Dual Axis Tracker V2.0: 15 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Už v roku 2015 sme navrhli jednoduchý dvojosový sledovač, ktorý sa bude používať ako zábavný študentský alebo hobby projekt. Bolo to malé, hlučné, trochu komplikované a vyvolalo to veľa skutočne podivných komentárov komunity. Hovorí sa však, že o tri a pol roka neskôr stále dostávame e -maily a telefonáty od ľudí z celého sveta, ktorí si chcú postaviť svoj vlastný.

Vzhľadom na úspech nášho pôvodného príspevku k projektu, videa na YouTube a súprav, ktoré sme predávali, sme dostali širokú škálu spätnej väzby od širokého spektra používateľov. Väčšina z nich je dobrá, časť z nich je otravná a niekoľko z nich sa nieslo v duchu „zapojenia tejto veci je skutočne sakramentsky komplikované, takže prosím, strávte s nami hodinu telefonovaním, aby sme to vyriešili“. S ohľadom na to sme strávili niekoľko mesiacov redizajnom projektu od základov, aby bol oveľa efektívnejšou a jednoduchšou aktivitou.

V tomto zápise nájdete informácie o našich inováciách, fungovaní solárnych sledovačov, zoznam dielov, odkazy na náš hardvér s otvoreným zdrojovým kódom, otvorený zdrojový kód a odkazy na miesta, kde je možné mnohé z týchto vecí kúpiť.

Úplné zverejnenie: Tento projekt a všetky diely predávame ako vzdelávaciu sadu. Na uskutočnenie tohto projektu nemusíte od nás nič kupovať. V skutočnosti môžete použiť všetky naše zdroje na výrobu vlastných plošných spojov, laserové rezanie vlastného dreva v miestnom Maker Space alebo na univerzite alebo dokonca len použiť zväzok lepenky a horúceho lepidla na vytvorenie vlastného úžasného výtvoru. Toto je projekt Open Source skrz na skrz.

Dajte nám vedieť: V roku 2019 skúšame niečo nové. Sledujte nás na inštrukciách, facebooku, Instagrame alebo na youtube a získajte šancu vyhrať niektoré bezplatné diely (iba obyvatelia USA). Stačí dať like a komentár k našim príspevkom a videám k tomuto projektu a v priebehu nasledujúceho mesiaca vyberieme niekoľko víťazov. Rozdáme pár šarží PCB a pár niekoľkých súprav.

Krok 1: Prečo solárne sledovače?

Solárne panely sú všade. Sú lacné, ľahko dostupné a veľmi ľahko sa používajú. Na webových stránkach youtube a DIY je k dispozícii niekoľko desiatok tisíc malých projektov solárnych panelov.

Väčšina ľudí pravdepodobne má vo svojom susedstve niekoľko väčších solárnych zariadení vďaka množeniu nákupov Solar Group Buys a vládnym stimulom. V prevažnej väčšine týchto nastavení sú solárne panely pripevnené na strechu budovy smerujúcej 45 stupňov južne (na severnej pologuli). Fixné solárne zariadenia sú zďaleka najjednoduchším spôsobom napájania domu alebo budovy, pretože vyžadujú veľmi malú údržbu a údržbu. Často hovoríme ľuďom, ktorí nás kontaktujú, že je oveľa nákladovo efektívnejšie NEVYSTAVIŤ solárny sledovač pre váš domov, ale namiesto toho jednoducho pridať do svojho poľa viac solárnych panelov.

Najúčinnejším spôsobom získavania energie z jedného panelu je však slnečný sledovač. Vďaka tomu môže byť solárny panel v optimálnej polohe po celý deň, čo zvyšuje výrobu energie o viac ako 20%. Tento druh systému je ideálny pre budovy alebo zariadenia, ktoré nemajú dostatok miesta na plochú strechu, alebo pre situácie, kde je slnečná energia nekonzistentná.

Ukážeme ukážku Active Solar Tracker, ktorý sa pohybuje na osi X aj Y. Tento druh systému používa mikrořadič alebo dobre navrhnutý analógový obvod a senzory na udržanie solárneho panelu v správnej polohe. Aj keď to predstavuje skutočne úhľadné demo, s ktorým sa môžete v triede predvádzať pomocou baterky, spotrebuje tiež veľa energie a má mnoho pohyblivých častí.

