Dual Axis Tracker V2.0: 15 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

در سال 2015 ما یک ردیاب ساده دو محوره را برای استفاده به عنوان یک پروژه سرگرم کننده دانشجویی یا سرگرمی طراحی کردیم. کوچک ، پر سر و صدا ، کمی پیچیده بود و بسیاری از نظرات واقعاً عجیب جامعه را برانگیخت. گفته می شود ، سه سال و نیم بعد ما هنوز ایمیل ها و تماس های تلفنی افرادی را در سراسر جهان دریافت می کنیم که مایل به ساختن ایمیل خود هستند.

به دلیل موفقیت در ارسال پروژه اصلی ما ، ویدئوی یوتیوب و کیت هایی که می فروشیم ، بازخورد وسیعی از طیف وسیعی از کاربران دریافت کردیم. بیشتر آن خوب است ، برخی آزاردهنده است و برخی از آنها در خطوط "سیم کشی این موضوع واقعاً پیچیده است ، بنابراین لطفاً یک ساعت با ما تماس بگیرید تا بفهمیم." با در نظر گرفتن این موضوع ، ما چندین ماه صرف طراحی مجدد پروژه از ابتدا کردیم تا آن را به فعالیتی بسیار ساده تر و آسان تر تبدیل کنیم.

در این مقاله اطلاعاتی در مورد ارتقاء ما ، نحوه عملکرد ردیاب های خورشیدی ، لیست قطعات ، پیوندهایی به سخت افزار منبع باز ، کد منبع باز ، و پیوندهایی که می توانید بسیاری از این موارد را از آنجا خریداری کنید ، پیدا خواهید کرد.

افشای کامل: ما این پروژه و تمام قطعات را به عنوان یک کیت آموزشی می فروشیم. برای ساخت این پروژه نیازی نیست چیزی از ما بخرید. در واقع شما می توانید از تمام منابع ما برای ساخت PCB های خود استفاده کنید ، لیزر چوب خود را در محلی یا دانشگاه محلی Maker برش دهید یا حتی از یک دسته مقوا و چسب داغ برای ایجاد خلق عالی خود استفاده کنید. این یک پروژه منبع باز است از طریق و از طریق.

Give Aways: ما در حال تلاش برای یک چیز جدید در سال 2019 هستیم. ما را در دستورالعمل ها ، فیس بوک ، اینستاگرام و یا یوتیوب دنبال کنید تا بتوانید قسمت های رایگان (فقط ساکنان ایالات متحده) را به دست آورید. فقط پست ها و فیلم های ما را برای این پروژه لایک کنید و نظر دهید و در ماه آینده برخی از برندگان را انتخاب می کنیم. ما چند دسته PCB و چند کیت به شما هدیه می دهیم.

مرحله 1: چرا ردیاب های خورشیدی؟

پنل های خورشیدی همه جا هستند. آنها ارزان هستند ، به راحتی در دسترس هستند و استفاده از آنها بسیار آسان است. ده ها هزار پروژه مقیاس کوچک در مورد صفحات خورشیدی در سراسر وب سایت های YouTube و DIY وجود دارد.

به احتمال زیاد اکثر مردم به دلیل گسترش خریدهای گروهی خورشیدی و مشوق های دولتی ، چندین دستگاه خورشیدی در مقیاس بزرگتر در همسایگی خود دارند. در اکثریت قریب به اتفاق این مجموعه ها ، پنل های خورشیدی بر روی سقف یک ساختمان که در 45 درجه جنوبی (در نیمکره شمالی) قرار دارد ثابت شده اند. نصب و راه اندازی خورشیدی ساده ترین راه برای تأمین برق خانه یا ساختمان است زیرا نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار کمی دارد. ما غالباً به افرادی که با ما تماس می گیرند می گویند که ساختن ردیاب خورشیدی برای خانه بسیار مقرون به صرفه تر است ، اما در عوض صفحات خورشیدی بیشتری را به مجموعه خود اضافه کنید.

با این حال ، کارآمدترین روش برای جمع آوری انرژی از یک صفحه تنها از طریق ردیاب خورشیدی است. این امر به پانل های خورشیدی اجازه می دهد تا در تمام طول روز در وضعیت مطلوبی قرار بگیرند و این باعث افزایش تولید انرژی تا 20 درصد می شود. این نوع سیستم برای ساختمانها یا تأسیساتی که فضای سقف مسطح زیادی ندارند یا شرایطی که انرژی خورشیدی ناسازگار است مناسب است.

