Dual Axis Tracker V2.0: 15 trinn (med bilder)

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

Helt tilbake i år 2015 designet vi en enkel dobbelaksetracker for bruk som et morsomt student- eller hobbyprosjekt. Det var lite, bråkete, litt komplisert og provoserte mange veldig rare samfunnskommentarer. Når det er sagt, tre og et halvt år senere får vi fortsatt e -post og telefonsamtaler fra mennesker over hele verden som ønsker å bygge sine egne.

På grunn av suksessen med vårt opprinnelige prosjektinnlegg, youtube -video og settene vi solgte, mottok vi et bredt spekter av tilbakemeldinger fra et bredt spekter av brukere. Det meste bra, noe irriterende, og ganske mange som var i stil med "å koble denne tingen opp er veldig komplisert, så bruk en time på telefonen for å finne ut av det." Med det i tankene brukte vi flere måneder på å redesigne prosjektet fra grunnen av for å gjøre det til en mye mer strømlinjeformet og enkel aktivitet.

I denne oppskriften finner du informasjon om våre oppgraderinger, hvordan solsporere fungerer, en deleliste, lenker til vår åpen kildekode -maskinvare, åpen kildekode og lenker til hvor du kan kjøpe mange av disse tingene.

Full avsløring: Vi selger dette prosjektet og alle delene som et pedagogisk sett. Du trenger ikke kjøpe noe fra oss for å lage dette prosjektet. Faktisk kan du bruke alle våre ressurser til å lage dine egne PCB -er, laserskjære ditt eget tre på et lokalt Maker Space eller universitet, eller bare bruke en haug med papp og varmt lim for å lage din egen fantastiske skapelse. Dette er et åpen kildekode -prosjekt gjennom og gjennom.

Give Aways: Vi prøver noe nytt i 2019. Følg oss på instrukser, facebook, Instagram og eller youtube for en sjanse til å vinne noen gratis deler (bare amerikanske innbyggere). Bare lik og kommenter våre innlegg og videoer for dette prosjektet, så trekker vi noen vinnere i løpet av den neste måneden. Vi gir bort et par partier PCB og et par sett.

Trinn 1: Hvorfor solsporere?

Solpaneler er overalt. De er rimelige, lett tilgjengelige og veldig enkle å bruke. Det finnes titusenvis av småskala solcellepanelprosjekter på youtube og DIY -nettsteder.

De fleste har sannsynligvis et par større solcelleoppsett i nabolaget takket være spredningen av Solar Group Buys og statlige insentiver. I de aller fleste av disse oppsettene er solcellepaneler festet på taket av en bygning som peker 45 grader sør (når den er på den nordlige halvkule). Faste soloppsett er den desidert enkleste måten å drive et hjem eller en bygning på, ettersom det krever svært lite vedlikehold og vedlikehold. Vi forteller ofte folk som kontakter oss at det er mye mer kostnadseffektivt å IKKE bygge en solceller for hjemmet ditt, men i stedet bare legge til flere solcellepaneler i systemet ditt.

Den mest effektive måten å samle energi fra et enkelt panel er imidlertid via en solceller. Dette gjør at solcellepanelet kan være i optimal posisjon hele dagen, noe som øker energiproduksjonen med over 20%. Denne typen systemer er perfekt for bygninger eller anlegg som ikke har mye flat takplass eller situasjoner der solenergi er inkonsekvent.

Vi skal demonstrere en Active Solar Tracker som beveger seg på både X- og Y -aksen. Denne typen systemer bruker en mikrokontroller, eller godt designet analog krets, og sensorer for å holde solcellepanelet i riktig posisjon. Selv om dette gir en veldig slank demo som du kan vise frem med en lommelykt i et klasserom, bruker den også mye strøm og har mange bevegelige deler.

En datobasert tracker eller planlagt tracker bruker informasjon om dato og klokkeslett for å følge en bestemt bane hver dag siden solens bevegelse er 100% forutsigbar. Et slikt eksempel på dette er prosjektet av Instructable user pdaniel7, og det bruker to servoer i et nytt design for å spore solen veldig effektivt. Nøkkelen til denne typen design er å sørge for at programvaren er konfigurert for å være mest effektiv for din nøyaktige posisjon.

En Person Powered Tracker er en som drives av mennesker. Dette kan variere fra noe så enkelt som en person som endrer vinkelen på sine solcellepaneler et par ganger i året til å sette et panel på en roterende plattform festet til en vektet remskive som tilbakestilles hver morgen. For eksempel har en lokal bonde vi kjenner flere solpaneler montert på PVC -rør i hagen sin. Hver måned endret han posisjonen og vinkelen litt. Det er veldig enkelt og hjelper ham med å få noen få ampere mer energi ut av systemet.

