Zostavenie automatického solárneho sledovača s Arduino UNO: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Slnečná energia je na celom svete stále viac rozšírená. V súčasnej dobe sa skúma mnoho spôsobov, ako dosiahnuť, aby solárne panely produkovali viac energie, čím sa zníži naša závislosť na fosílnych palivách a uhlí. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je nechať panely pohybovať sa tak, aby boli na oblohe vždy obrátené k slnku. To umožňuje optimálny zber energie a zvýšenie účinnosti solárnych panelov.

Tento návod sa zameria na to, ako fungujú solárne sledovače, a implementuje takúto metódu do prototypu solárneho sledovača pomocou Arduino UNO.

Krok 1: Ako fungujú solárne sledovače

Na ovládanie solárneho sledovača sa používajú 3 hlavné metódy. Prvý je pasívny riadiaci systém a ďalšie dva sú aktívne riadiace systémy. Pasívne riadený solárny sledovač neobsahuje žiadne senzory ani akčné členy, ale mení svoju polohu na základe tepla zo Slnka. Použitím plynu s nízkym bodom varu v nádobe umiestnenej na pántoch v strede, podobne ako pri píle, môže solárny panel zmeniť svoju polohu podľa smeru tepla od Slnka.

Aktívne systémy sú trochu iné. Oba vyžadujú systém spracovania, ako aj pohony na pohyb panelov. Jeden zo spôsobov, ako aktívne ovládať solárne panely, je prenášať polohu Slnka na panely. Panely sa potom orientujú do tejto polohy na oblohe. Ďalšou metódou je použitie senzorov na zistenie polohy slnka. Použitím rezistorov závislých na svetle (LDR) je možné detegovať rôzne úrovne svetla. Tieto senzory sa potom použijú na určenie, kde je slnko na oblohe, čo umožní panelu primeranú orientáciu.

V tomto návode použijeme aktívny riadiaci systém založený na snímačoch.

Krok 2: Schéma systému/Prehľad komponentov

Ako tento systém funguje, je znázornený na obrázkoch vyššie. Na každej strane rozdeľovača bude 1 odpor závislý na svetle. Tento rozdeľovač vrhá tieň na snímač na jednej strane panelu, čo vytvára drastický rozdiel medzi týmito dvoma hodnotami senzora. To bude viesť systém k tomu, aby sa posunul na svetlejšiu stranu, aby vyrovnal hodnoty senzorov a optimalizoval polohu solárneho panelu. V prípade 2 -osého solárneho sledovača je možné použiť ten istý princíp, pričom namiesto dvoch sú 3 snímače (1 vľavo, 1 vpravo, 1 v spodnej časti). Ľavý a pravý senzor je možné spriemerovať a tieto hodnoty je možné porovnať so spodným senzorom, aby sa určilo, o koľko sa panel musí pohybovať nahor alebo nadol.

Prehľad hlavných komponentov

Arduino UNO: Toto je mikrokontrolér pre tento projekt. Číta údaje zo senzorov a určuje, koľko a v akom smere sa musia serva otáčať.

Servo: Toto sú akčné členy používané v tomto projekte. Sú ľahko ovládateľné a veľmi presné, takže sú ideálne pre tento projekt.

Svetlo závislé odpory (LDR): Ide o variabilné odpory, ktoré zisťujú úrovne svetla. Slúžia na určenie polohy slnka na oblohe.

Krok 3: Materiály/vybavenie

Na stavbu tohto projektu boli použité tieto materiály:

1. Arduino UNO
2. 2 servá
3. 3 svetelné odpory (LDR)
4. 3 10k ohmové odpory
5. Nanukové tyčinky
6. Kartón

Na výstavbu tohto projektu sa používajú tieto nástroje:

1. Spájkovačka
2. Páska
3. Nožnice
4. Úžitkový nôž
5. Horúca lepiaca pištoľ

Krok 4: Schéma obvodu

Hore je schéma použitá na prepojenie solárneho sledovača dohromady.

Pripojenia pinov:

Ľavý fotorezistor

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A0, GND (odpor 10 kOhm medzi pinom 2 a GND)

Pravý fotorezistor

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A1, GND (odpor 10 kOhm medzi pinom 2 a GND)

Spodný fotorezistor

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A2, GND (odpor 10 kOhm medzi pinom 2 a GND)

Servo LR

Signál - 2

Zem - GND

VCC - 6 V batéria

Servo TB

Signál - 3

Zem - GND

VCC - 6 V batéria

Napájanie Arduino

VIN - 6 V batéria

GND - 6 V batéria GND

Krok 5: Zostavenie

Po spájkovaní obvodu na výkonnú dosku (namiesto toho môžete použiť dosku na krájanie) je čas zostaviť zariadenie. Kartón a polystyrénový blok som použil na vytvorenie základne a držiaka panela pre sledovač, ako aj oddeľovaciu stenu pre senzory pomocou nanukových tyčiniek. Tento krok je na vás. Skúste experimentovať s rôznymi dĺžkami, výškami a tvarmi deliacej steny, ako aj s umiestnením senzora, aby ste zistili, ako to ovplyvňuje schopnosť sledovania zariadenia.

Krok 6: Softvér

Teraz, keď je montáž dokončená, je načase vytvoriť softvér pre zariadenie. Skica Arduina je priložená nižšie.

Krok 7: Vývojový diagram softvéru

Tu je vývojový diagram, ako zariadenie funguje.

Krok 8: Záver

Ak zapnete zariadenie a na panel posvietite jasným svetlom, sledovač sa orientuje tak, aby smeroval priamo k svetlu. Nižšie som pripojil testovacie video k projektu. Dúfam, že sa vám tento projekt páčil! Neváhajte sa na niečo opýtať v sekcii komentárov a pokúsim sa na ne odpovedať. Vďaka!