ما قصد داریم یک Active Solar Tracker را که در هر دو محور X و Y حرکت می کند ، نمایش دهیم. این نوع سیستم از میکروکنترلر یا مدار آنالوگ به خوبی طراحی شده و حسگرها برای نگه داشتن پنل خورشیدی در موقعیت مناسب استفاده می کند. در حالی که این یک نمایشی واقعاً صاف است که می توانید با استفاده از چراغ قوه در کلاس درس خود را نشان دهید ، همچنین از قدرت زیادی استفاده می کند و دارای قسمت های متحرک زیادی است.

ردیاب مبتنی بر تاریخ یا ردیاب برنامه ریزی شده از اطلاعات تاریخ و زمان برای پیروی از یک مسیر مشخص هر روز استفاده می کند ، زیرا حرکت خورشید 100 قابل پیش بینی است. یکی از نمونه های این پروژه ، پروژه کاربر دستورالعمل pdaniel7 است و از دو سرو در طراحی جدید برای ردیابی بسیار کارآمد خورشید استفاده می کند. کلید این نوع طراحی این است که مطمئن شوید نرم افزار برای مکان دقیق شما کارآمدتر تنظیم شده است.

ردیاب شخصی دارای شخصی است که توسط افراد پشتیبانی می شود. این می تواند از یک چیز ساده مانند تغییر زاویه پنل های خورشیدی خود چند بار در سال گرفته تا قرار دادن پنل روی سکوی چرخشی متصل به قرقره وزنی که هر روز صبح بازنشانی می شود ، متغیر باشد. به عنوان مثال ، یک کشاورز محلی که می شناسیم چندین پنل خورشیدی روی لوله های PVC در حیاط خود نصب کرده است. هر ماه کمی موقعیت و زاویه آنها را تغییر می داد. این بسیار ساده است و به او کمک می کند تا چند آمپر انرژی بیشتر از سیستم خود خارج کند.

مرحله 2: ارتقاء به طرح اصلی

نسخه اصلی ما بیشتر به مکانیک فیزیکی توجه داشت تا الکترونیک و این بزرگترین افت آن بود. هنگامی که ما شروع به طراحی مجدد این پروژه کردیم ، تصمیم گرفتیم سیم کشی خود را از رویکرد "دسته ای از سیم" به رویکرد آسان "plug and play" تغییر دهیم زیرا مخاطبان ما دانش آموزان بودند.

اولین کاری که انجام دادیم ایجاد Arduino Shield سفارشی برای اتصال سرووها و سنسورها بود. در طراحی اصلی از یک Arduino Sensor Shield استفاده شده بود که برای Servos خوب کار می کرد اما برای سنسورها خوب نبود. سپر ما به طور کلی چیز خاصی نیست و طراحی آن تا حد زیادی ساده ترین بود. (ما همچنین از آن برای پروژه های دیگر که نیاز به اتصال یک سنسور ساده و سروو داریم استفاده کرده ایم.)

برای اینکه سنسورها در جای خود بمانند ، ما یک نگهدارنده سنسور بسیار ساده طراحی کردیم که به راحتی می تواند به چوب متصل شود. سپس مجموعه ای از سرصفحه های پین به ما اجازه داد تا PCB سنسور را با بلوزهای زن به سپر متصل کنیم. مشکل عکاسی از این تنظیم بسیار ساده تر از "دسته سیم" یا تخته نان اصلی ما است.

در نهایت ما طرح خود را مرور کردیم و مقدار کمی از چوب را از یک چهارم اینچ به هشت اینچ تغییر دادیم تا وزن کم کنیم. در حالی که ما هیچ گزارشی مبنی بر سوزاندن افرادی که با سروو 9G خود مشکل دارند و وزن آنها کمتر حرکت می کند ، بهتر دریافت نکرده ایم. این همچنین هزینه ها و وزن حمل و نقل را برای ما کاهش می دهد زیرا ما تمایل داریم تعداد زیادی کیت را در سطح بین المللی حمل کنیم.