Trinn 2: Oppgraderinger til det originale designet

Vår originale versjon var mer opptatt av fysisk mekanikk enn elektronikk, og dette viste seg å være den største undergangen. Da vi begynte å redesigne dette prosjektet, tok vi beslutningen om å endre ledningene våre fra en "bunt med ledninger" til en enkel "plug and play" tilnærming siden publikummet pleide å være studenter.

Det første vi gjorde var å lage et tilpasset Arduino Shield for tilkobling av servoer og sensorer. Den originale designen brukte et generisk Arduino Sensor Shield som fungerte bra for Servoene, men ikke bra for sensorene. Vårt skjold er ikke noe spesielt generelt, og det var det desidert enkleste aspektet å designe. (Vi har også brukt den til andre prosjekter der vi trengte å koble til en enkel sensor og en servo.)

For å holde sensorene på plass designet vi en veldig enkel sensorholder som lett kunne skrues ned i treverket. Et sett med pinhoder tillot oss deretter å koble sensorens PCB til skjoldet med kvinnelige hoppere. Feilsøking av dette oppsettet er langt enklere enn vår originale "pakke med ledninger" eller et brødbrett.

Til slutt gikk vi over designet vårt og endret ganske mye av treet fra kvart tomme til åttende tomme for å kutte ned på vekten. Selv om vi aldri hadde noen rapporter om at folk hadde problemer med at 9G -servoene deres brant ut jo mindre vekt de beveget seg på, desto bedre. Dette reduserer også kostnader og fraktvekter for oss siden vi har en tendens til å sende mange sett internasjonalt.

Trinn 3: Nødvendige deler

For å bygge dette prosjektet trenger du følgende elementer:

Verktøy:

• Skrutrekkere
• Datamaskin
• Laserskærer eller CNC -ruter hvis du kutter ut delene selv

Elektronikk:

• Arduino Uno
• Solar Tracker Shield (pinhoder og 10.000 ohm motstander)
• Sensorholder PCB (pinhoder og lysdetekterende motstander)
• Kvinnelige til kvinnelige jumperkabler
• 2 x 9G -størrelser i metallgear -servoer

Maskinvare:

• Laserskåret eller CNC tredeler
• 4 x M3 skruer + muttere i ca 14-16 mm lengde
• 4 x størrelse 2 treskruer i en 1/4 tommers lengde, eller noen M1 skruer av lignende lengde
• 21 x 8-32 skruer på 1/2 tommer lengde
• 1 x 8-32 på 3/4 tommer
• 1 x 8-32 Skrue med en lengde på 2,5 tommer og en valgfri mutter
• 24 x 8-32 nøtter
• 4 x gummiføtter

Valgfri:

• Solcelle (6V 200mA er det vi bruker)
• LED volt måler
• Tråd for å koble de to sammen

De fleste av disse delene er ganske enkle å finne. Hvis du vil lage dine egne PCB -er, kan du gjøre det via OSHPark.com eller andre PCB -tjenester. Sørg for at du får Metal Gear 9G Servoer for den ekstra dreiemomentet de gir.

Til slutt lager og selger vi faktisk et sett for dette som inneholder alt. Vi selger også bare tredelene og bare elektronikken da vi mottok mange forespørsler om alternativ. Våre sett er allerede loddet opp, inkluderer alle delene du trenger for å bygge dette prosjektet, og vi tilbyr kundestøtte.

Aaaaaaaaaand før vi begynner å få mange sinte rare kommentarer fra folk, er dette et 100% åpen kildekode -prosjekt. Lag gjerne din egen ved å bruke instruksjonene våre.

Trinn 4: Klargjøre PCB -ene

Hvis du bruker våre sett eller deler, vil de to PCB -ene allerede være loddet for deg.

Hvis du vil lage din egen, kan du finne våre PCB -filer på vår GitHub Repo og deretter bruke en tjeneste som OSHPark for å få sminket noen PCB. Du trenger også rundt 10 000 ohm motstander, pinnehoder og lysdetekterende motstander for å fylle tavlene.

Generelt er dette ganske enkelt gjennom hulllodding. Sørg for å bruke et loddejern med et passende tips på enden.

Skjoldlodding: Lodd servo- og sensorstifthodene vendt opp og Arduino koblingsstifthodene vendt ned.

Sensors lodding: Lysdetekterende motstander vender opp, pinhoder med forsiden ned.

Vi har også en PCB designet som bruker en Arduino Nano, men den er uprøvd. Hvis noen lager en av disse, vil vi gjerne se den i aksjon!

Trinn 5: Klargjøring av tredelene

Vi er så heldige å ha både en laserskærer og en CNC -ruter på verkstedet vårt, noe som gjør det enkelt å kutte ut deler. De fleste trenger å oppsøke en maskin på sitt lokale Maker Space, universitet eller bibliotek. Enhver laserskjæremaskin eller CNC -ruter vil kunne håndtere 1/8 og 1/4 tommer treet vi bruker. Vi har fått flere studentgrupper til å bygge dette prosjektet med håndskåret skumbrett eller papp.

