Двуосен тракер V2.0: 15 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Още през 2015 г. ние проектирахме Simple Tracker с двойна ос за използване като забавен студентски или хоби проект. Беше малък, шумен, малко сложен и предизвика много наистина странни коментари на общността. Като се има предвид това, три години и половина по -късно все още получаваме имейли и телефонни обаждания от хора по целия свят, които искат да създадат свои собствени.

Поради успеха на нашата оригинална публикация по проекта, видеоклип в YouTube и комплектите, които продавахме, получихме широк кръг отзиви от широк кръг потребители. Повечето от тях са добри, някои от тях досадни и доста от тях, които са в стил „свързването на това нещо е наистина адски сложно, така че, моля, прекарайте един час по телефона с нас, за да го разберем“. Имайки това предвид, ние прекарахме няколко месеца в преработване на проекта от самото начало, за да го направим много по -рационализирана и лесна дейност.

В този запис ще намерите информация за нашите подобрения, как работят слънчевите тракери, списък с части, връзки към нашия хардуер с отворен код, код с отворен код и връзки до къде можете да закупите много от тези неща.

Пълно разкриване: Ние продаваме този проект и всички части като образователен комплект. Не е нужно да купувате нищо от нас, за да направите този проект. Всъщност можете да използвате всички наши ресурси, за да създадете свои собствени печатни платки, да изрежете лазерно дърво в местен Maker Space или университет или дори просто да използвате куп картон и горещо лепило, за да създадете свое собствено страхотно творение. Това е проект с отворен код.

Give Aways: Опитваме се нещо ново през 2019 г. Следвайте ни в инструкции, facebook, Instagram и или youtube за шанс да спечелите някои безплатни части (само за жителите на САЩ). Просто харесайте и коментирайте нашите публикации и видеоклипове за този проект и ние ще изберем някои победители през следващия месец. Ще раздадем няколко партиди печатни платки и няколко комплекта.

Стъпка 1: Защо слънчеви тракери?

Слънчевите панели са навсякъде. Те са евтини, лесно достъпни и много лесни за използване. Има десетки хиляди малки проекти за слънчеви панели, намерени навсякъде в youtube и DIY уебсайтове.

Повечето хора вероятно имат няколко по -мащабни слънчеви инсталации в квартала си благодарение на разпространението на покупките на Solar Group и правителствените стимули. В по -голямата част от тези настройки слънчевите панели са фиксирани върху покрива на сграда, сочеща 45 градуса южно (когато е в Северното полукълбо). Фиксираните слънчеви настройки са най -простият начин за захранване на дом или сграда, тъй като изискват много малко поддръжка и поддръжка. Често казваме на хората, които се свързват с нас, че е много по -рентабилно да НЕ изграждате соларен тракер за вашия дом, а просто да добавите повече слънчеви панели към вашия масив.

Най -ефективният начин за събиране на енергия от един панел обаче е чрез соларен тракер. Това позволява на слънчевия панел да бъде в оптимално положение през целия ден, което увеличава генерирането на енергия с над 20%. Този вид система е идеална за сгради или съоръжения, които нямат много плосък покрив или ситуации, при които слънчевата енергия е непостоянна.

Ще демонстрираме Active Solar Tracker, който се движи както по оста X, така и по Y. Този вид система използва микроконтролер или добре проектирана аналогова схема и сензори, за да поддържа слънчевия панел в правилната позиция. Въпреки че това прави една наистина хлъзгава демонстрация, която можете да покажете с помощта на фенерче в класната стая, тя също така използва много енергия и има много движещи се части.

Програмата за проследяване на дата или Програмата за планиране използва информация за дата и час, за да следва зададен път всеки ден, тъй като движението на слънцето е 100% предвидимо. Един такъв пример за това е проектът на потребителя на Instructable pdaniel7 и той използва две серво в нов дизайн за много ефективно проследяване на слънцето. Ключът към този тип дизайн е да се уверите, че софтуерът е настроен да бъде най -ефективен за точното ви местоположение.

Личен задвижван тракер е този, който се задвижва от хора. Това може да варира от нещо толкова просто, колкото човек да променя ъгъла на своите слънчеви панели няколко пъти годишно до поставянето на панел на въртяща се платформа, прикрепена към претеглена ролка, която се нулира всяка сутрин. Например местен фермер, който познаваме, има няколко слънчеви панела, монтирани на PVC тръби в двора си. Всеки месец той леко променяше позицията и ъгъла им. Това е много просто и му помага да получи още няколко ампера енергия от системата му.