مرحله 3: قطعات مورد نیاز

برای ساخت این پروژه به موارد زیر نیاز دارید:

ابزارها:

• درایورهای پیچ
• کامپیوتر
• اگر خودتان قطعات را بریده اید ، لیزر برش یا روتر CNC

الکترونیک:

• آردوینو اونو
• سپر ردیاب خورشیدی (سرصفحه های پین و مقاومتهای 10 هزار اهم)
• PCB نگهدارنده سنسور (سرصفحه های پین و مقاومتهای تشخیص نور)
• کابل های جهنده زن به زن
• سروهای متال دنده 2 x 9G

سخت افزار:

• قطعات چوبی برش لیزری یا CNC
• 4 پیچ M3 + مهره در طول 14-16 میلی متر
• 4 عدد پیچ چوبی سایز 2 در طول 1/4 اینچ یا چند پیچ M1 با طول مشابه
• 21 x 8-32 پیچ در طول 1/2 اینچ
• 1 x 8-32 در 3/4 اینچ
• 1 x 8-32 پیچ در طول 2.5 اینچ و یک مهره اختیاری
• آجیل 24 * 8-32
• 4 x پای لاستیکی

اختیاری:

• سلول خورشیدی (6V 200mA چیزی است که ما استفاده می کنیم)
• متر ولت LED
• سیم برای اتصال این دو به یکدیگر

یافتن اکثر این قسمتها بسیار آسان است. اگر می خواهید PCB های خود را تهیه کنید ، می توانید این کار را از طریق OSHPark.com یا سایر خدمات PCB انجام دهید. مطمئن شوید که Metal Gear 9G Servos را برای تورک اضافی که ارائه می دهید تهیه کنید.

سرانجام ، ما در واقع یک کیت برای این کار تهیه و می فروشیم که شامل همه چیز است. ما همچنین قطعات چوبی و قطعات الکترونیکی را می فروشیم زیرا درخواست های زیادی برای آپشن دریافت کردیم. کیت های ما در حال حاضر لحیم شده اند ، شامل تمام قطعات مورد نیاز برای ساخت این پروژه می شوند و ما پشتیبانی مشتری را ارائه می دهیم.

Aaaaaaaaaand و قبل از اینکه نظرات عجیب و غریب زیادی از مردم دریافت کنیم ، این یک پروژه 100٪ منبع باز است. با خیال راحت با استفاده از دستورالعمل های ما خودتان این کار را انجام دهید.

مرحله 4: آماده سازی PCB ها

اگر از کیت یا قطعات ما استفاده می کنید ، دو PCB قبلاً برای شما لحیم می شود.

اگر می خواهید خود را اصلاح کنید ، می توانید فایل های PCB ما را در GitHub Repo ما بیابید و سپس از سرویس مانند OSHPark برای جبران برخی از PCB ها استفاده کنید. همچنین برای پر کردن تخته ها به 10 هزار مقاومت اهم ، سرآیند پین و مقاومتهای تشخیص نور نیاز دارید.

به طور کلی این کار از طریق لحیم کاری سوراخ بسیار آسان است. مطمئن شوید که از لحیم کاری با نوک مناسب در انتها استفاده می کنید.

لحیم کاری سپر: سرصفحه و سرآیند پین سنسور را رو به بالا و سرآیندهای پین اتصال آردوینو را به سمت پایین لحیم کنید.

لحیم کاری سنسور: مقاومتهای تشخیص نور رو به بالا ، سرصفحه ها را به سمت پایین قرار دهید.

ما همچنین یک PCB طراحی کرده ایم که از Arduino Nano استفاده می کند ، اما تست نشده است. اگر کسی یکی از این موارد را تهیه کرد ، ما بسیار دوست داریم آن را در عمل ببینیم!

مرحله 5: آماده سازی قطعات چوبی

ما به اندازه کافی خوش شانس هستیم که هر دو دستگاه Laser Cutter و CNC Router را در کارگاه خود داریم که برش قطعات را برای ما بسیار آسان می کند. اکثر مردم باید به دنبال دستگاهی در محل ، دانشگاه یا کتابخانه محلی خود باشند. هر دستگاه برش لیزری رومیزی یا روتر CNC قادر است چوب 1/8 و 1/4 اینچی مورد استفاده ما را اداره کند. ما چندین گروه دانشجویی داشتیم که این پروژه را با استفاده از تخته فوم یا مقوا با موفقیت ساختند.