Date Based Tracker alebo Scheduled Tracker používa informácie o dátume a čase na sledovanie nastavenej cesty každý deň, pretože pohyb slnka je 100% predvídateľný. Jedným z takýchto príkladov je projekt poučiteľného používateľa pdaniel7 a používa dve serva v novom dizajne na veľmi efektívne sledovanie slnka. Kľúčom k tomuto typu dizajnu je zaistiť, aby bol softvér nastavený tak, aby bol čo najefektívnejší pre vašu presnú polohu.

Person Powered Tracker je ten, ktorý používajú ľudia. To sa môže líšiť od niečoho tak jednoduchého, ako je zmena uhla slnečných panelov niekoľkokrát za rok až po umiestnenie panelu na rotujúcu plošinu pripevnenú k váženej kladke, ktorá sa každé ráno resetuje. Napríklad miestny farmár, ktorého poznáme, má vo svojom dvore niekoľko solárnych panelov namontovaných na PVC rúrach. Každý mesiac mierne menil ich polohu a uhol. Je to veľmi jednoduché a pomôže mu to získať niekoľko ďalších zosilňovačov energie z jeho systému.

Krok 2: Inovácie na pôvodný dizajn

Naša pôvodná verzia sa viac zaoberala fyzickou mechanikou než elektronikou, čo sa ukázalo ako jej najväčší pád. Keď sme začali s redizajnom tohto projektu, rozhodli sme sa zmeniť naše zapojenie z prístupu „zväzku drôtov“na ľahký prístup „zapoj a hraj“, pretože naše publikum malo tendenciu byť študentmi.

Prvá vec, ktorú sme urobili, bolo vytvorenie vlastného štítu Arduino na zapojenie serv a senzorov. Pôvodný dizajn používal generický štítový senzor Arduino, ktorý fungoval dobre pre serva, ale nie dobre pre snímače. Náš štít nie je celkovo ničím zvláštnym a jeho dizajn bol zďaleka najjednoduchším aspektom. (Použili sme to aj na iné projekty, kde sme potrebovali zapojiť jednoduchý senzor a servo.)

Aby boli senzory na mieste, navrhli sme veľmi jednoduchý držiak senzora, ktorý sa dá ľahko priskrutkovať k drevu. Sada pinových záhlaví nám potom umožnila prepojiť PCB snímača so štítom pomocou ženských prepojok. Riešenie problémov s týmto nastavením je oveľa jednoduchšie ako náš pôvodný „zväzok drôtov“alebo nepájivá doska.

Nakoniec sme prešli náš dizajn a trochu sme zmenili drevo zo štvrť palca na ôsmy palec, aby sme znížili hmotnosť. Aj keď sme nikdy nemali žiadne správy o ľuďoch, ktorí majú problémy so spaľovaním serva 9G, čím menšia hmotnosť sa pohybujú, tým lepšie. To pre nás tiež znížilo náklady a prepravné hmotnosti, pretože máme tendenciu dodávať veľa súprav do zahraničia.

Krok 3: Potrebné diely

Na vybudovanie tohto projektu budete potrebovať nasledujúce položky:

Náradie:

• Skrutkovače
• Počítač
• Laserová rezačka alebo CNC router, ak si diely vyrezávate sami

Elektronika:

• Arduino Uno
• Štít slnečného sledovania (kolíkové hlavičky a odpory 10 000 ohmov)
• Držiak snímača DPS (kolíkové hlavičky a rezistory na detekciu svetla)
• Prepojovacie káble medzi ženami a ženami
• 2 x 9G servo s kovovým prevodom

Hardvér:

• Laserom rezané alebo CNC drevené diely
• 4 x skrutky M3 + matice v dĺžke približne 14-16 mm
• 4 x skrutky do dreva veľkosti 2 s dĺžkou 1/4 palca alebo niektoré skrutky M1 podobnej dĺžky
• 21 x 8-32 Skrutky s dĺžkou 1/2 palca
• 1 x 8-32 pri 3/4 palci
• 1 x 8-32 Skrutka s dĺžkou 2,5 palca a voliteľná matica
• 24 x 8-32 orechov
• 4 x gumové nožičky

Voliteľné:

• Používame solárny článok (6V 200mA)
• LED voltmeter
• Drôt na spojenie dvoch dohromady

Väčšinu z týchto častí je možné nájsť veľmi ľahko. Ak si chcete vytvoriť vlastné dosky plošných spojov, môžete to urobiť prostredníctvom OSHPark.com alebo iných služieb pre dosky plošných spojov. Uistite sa, že dostanete servá Metal Gear 9G za extra torc, ktoré poskytujú.