Стъпка 2: Надстройка до оригиналния дизайн

Първоначалната ни версия се занимаваше повече с физическата механика, отколкото с електрониката и това се оказа най -големият му провал. Когато започнахме да преработваме този проект, взехме решението да променим нашето окабеляване от подход „сноп кабели“към лесен подход „включи и играй“, тъй като нашата аудитория обикновено беше ученици.

Първото нещо, което направихме, беше да създадем персонализиран Arduino Shield за включване на сервомоторите и сензорите. Оригиналният дизайн използва общ сензорен щит Arduino, който работи добре за сервомоторите, но не и за сензорите. Нашият щит като цяло не е нищо особено и той беше най -простият аспект за проектиране. (Използвахме го и за други проекти, където трябваше да включим обикновен сензор и серво.)

За да поддържаме сензорите на място, ние проектирахме много прост сензорен държач, който лесно може да се завинтва към дървото. След това набор от заглавки за щифтове ни позволи да свържем сензорната платка към щита с женски джъмпери. Отстраняването на проблеми с тази настройка е далеч по -лесно от оригиналния ни „сноп от проводници“или макет.

Накрая прегледахме нашия дизайн и променихме доста от дървото от четвърт инч на осми инч, за да намалим теглото. Въпреки че никога не сме имали съобщения за хора, които имат проблеми с изгарянето на 9G сервомоторите с по -малкото тегло, което се движат, толкова по -добре. Това също намалява разходите и тежестите за доставка за нас, тъй като сме склонни да изпращаме много комплекти в международен план.

Стъпка 3: Необходими части

За да изградите този проект, ще ви трябват следните елементи:

Инструменти:

• Винтоверти
• Компютър
• Лазерна резачка или CNC рутер, ако изрязвате частите сами

Електроника:

• Arduino Uno
• Щит за слънчево проследяване (щифтове и 10 000 ома резистори)
• PCB държач на сензора (щифтове и резистори за откриване на светлина)
• Женски към женски джъмперни кабели
• 2 x 9G големи метални зъбни колела

Хардуер:

• Лазерно рязане или CNC дървени части
• 4 x M3 винта + гайки с дължина около 14-16 мм
• 4 x Винтове за дърво с размер 2 с дължина 1/4 инча или някои винтове M1 с подобна дължина
• 21 x 8-32 Винтове с дължина 1/2 инча
• 1 x 8-32 на 3/4 инча
• 1 x 8-32 Винт с дължина 2,5 инча и допълнителна гайка
• 24 x 8-32 Ядки
• 4 x гумени крака

По избор:

• Слънчева клетка (6V 200mA е това, което използваме)
• LED измервател на волта
• Тел за свързване на двете заедно

Повечето от тези части са доста лесни за намиране. Ако искате да създадете свои собствени печатни платки, можете да направите това чрез OSHPark.com или други услуги за печатни платки. Уверете се, че получавате Metal Gear 9G Servos за допълнителната мощност, която предлагат.

И накрая, ние всъщност правим и продаваме комплект за това, който включва всичко. Ние също продаваме само дървени части и само електроника, тъй като получихме много искания за опция. Нашите комплекти вече са запоени, включват всички части, необходими за изграждането на този проект, и ние предоставяме поддръжка на клиенти.

Ааааааааа и преди да започнем да получаваме много гневни странни коментари от хора, това е 100% проект с отворен код. Чувствайте се свободни да направите своя собствена, като използвате нашите указания.

Стъпка 4: Подготовка на печатни платки

Ако използвате нашите комплекти или части, двете печатни платки вече ще бъдат запоени за вас.

Ако искате да създадете свой собствен, можете да намерите нашите PCB файлове в нашето GitHub Repo и след това да използвате услуга като OSHPark, за да измислите някои печатни платки. Ще ви трябват и около 10 000 ома резистори, щифтове и резистори за откриване на светлина, за да запълните дъските.

Като цяло това е доста лесно чрез запояване на отвори. Не забравяйте да използвате поялник с подходящ връх в края.

Запояване на щит: Запоявайте заглавките на щифтовете на серво и сензора с лице нагоре и съединителните щифтове на Arduino с лице надолу.

Запояване на сензора: Резистори за откриване на светлина с лице нагоре, щифтове с глава надолу.

Също така имаме проектирана печатна платка, която използва Arduino Nano, но не е тествана. Ако някой направи едно от тях, ще се радваме да го видим в действие!

Стъпка 5: Подготовка на дървените части

Имаме късмета да имаме както лазерен нож, така и CNC рутер в нашата работилница, което прави изрязването на части много лесно за нас. Повечето хора ще трябва да потърсят машина в местния Maker Space, университет или библиотека. Всеки настолен лазерен резач или CNC рутер ще може да се справи с 1/8 -ми и 1/4 -инчов дървен материал, който използваме. Имахме няколко студентски групи, които успешно изградиха този проект с ръчно изрязана пяна или картон.

