens printkort og skjoldet, de er begge mærket. Tilslut alle fire ledninger.

Bemærk: Hvis du får problemer, skyldes det, at du har forbundet noget forkert. I tvivlstilfælde skal du kontrollere sensortrådene og kontrollere, at dine servoer er på det rigtige sted.

Trin 12: Upload kode

Vores kode er ganske enkel. Den sammenligner lyset, der rammer hver af de fire lysdetekterende modstande, og forsøger at gøre dem jævne. Dette er også en meget ineffektiv måde at gøre tingene på, og ville på ingen måde være velegnet til større projekter. Den største fordel ved denne kode er, at den er interessant at se. Trackeren følger meget let en lommelygte. Den største ulempe er, at den ikke er særlig præcis, og hvis du lader være i solen hele dagen, vil den ikke bevæge sig særlig ofte. Du kan justere koden for at gøre den mere følsom, men det er en masse forsøg og fejl.

Hvis du vil skrive din egen kode eller prøve noget andet, fantastisk! Sørg for at dele et link til det i kommentarerne.

Ved hjælp af den officielle Arduino -software uploades denne kode til Arduino.

Hvis dine servoer og sensorer er tilsluttet, ser du det rykke til en 'hjemmeposition', standse et øjeblik og derefter flytte igen.

Trin 13: Almindelige spørgsmål og svar

Almindelige problemer, folk ringer til os med.

Q1) Det er i solen og virker ikke! Hvilken rip off

A1) Er den tilsluttet en USB -strømkilde? Trackeren er ikke selvkørende og køres helt fra USB -kablet, der går ind i Arduino.

Q2) Hovedet slår voldsomt ind i andre dele eller kroppen

A2) Du skal 'hjem' servoerne igen. Vi skal give Servo grænser. (Dette kan også gøres i koden)

Q3) Det bevæger sig ikke særlig meget, hvordan ændrer jeg det?

A3) Prøv at bruge en lommelygte i et rum med svagt lys. Det kan blive overvældet, når det er udenfor i sollyset.

Q4) Min Arduino uploades ikke. Hvad gør jeg forkert?

A4) Sørg for at have drivere til din Arduino installeret, sørg for at du har valgt Arduino Uno fra tavlelisten, sørg for at du har valgt den rigtige kommunikationsport.

Q4) Dette er et totalt rip off! Hvor tør du opkræve så meget for et kit! I er søde

A4) Tak for den indsigtsfulde kommentar, selvom det ikke er et spørgsmål, kom du her fra YouTube? Ja, vi opkræver penge for en kitversion, men vi giver dig alle de komponenter, du har brug for, og leverer ægte, live kundesupport til dig. Hvis du ikke vil købe det fra os, gør det selv med vores Open Source -filer og denne vejledning.

Trin 14: Udsmykninger

Når vi laver vores Kit -version af dette projekt, inkluderer vi også en 6V 200mA solcelle samt en billig LED Volt Meter. Denne lille solcelle vil ikke gøre meget, men du kan få nogle data ud af den.

Vi fastgør normalt solcellen til ansigtet ved hjælp af velcro eller skumtape. Husk, at selvom du teknisk set kunne tilslutte et kæmpe solpanel til dette projekt, ville du øjeblikkeligt knuse det. For stor af en solcelle ville også tilføre ekstra belastning for servoerne. (Større trackere vil gerne bruge en gearet trinmotor.)

I vores laserskårede filer finder du en simpel holder til LED Volt Meter, som kan fastgøres til basen ved hjælp af yderligere 8-32 skruer. Vi bruger trådmøtrikker til at forbinde voltmåleren til solcellen. Disse typer voltmålere drives af deres kilde, i dette tilfælde solcellen. Sort ledning til negativ, rød og hvid ledning til positiv.

Trin 15: God fornøjelse

Vi håber, at denne opdatering hjælper mange mennesker ud og får endnu flere mennesker interesseret i at oprette deres desktop solar tracker. Hvis du har spørgsmål, kommentarer eller opret din egen, kan du skrive en kommentar herunder. Vi elsker at se, hvilke sjove variationer folk finder på.

Hvis du er interesseret i nogen af vores dele eller forsyninger, så tag dem fra BrownDogGadgets.com. Og som vi har sagt mange gange, er dette et Open Source -projekt, så du er velkommen til at bruge dine egne dele og forsyninger så meget som du vil.