Nakoniec, v skutočnosti na to vyrábame a predávame súpravu, ktorá obsahuje všetko. Predávame tiež iba drevené diely a elektroniku, pretože sme dostali veľa žiadostí o opciu. Naše súpravy sú už spájkované, obsahujú všetky diely potrebné na stavbu tohto projektu a poskytujeme zákaznícku podporu.

Aaaaaaaaaaaaaaaj, než začneme od ľudí dostávať veľa nahnevaných podivných komentárov, toto je 100% projekt s otvoreným zdrojom. Neváhajte si vytvoriť svoj vlastný podľa našich pokynov.

Krok 4: Príprava PCB

Ak používate naše súpravy alebo diely, dve dosky plošných spojov už budú pre vás spájkované.

Ak sa chcete nechať namaľovať sami, nájdete naše súbory DPS na našom serveri GitHub Repo a potom pomocou služby, ako je napríklad OSHPark, pripravte niekoľko DPS. Na osadenie dosiek budete potrebovať aj 10 000 ohmové odpory, kolíkové hlavičky a rezistory na detekciu svetla.

Vo všeobecnosti je to celkom ľahké spájkovanie cez dieru. Nezabudnite použiť spájkovačku s príslušným hrotom na konci.

Spájkovanie štítom: Pájkovacie kolíky servo a snímača spájkujte nahor a spojovacie kolíky Arduino smerom nadol.

Spájkovanie senzora: Rezistory detekujúce svetlo lícom nahor, kolíkové hlavičky nadol.

Máme tiež navrhnutú dosku plošných spojov, ktorá používa Arduino Nano, ale nie je testovaná. Ak niekto vyrobí jeden z nich, radi by sme ho videli v prevádzke!

Krok 5: Príprava drevených dielov

Máme to šťastie, že v našej dielni máme laserový rezač aj CNC router, čo nám veľmi uľahčuje vyrezávanie dielov. Väčšina ľudí bude musieť nájsť stroj vo svojej miestnej Maker Space, univerzite alebo knižnici. Akýkoľvek stolný laserový rezač alebo CNC router zvládne drevo, ktoré používame, o 1/8 a 1 palci. Nechali sme niekoľko študentských skupín úspešne postaviť tento projekt ručne rezanou penovou doskou alebo lepenkou.

Jedna vec, ktorú neodporúčame používať, je akryl. Je to veľmi ťažké a husté, čo môže premôcť dve servá.

PDF súbory s vektorovými čiarami je možné ľahko nájsť na našom serveri GitHub Repo. Vložte ich do vami preferovaného softvéru na laserové rezanie, inkscape alebo iného softvéru na kreslenie. Upozorňujeme, že v našich súboroch máme riadky CUT aj ETCHING.

Ak by ste chceli tento projekt zjednodušiť, môžete skúsiť eliminovať servo Y ovládajúce platformu solárnych článkov a potom ručne nastaviť os Y. To by z neho urobilo celkom šikovný jednoosý sledovač.

Máme veľa žiadostí iba o laserom rezané drevené diely. Na našej webovej stránke ich voliteľne predávame a uistite sa, že pošlete aj všetky potrebné skrutky.

Krok 6: Pripojte servo X, nohy a základňu X

Poznámka: Existuje veľa spôsobov, ako zostaviť tento projekt, a na poradí, v ktorom ho vytvoríte, nezáleží. Ak by ste si chceli pozrieť niektoré trasy v štýle čiarového umenia, môžete to urobiť pomocou pokynov na našich webových stránkach.

Pri stavbe je prvým krokom pripevnenie jedného zo serva k montáži na kruhové servo.

Použite skrutky, ktoré sa dodávajú so servom, a pripevnite ich k spodnej časti dreveného dielu. Toto je strana BEZ leptania.

Potom pripevnite štyri nohy jednou skrutkou a maticou 8-32. Neskrutkujte ich úplne, nechajte trochu miesta na krútenie.

Nakoniec pripojte štyri nohy k veľkému drevenému dielu Project Base štyrmi ďalšími 8-32 skrutkami a maticami. Akonáhle sú zaistené, utiahnite ďalšie štyri skrutky na kruhovom držiaku serva.

