Bygg en automatisk solsporing med Arduino UNO: 8 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Solenergi blir mer og mer utbredt over hele verden. For tiden forskes det på mange metoder for å få solcellepaneler til å produsere mer energi, noe som reduserer vår avhengighet av fossilt brensel og kull. En måte å gjøre dette på er å la panelene bevege seg, alltid vendt mot solen på himmelen. Dette gir optimal energiinnsamling, noe som gjør solcellepaneler mer effektive.

Denne instruksen vil se på hvordan solsporere fungerer, og implementere en slik metode i en solsporingsprototype ved hjelp av en Arduino UNO.

Trinn 1: Hvordan Solar Trackers fungerer

Det er tre hovedmetoder som brukes til å kontrollere en solsporing. Den første er et passivt kontrollsystem, og de to andre er aktive kontrollsystemer. Den passivt kontrollerte solsporeren inneholder ingen sensorer eller aktuatorer, men endrer posisjon basert på varme fra solen. Ved å bruke gass med lavt kokepunkt i en beholder montert på hengsler i midten, i likhet med en seesag, kan solcellepanelet endre posisjon basert på varmeretningen fra solen.

De aktive systemene er litt forskjellige. Begge krever et behandlingssystem, så vel som aktuatorer for å flytte panelene. En måte å aktivt kontrollere solcellepaneler på er å overføre solens posisjon til panelene. Panelene orienterer seg deretter til denne posisjonen på himmelen. En annen metode er å bruke sensorer til å oppdage solens posisjon. Ved å bruke Light Dependent Resistors (LDRs) er det mulig å oppdage varierende lysnivåer. Disse sensorene brukes deretter til å bestemme hvor solen er på himmelen, slik at panelet kan orientere seg riktig.

I denne instruksen vil vi bruke det sensorbaserte aktive kontrollsystemet.

Trinn 2: Oversikt over systemdiagram/komponent

Hvordan dette systemet fungerer, er vist på bildene ovenfor. Det vil være 1 lysavhengig motstand på hver side av en skillelinje. Denne skillelinjen vil kaste en skygge på sensoren på den ene siden av panelet, noe som skaper en drastisk forskjell mellom de to sensoravlesningene. Dette vil be systemet om å bevege seg mot den lysere siden for å utjevne sensoravlesninger, og optimalisere posisjonen til solpanelet. Når det gjelder en 2 -akset solsporing, kan det samme prinsippet brukes, med 3 sensorer i stedet for to (1 til venstre, 1 til høyre, 1 nederst). Venstre og høyre sensor kan beregnes i gjennomsnitt, og denne avlesningen kan sammenlignes med den nederste sensoren for å bestemme hvor mye panelet må bevege seg opp eller ned.

Oversikt over hovedkomponenter

Arduino UNO: Dette er mikrokontrolleren for dette prosjektet. Den leser sensordata og bestemmer hvor mye og i hvilken retning servoene må snu.

Servo: Dette er aktuatorene som brukes til dette prosjektet. De er enkle å kontrollere og veldig presise, noe som gjør den perfekt for dette prosjektet.

Lysavhengige motstander (LDR): Dette er variable motstander som oppdager lysnivåer. Disse brukes til å bestemme posisjonen til solen på himmelen.

Trinn 3: Materialer/utstyr

Materialene som brukes til å bygge dette prosjektet er:

1. Arduino UNO
2. 2 servoer
3. 3 lysavhengige motstander (LDR)
4. 3 10k Ohm motstander
5. ispinner
6. Kartong

Verktøyene som brukes for å bygge dette prosjektet er:

1. Loddejern
2. Teip
3. Saks
4. Verktøykniv
5. Varm limpistol

Trinn 4: Kretsskjema

Ovenfor er skjemaet som brukes til å koble solsporeren sammen.

Pin -tilkoblinger:

Venstre fotoresistor

Pin 1 - 3.3V

Pin 2 - A0, GND (10k ohm motstand mellom Pin 2 og GND)

Høyre fotoresistor

Pin 1 - 3.3V

Pin 2 - A1, GND (10k ohm motstand mellom Pin 2 og GND)

Nederste fotoresistor

Pin 1 - 3.3V

Pin 2 - A2, GND (10k ohm motstand mellom Pin 2 og GND)

LR Servo

Signal - 2

Bakken - GND

VCC - 6 V batteripakke

TB Servo

Signal - 3

Bakken - GND

VCC - 6 V batteripakke

Arduino Power

VIN - 6 V batteripakke

GND - 6 V batteripakke GND

Trinn 5: Montering

Etter å ha loddet sammen kretsen på et perfbrett (bruk gjerne et brødbrett i stedet), er det på tide å sette sammen enheten. Jeg brukte papp og en styrofoam -blokk for å lage en base og panelholder for trackeren, samt en skillevegg for sensorene ved hjelp av popsicle -pinner. Dette trinnet er opp til deg. Prøv å eksperimentere med forskjellige vegglengder, høyder og former, samt sensorplassering, for å se hvordan det påvirker enhetens sporingsevne.

Trinn 6: Programvare

Nå som monteringen er fullført, er det på tide å lage programvare for enheten. Arduino -skissen er vedlagt nedenfor.

Trinn 7: Programvare flytskjema

Her er et flytdiagram over hvordan enheten fungerer.

Trinn 8: Konklusjon

Hvis du slår på enheten og skinner et sterkt lys på panelet, vil trackeren orientere seg mot lyset direkte. Jeg har lagt ved en testvideo av prosjektet nedenfor. Jeg håper du likte dette prosjektet! Still gjerne et spørsmål i kommentarfeltet, så skal jeg prøve å svare på dem. Takk!