En ting vi IKKE anbefaler å bruke er Akryl. Det er veldig tungt og tett som kan overmanne de to servoene.

PDF -filer med vektorlinjer finner du enkelt på vår GitHub Repo. Kast disse inn i din foretrukne laserskjæringsprogramvare, inkscape eller annen tegneprogramvare. Vær oppmerksom på at vi har både CUT -linjer og ETCHING -linjer i filene våre.

Hvis du ønsket å forenkle dette prosjektet, kan du prøve å eliminere Y Servo som kontrollerer solcelleplattformen og deretter justere Y -aksen manuelt. Dette vil gjøre den til en ganske enkel Single Axis Tracker.

Vi har mange forespørsler om BARE laserskårne tredeler. Vi selger dem som et alternativ på nettstedet vårt og sørger for å sende med alle de riktige skruene også.

Trinn 6: Fest X Servo, ben og base

Merk: Det er mange måter å sette dette prosjektet sammen, og rekkefølgen du bygger det på spiller ingen rolle. Hvis du vil se noen retninger i strekekunst, kan du gjøre det med instruksjonene på nettstedet vårt.

Når du bygger det første trinnet, er å feste en av servoene til Circle Servo Mount.

Bruk skruene som følger med servoen, og fest den til bunnen av trestykket. Dette er siden UTEN etsing på den.

Fest deretter de fire bena med en 8-32 skruer og muttere. Ikke skru dem inn hele veien, la det stå litt vrimlerom.

Til slutt kobler du de fire beina til det store treprosjektbasen med fire ytterligere 8-32 skruer og muttere. Når de er sikre, strammer du til de fire andre skruene på Circle Servo Mount.

Dette vil også være et godt tidspunkt å legge gummiføtter på bunnen av Project Base -trestykket slik at skruene ikke klør opp bordet ditt.

Trinn 7: Fest Y -servoen og bygg senteret

Bruk diagrammet ovenfor for å bygge senterdelene.

Fest servoen med skruene som fulgte med. Det spiller ingen rolle hvilken side av trebiten du bruker, bare at servokroppen er spiss innvendig.

Deretter kobler du løst de to lange rektangelstykkene og de to stykkene med lange skruer.

Trinn 8: Fest servohorn

Merk: Dette er den desidert mest irriterende delen av denne bygningen. Hvis du bryter et servohorn, ikke bekymre deg, du har ekstra av en grunn.

Fest en av de X -formede servohornene som fulgte med servoen din til det store senteret. Du skruer den inn på undersiden, som er siden uten å etse på den. For å gjøre dette, bruk to av de små #2 treskruene.

Gjør det samme med en av de to Triangle Wings ved å bruke et annet Servo Horn.

Trinn 9: Koble senter og base, start X -servoen

Koble sentercirkelstykket du nettopp festet et horn til, og koble det til Y Servo Center -brikkene fra før. Koble brikkene og bruk fire 8-32 skruer og muttere for å holde den sammen.

Deretter plasserer du den på basen ved hjelp av servohornet som tilkoblingspunkt. IKKE skru den på plass ennå.

Homing the X Servo

Bruk servohornet som nå er koblet til servoen din, og roter servoen med urviseren. (Du kan også bruke en av dine servohorn til venstre for dette også.)

Plukk opp senteret og legg det ned i det som er lengst mot klokken. Bruk hjørnet av Project Base som et referansepunkt.

Til slutt bruker du den veldig lille skruen som fulgte med servoen din for å skru hornet inn i servoen. Det hjelper å ha en skrutrekker med magnetspiss hvis du kan.

Trinn 10: Bygg ansiktet, start Y -servoen og koble til alt

Skru først sensorens kretskort inn i ansiktsplaten med en 8-32 mutter og skrue på en halv tomme (eller en 3/4 tommer). Fest deretter de to skilleveggene rundt den med flere 8-32 skruer.

Deretter skruer du de to trekantvingene inn i ansiktsplaten.

Sørg for at vingen som har servohornet stemmer overens med Y -aksen din.

Hjem Servo

Vi gjør det samme her. Vri servoen helt med klokken ved hjelp av et servohorn.

Fest deretter hele frontplaten slik at den er nesten vertikal, men ikke slår inn i andre tredeler.

Koble til alt

2,5 -tommers skruen forbinder den ene siden av ansiktsplaten med senteret via det store laserskårne hullet.

Bruk deretter den andre veldig lille servoskruen til å skru inn hornet i Y -aksen Servo.