Tiež by bolo vhodné položiť gumené nožičky na spodok dreveného dielu Project Base, aby skrutky nepoškriabali stôl.

Krok 7: Pripojte servo Y a postavte centrum

Na zostavenie stredových dielov použite vyššie uvedený diagram.

Upevnite servo pomocou skrutiek, ktoré boli dodané s ním. Nezáleží na tom, ktorú stranu dreveného dielu použijete, iba na tom, že telo serva je vnútri nasmerované.

Potom voľne spojte dva dlhé obdĺžnikové kusy a dva dlhé vodiace diely skrutiek.

Krok 8: Pripojte servo rohy

Poznámka: Toto je zďaleka najnepríjemnejšia časť tejto zostavy. Ak zlomíte klaksón, nebojte sa, máte dôvod navyše.

Pripojte jeden z rohov serva v tvare X, ktorý bol dodaný s vašim servom, k veľkému dielu so stredovým kruhom. Zaskrutkujete ho do spodnej strany, ktorou je strana, bez toho, aby ste naň leptali. Na tento účel použite dve malé skrutky do dreva #2.

To isté urobte s jedným z dvoch trojuholníkových krídel pomocou iného servo rohu.

Krok 9: Pripojte centrum a základňu, doma k servu X

Pripojte kus stredového kruhu, ku ktorému ste práve pripevnili klaksón, a predtým ho spojte s dielmi stredového serva Y. Pripojte diely a pomocou štyroch skrutiek a matíc 8-32 ich držte pohromade.

Potom ho umiestnite na základňu pomocou spojovacieho bodu ako bodu pripojenia. Ešte ho NEZASKRÝVAJTE na miesto.

Homing the X Servo

Pomocou servo klaksónu, ktorý je teraz pripojený k vášmu servu, otočte servo v smere hodinových ručičiek. (Na to môžete tiež použiť jeden zo svojich ľavých servo rohov.)

Zoberte stred a umiestnite ho na miesto, ktoré je najvzdialenejšie proti smeru hodinových ručičiek. Ako referenčný bod použite roh Project Base.

Nakoniec pomocou veľmi malej skrutky, ktorá bola dodaná s vašim servom, zaskrutkujte klaksón do serva. Ak môžete, pomôže vám skrutkovač s magnetickým hrotom.

Krok 10: Zostavte si tvár, nasaďte si servo Y a všetko prepojte

Najprv zaskrutkujte dosku plošných spojov senzora do čelnej dosky pomocou matice a skrutky pol palca (alebo 3/4 palca) 8-32. Potom pripevnite dva oddeľovače okolo neho pomocou ďalších 8-32 skrutiek.

Potom zaskrutkujte dve trojuholníkové krídla do čelnej dosky.

Uistite sa, že krídlo, na ktorom je klaksón serva, sa zhoduje s miestom, kde sa nachádza vaše servo v osi Y.

Navádzanie na servo

Tu robíme to isté. Otočte servo úplne v smere hodinových ručičiek pomocou servo klaksónu.

Potom pripevnite celú prednú dosku tak, aby bola takmer zvislá, ale aby neklopala do iných drevených častí.

Všetko spájať

2,5 -palcová skrutka spája jednu stranu tvárovej dosky so stredom prostredníctvom veľkého otvoru vyrezaného laserom.

Potom druhou veľmi malou servoskrutkou zaskrutkujte klaksón do serva osi Y.

Krok 11: Pripojte káble Arduino a pripojte ich

Nakoniec musíme Arduino priskrutkovať k základnej doske pomocou niektorých skrutiek a matíc M3. Obvykle používame iba dve skrutky, ale pridali sme otvory pre štyri. Potom pripevnite štít k Arduinu.

Pripojte servá k štítu. Nezabudnite pripojiť horizontálne servo k spojeniu osi X a vertikálne servo k pripojeniu osi Y.

Priraďte päť spojení medzi doskou snímača a štítom, obidve sú označené. Pripojte všetky štyri vodiče.

Poznámka: Ak budete mať problémy, bude to preto, že ste niečo zle zapojili. V prípade pochybností dvakrát skontrolujte vodiče snímača a znova skontrolujte, či sú vaše serva na správnom mieste.