Едно нещо, което НЕ препоръчваме да използвате, е акрил. Той е много тежък и плътен, който може да надвиши двата сервомотора.

PDF файлове с векторни линии могат лесно да бъдат намерени в нашето GitHub Repo. Хвърлете ги в предпочитания от вас софтуер за лазерно рязане, inkscape или друг софтуер за рисуване. Моля, обърнете внимание, че в нашите файлове имаме редове CUT и ETCHING.

Ако искате да опростите този проект, можете да опитате да премахнете Y Servo, контролиращо платформата на слънчевите клетки, и след това просто ръчно да настроите оста Y. Това би го превърнало в доста изящен тракер за една ос.

Имаме много заявки само за лазерно рязани дървени части. Ние ги продаваме като опция на нашия уебсайт и не забравяме да изпратим и всички подходящи винтове.

Стъпка 6: Прикрепете X Servo, краката и основата

Забележка: Има много начини за сглобяване на този проект и редът, по който го изграждате, всъщност няма значение. Ако искате да видите някои упътвания в стил стил на линия, можете да го направите с указанията на нашия уебсайт.

Когато изграждате, първата стъпка е да прикрепите един от сервомоторите към кръговия серво монтаж.

Използвайте винтовете, които се доставят със вашето серво, и го прикрепете към дъното на дървената част. Това е страната БЕЗ гравиране върху нея.

След това прикрепете четирите крака с един 8-32 винта и гайки. Не ги завийте докрай, оставете малко място за раздвижване.

Накрая свържете четирите крака към голямото дървено парче Project Base с още четири 8-32 винта и гайки. След като са закрепени, затегнете другите четири винта на кръговия серво монтаж.

Това също би било подходящ момент да поставите гумени крачета на дъното на дървената част на Project Base, така че винтовете да не надраскат масата ви.

Стъпка 7: Прикрепете Y серво и изградете центъра

Използвайте горната диаграма, за да изградите централните части.

Прикрепете серво, като използвате винтовете, които са доставени с него. Няма значение коя страна на дървеното парче ще използвате, просто серво корпусът е насочен отвътре.

След това свободно свържете двете дълги правоъгълни части и двете дълги направляващи винтове.

Стъпка 8: Прикрепете серво клаксони

Забележка: Това е най -досадната част от тази конструкция. Ако счупите серво клаксон, не се притеснявайте, имате допълнителна причина.

Прикрепете един от Х -образните серво клаксони, който се доставя с вашето серво, към голямото парче централен кръг. Ще го завиете в долната страна, която е отстрани, без да я гравирате. За да направите това, използвайте два от малките винтове за дърво №2.

Направете същото с едно от двете триъгълни крила, като използвате друг серво рог.

Стъпка 9: Свържете центъра и базата, приютете X Servo

Свържете централния кръг, към който току -що сте прикрепили клаксон, и го свържете с Y Servo Center частите от преди. Свържете парчетата и използвайте четири 8-32 винта и гайки, за да ги държите заедно.

След това го поставете върху основата, като използвате Servo клаксона като точка за свързване. НЕ го завийте на място още.

Назоваване на X Servo

Използвайки серво клаксона, който вече е свързан към вашето серво, завъртете сервото по посока на часовниковата стрелка. (За това можете да използвате и един от останалите си серво рога.)

Вземете центъра и го поставете в най -отдалечената позиция обратно на часовниковата стрелка. Използвайте ъгъла на Project Base като отправна точка.

И накрая, използвайте много малкия винт, доставен с вашето серво, за да завиете клаксона в серво. Помага да имате отвертка с магнитен накрайник, ако можете.

Стъпка 10: Изградете лицето, поставете Y серво и свържете всичко

Първо, завийте сензорната платка в лицевата плоча, като използвате вашата половин инчова (или 3/4 инчова) 8-32 гайка и винт. След това прикрепете двата разделителя около него, като използвате още 8-32 винта.

След това завийте двете триъгълни крила в лицевата плоча.

Уверете се, че крилото, което има Servo Horn, съвпада с мястото, където е вашата Y Axis Servo.

Пеене на серво

Ние правим същото нещо тук. Завъртете Servo докрай по часовниковата стрелка с помощта на серво клаксон.

След това прикрепете цялата лицева плоча така, че да е почти вертикална, но да не чука в други дървени части.

Свързване на всичко

2,5 -инчовият винт свързва едната страна на лицевата плоча с центъра чрез големия отвор за лазерно изрязване.

След това използвайте другия много малък серво винт, за да завиете клаксона в серво Y ос.