Trinn 11: Fest Arduino og Connect Wires

Til slutt må vi skru vår Arduino inn i bunnplaten ved hjelp av noen av M3 skruer og muttere. Vi bruker vanligvis bare to skruer, men vi la til hull for fire. Fest deretter skjoldet til Arduino.

Koble servoene til skjoldet. Sørg for å koble den horisontale servoen til X -aksen og den vertikale servoen til Y -aksen.

Match de fem tilkoblingene mellom sensorens kretskort og skjoldet, de er begge merket. Koble til alle fire ledninger.

Merk: Hvis du får problemer, kommer det fordi du har koblet noe feil. Når du er i tvil, dobbeltsjekk sensortrådene og dobbeltsjekk at servoene dine er på riktig sted.

Trinn 12: Last opp kode

Koden vår er ganske enkel. Den sammenligner lyset som treffer hver av de fire lysdetekterende motstandene, og prøver å gjøre dem jevne. Dette er også en svært ineffektiv måte å gjøre ting på, og dette vil på ingen måte kunne fungere godt til større prosjekter. Den største fordelen med denne koden er at den er interessant å se. Sporeren vil følge en lommelykt veldig enkelt. Den største ulempen er at den ikke er spesielt nøyaktig, og hvis du lar være i solen hele dagen, vil den ikke bevege seg veldig ofte. Du kan justere koden for å gjøre den mer sensitiv, men det er mye prøving og feiling.

Hvis du ønsker å skrive din egen kode, eller prøve noe annet, fantastisk! Husk å dele en lenke til den i kommentarene.

Last opp denne koden til Arduino ved å bruke den offisielle Arduino -programvaren.

Hvis servoene og sensorene dine er koblet til, ser du at det rykker til en "Hjem" -posisjon, stopper et øyeblikk og flytter igjen.

Trinn 13: Vanlige spørsmål og svar

Vanlige problemer folk ringer oss med.

Q1) Det er i solen og fungerer ikke! Hva en rip off

A1) Er den koblet til en USB -strømkilde? Sporeren driver ikke selv og kjøres helt fra USB -kabelen som går inn i Arduino.

Q2) Hodet smeller voldsomt inn i andre deler eller kroppen

A2) Du må 'hjem' servoene igjen. Vi må gi Servo -grenser. (Dette kan også gjøres i koden)

Q3) Det beveger seg ikke så mye, hvordan endrer jeg det?

A3) Prøv å bruke en lommelykt i et rom med lite lys. Det kan bli overveldet når det er ute i sollyset.

Q4) Min Arduino lastes ikke opp. Hva gjør jeg galt?

A4) Sørg for at du har drivere for Arduino installert, sørg for at du har valgt Arduino Uno fra tavellisten, sørg for at du har valgt riktig kommunikasjonsport.

Q4) Dette er en total rip off! Hvor tør du belaste så mye for et sett! Dere er suge

A4) Takk for den innsiktsfulle kommentaren, selv om det ikke er et spørsmål, kom du hit fra YouTube? Ja, vi tar penger for en kitversjon, men vi gir deg alle komponentene du trenger og gir ekte, live, kundestøtte for deg. Hvis du ikke vil kjøpe det fra oss, gjør det selv med våre open source -filer og denne instruksjonsguiden.

Trinn 14: Pynt

Når vi gjør Kit -versjonen av dette prosjektet, inkluderer vi også en 6V 200mA solcelle samt en billig LED Volt Meter. Denne lille solcellen vil ikke gjøre mye, men du kan få litt data ut av den.

Vi fester vanligvis solcellen til ansiktet ved hjelp av borrelås eller skumtape. Vær oppmerksom på at mens du teknisk sett kunne feste et gigantisk solcellepanel til dette prosjektet, ville du umiddelbart knuse det. For stor av en solcelle ville også legge ekstra belastning på servoene. (Større sporere vil gjerne bruke en trinnmotor med gir.)

I våre laserskårede filer finner du en enkel holder for LED Volt Meter som kan festes til basen med ytterligere to 8-32 skruer. Vi bruker trådmutter for å koble Volt Meter til solcellen. Disse typer voltmålere drives av kilden, i dette tilfellet solcellen. Svart ledning til negativ, rød og hvit ledning til positiv.

Trinn 15: Kos deg

Vi håper at denne oppdateringen hjelper mange mennesker og får enda flere mennesker interessert i å lage sin solcelle tracker. Hvis du har spørsmål, kommentarer eller lager din egen vennligst legg inn en kommentar nedenfor. Vi elsker å se hvilke morsomme variasjoner folk kommer med.

Hvis du er interessert i noen av våre deler eller rekvisita, kan du kjøpe dem fra BrownDogGadgets.com. Og som vi har sagt mange ganger, er dette et Open Source -prosjekt, så bruk gjerne dine egne deler og rekvisita så mye du vil.