Krok 12: Nahrajte kód

Náš kód je veľmi jednoduchý. Porovnáva svetlo dopadajúce na každý zo štyroch rezistorov detekujúcich svetlo a pokúša sa ich vyrovnať. Je to tiež veľmi neefektívny spôsob, akým sa veci robia, a v žiadnom prípade by nebol vhodný pre väčšie projekty. Najväčšou výhodou tohto kódu je, že je zaujímavé ho sledovať. Sledovač bude veľmi ľahko sledovať baterku. Najväčšou nevýhodou je, že nie je obzvlášť presný a ak necháte celý deň na slnku, nebude sa veľmi často pohybovať. Môžete vyladiť kód, aby bol citlivejší, ale je to veľa pokusov a omylov.

Ak chcete napísať svoj vlastný kód alebo skúste niečo iné, je to úžasné! Nezabudnite na ne zdieľať odkaz v komentároch.

Pomocou oficiálneho softvéru Arduino nahrajte tento kód do Arduina.

Ak sú vaše serva a senzory zapojené, uvidíte, ako sa trhli do „domovskej“polohy, na chvíľu sa zastavte a potom sa znova presuňte.

Krok 13: Bežné otázky a odpovede

Bežné problémy, s ktorými nás ľudia volajú.

Q1) Je na slnku a nefunguje! Aké odtrhnutie

A1) Je zapojený do zdroja napájania USB? Sledovač nie je napájaný sám a je spustený výlučne z kábla USB vedeného do Arduina.

Q2) Hlava násilne vráža do iných častí alebo tela

A2) Servá musíte znova 'domov'. Musíme nastaviť limity pre servo. (To sa dá urobiť aj v kóde)

Q3) Veľmi sa to nepohybuje, ako to zmením?

A3) Skúste použiť baterku v miestnosti so slabým osvetlením. Keď ste vonku na slnečnom svetle, môžete byť ohromení.

Q4) Moje Arduino sa nenahrá. Čo robím zle?

A4) Uistite sa, že máte nainštalované ovládače pre Arduino, uistite sa, že ste vybrali Arduino Uno zo zoznamu dosiek, uistite sa, že ste vybrali správny komunikačný port.

Q4) Toto je úplný podvod! Ako sa opovažujete účtovať toľko za súpravu! Chalani, ste na hovno

A4) Ďakujem za tento bystrý komentár, aj keď to nie je otázka, prišli ste sem z YouTube? Áno, za verziu súpravy účtujeme peniaze, ale poskytneme vám všetky potrebné komponenty a poskytneme vám skutočnú, živú a zákaznícku podporu. Ak ho u nás nechcete kúpiť, vyrobte si ho sami pomocou našich súborov Open Source a tejto príručky.

Krok 14: Ozdoby

Keď robíme našu Kit verziu tohto projektu, obsahuje aj 6V 200mA solárny článok a lacný LED voltmeter. Tento malý solárny článok nebude robiť veľa, ale môžete z neho získať nejaké údaje.

Solárny článok zvyčajne pripevňujeme k tvári pomocou suchého zipsu alebo penovej pásky. Majte na pamäti, že aj keď by ste k tomuto projektu mohli technicky pripojiť obrovský solárny panel, okamžite by ste ho rozdrvili. Príliš veľký solárny článok by tiež znamenal dodatočné napätie pre serva. (Väčšie sledovače by chceli použiť krokový motor s prevodovkou.)

V našich laserom rezaných súboroch nájdete jednoduchý držiak na LED voltmeter, ktorý je možné pripevniť k základni pomocou ďalších dvoch skrutiek 8-32. Na pripojenie voltmetra k solárnemu článku používame drôtené matice. Tieto typy voltmetrov sú napájané svojim zdrojom, v tomto prípade solárnym článkom. Čierny vodič na záporný, červený a biely vodič na kladný.

Krok 15: Užite si to

Dúfame, že táto aktualizácia pomôže mnohým ľuďom dostať sa von a ešte viac ľudí sa zaujíma o vytvorenie ich stolového solárneho sledovača. Ak máte otázky, komentáre alebo si vytvoríte vlastný, napíšte komentár nižšie. Radi vidíme, aké zábavné variácie ľudia vymýšľajú.

Ak vás zaujíma niektorá z našich súčiastok alebo dodávok, vyberte si ich na BrownDogGadgets.com. A ako sme už mnohokrát povedali, jedná sa o projekt s otvoreným zdrojovým kódom, takže neváhajte používať svoje vlastné diely a spotrebný materiál, koľko chcete.