Стъпка 11: Прикрепете Arduino и свържете проводници

Накрая трябва да завием нашия Arduino в основната плоча, като използваме някои от винтовете и гайките M3. Обикновено използваме само два винта, но добавихме дупки за четири. След това прикрепете Щита към Arduino.

Включете сервомоторите в щита. Не забравяйте да свържете хоризонталното серво към връзката X ос и вертикалното серво към връзката Y ос.

Съпоставете петте връзки между сензорната платка и щита, и двете са обозначени. Свържете и четирите проводника.

Забележка: Ако ще имате проблеми, това ще се случи, защото сте свързали нещо грешно. Ако се съмнявате, проверете отново проводниците на сензора и проверете дали сервомоторите ви са на правилното място.

Стъпка 12: Качване на код

Нашият код е доста прост. Той сравнява светлината, която удря всеки от четирите резистора за откриване на светлина и се опитва да ги изравни. Това също е много неефективен начин да се правят нещата и в никакъв случай това не би се разраснало добре за по -големи проекти. Най -голямото предимство на този код е, че е интересно да се гледа. Проследяващото устройство ще следва фенерчето много лесно. Най -големият недостатък е, че не е особено точен и ако оставите на слънце през целия ден, той няма да се движи много често. Можете да промените кода, за да го направите по -чувствителен, но това е много опит и грешка.

Ако искате да напишете свой собствен код или да опитате нещо различно, страхотно! Не забравяйте да споделите връзка към него в коментарите.

Използвайки официалния софтуер на Arduino, качете този код в Arduino.

Ако вашите сервоустройства и сензори са включени, ще видите, че той се изтръгва в положение „Начало“, направете пауза за секунда и след това се преместете отново.

Стъпка 13: Често задавани въпроси и отговори

Често срещани проблеми, с които хората ни се обаждат.

Q1) На слънце е и не работи! Какво откъсване

A1) Включен ли е в USB източник на захранване? Тракерът не се захранва самостоятелно и се управлява изцяло от USB кабела, влизащ в Arduino.

Q2) Главата силно се удря в други части или тяло

A2) Трябва отново да „приберете“сервомоторите. Трябва да дадем ограничения на Servo. (Това може да се направи и в кода)

Q3) Не се движи много, как да го променя?

A3) Опитайте да използвате фенерче в стая със слаба светлина. Тя може да бъде претоварена, когато навън на слънчева светлина.

Q4) Моят Arduino няма да качва. Какво правя погрешно?

A4) Уверете се, че имате инсталирани драйвери за вашия Arduino, уверете се, че сте избрали Arduino Uno от списъка с платки, уверете се, че сте избрали правилния комуникационен порт.

Q4) Това е пълно откъсване! Как смееш да таксуваш толкова за комплект! Момчета, гадни сте

A4) Благодаря за този проницателен коментар, въпреки че не е въпрос, дойдохте ли тук от YouTube? Да, ние таксуваме пари за версия на комплекта, но ние ви предоставяме всички необходими компоненти и предоставяме реална, на живо поддръжка на клиенти за вас. Ако не искате да го купувате от нас, направете го сами с нашите файлове с отворен код и това ръководство за инструкции.

Стъпка 14: Украшения

Когато правим нашата версия на Kit на този проект, ние включваме и 6V 200mA слънчева клетка, както и евтин LED волтметър. Тази малка слънчева клетка няма да направи много, но можете да извлечете някои данни от нея.

Обикновено прикрепяме слънчевата клетка към лицето с помощта на велкро или лента от пяна. Моля, имайте предвид, че макар технически да можете да прикачите гигантски слънчев панел към този проект, веднага бихте го смачкали. Твърде голямата слънчева клетка също би добавила допълнително напрежение към сервомоторите. (По -големите тракери биха искали да използват стъпков двигател с редуктор.)

В нашите лазерно изрязани файлове ще намерите прост държач за LED волтаметър, който може да бъде прикрепен към основата с помощта на още два винта 8-32. Използваме телени гайки за свързване на волтомера към слънчевата клетка. Тези видове волтаметри се захранват от техния източник, в този случай от слънчевата клетка. Черен проводник към отрицателен, червен и бял проводник към положителен.

Стъпка 15: Насладете се

Надяваме се, че тази актуализация помага на много хора и ще привлече още повече хора да създадат своя настолен соларен тракер. Ако имате въпроси, коментари или създайте свой собствен, моля, публикувайте коментар по -долу. Обичаме да виждаме какви забавни вариации измислят хората.

Ако се интересувате от някоя от нашите части или консумативи, вземете ги от BrownDogGadgets.com. И както сме казвали много пъти, това е проект с отворен код, така че не се колебайте да използвате собствените си части и консумативи, колкото искате.