چیزی که ما استفاده از آن را توصیه نمی کنیم اکریلیک است. این بسیار سنگین و متراکم است که ممکن است بر دو سروو غلبه کند.

فایلهای PDF با خطوط بردار را می توانید به راحتی در GitHub Repo ما پیدا کنید. این موارد را در نرم افزار برش لیزری ، inkscape یا سایر نرم افزارهای طراحی خود قرار دهید. لطفاً توجه داشته باشید که ما هم خطوط CUT و هم خطوط ETCHING را در پرونده های خود داریم.

اگر می خواهید این پروژه را ساده کنید ، می توانید Y Servo را که پلت فرم سلول خورشیدی را کنترل می کند حذف کرده و سپس Y محور را به صورت دستی تنظیم کنید. این امر آن را به یک ردیاب بسیار محور بسیار جذاب تبدیل می کند.

ما درخواست های زیادی برای قطعات چوبی برش لیزری داریم. ما آنها را به صورت اختیاری در وب سایت خود می فروشیم و اطمینان حاصل می کنیم که همه پیچ های مناسب را نیز ارسال می کنیم.

مرحله 6: X Servo ، Legs و Base را وصل کنید

توجه: روشهای زیادی برای جمع آوری این پروژه وجود دارد و ترتیب ساخت آن واقعاً مهم نیست. اگر می خواهید برخی از شیوه های سبک هنر خطی را مشاهده کنید ، می توانید با دستورالعمل های موجود در وب سایت ما این کار را انجام دهید.

هنگام ساخت اولین مرحله این است که یکی از سروها را به Mount Circle Servo متصل کنید.

از پیچ هایی که همراه سروو شما هستند استفاده کنید و آن را به قسمت پایینی چوبی وصل کنید. این طرف بدون حک کردن روی آن است.

سپس چهار پا را با یک عدد 8-32 پیچ و مهره وصل کنید. آنها را به هیچ وجه خراب نکنید ، کمی اتاق تکان دهید.

در نهایت چهار پایه را با چهار پیچ 8-32 پیچ و مهره دیگر به قطعه چوبی Project Base بزرگ وصل کنید. پس از ایمن شدن ، چهار پیچ دیگر را در Mount Circle Servo محکم کنید.

این نیز زمان خوبی برای قرار دادن پایه های لاستیکی در قسمت زیرین قطعه چوبی Project Base است تا پیچ ها روی میز شما خراش ندهند.

مرحله 7: Y Servo را وصل کرده و مرکز را بسازید

برای ساخت قطعات مرکز از نمودار بالا استفاده کنید.

سروو را با استفاده از پیچ هایی که همراه آن است وصل کنید. مهم نیست از کدام طرف قطعه چوبی استفاده می کنید ، فقط بدنه سروو به داخل اشاره شده است.

سپس ، دو قطعه مستطیل بلند و دو قطعه راهنمای پیچ بلند را به هم وصل کنید.

مرحله 8: سرو هورنز را وصل کنید

توجه: این تا حد زیادی آزاردهنده ترین قسمت این ساخت است. اگر شاخ سرو را شکستید نگران نباشید ، به دلایلی مقدار اضافی دارید.

یکی از شاخ های سروو شکل X را که همراه سروو شما بود به قطعه بزرگ مرکز حلقه وصل کنید. شما آن را به قسمت زیرین ، که بدون حکاکی روی آن است ، پیچ می کنید. برای این کار از دو پیچ چوب کوچک شماره 2 استفاده کنید.

همین کار را با یکی از دو بال مثلث با استفاده از سرو شاخ دیگر انجام دهید.

مرحله 9: مرکز و پایگاه را متصل کنید ، X Servo را در خانه قرار دهید

قطعه Center Circle که بوق را به آن وصل کرده اید وصل کنید و آن را با قطعات Y Servo Center قبلی متصل کنید. قطعات را به هم وصل کرده و از چهار پیچ 8 تا 32 پیچ و مهره برای محکم نگه داشتن آن استفاده کنید.

سپس ، آن را با استفاده از شاخ سرو به عنوان نقطه اتصال ، روی Base قرار دهید. هنوز آن را در جای خود پیچ نکنید

هومینگ X Servo

با استفاده از بوق سرو که اکنون به سروو متصل شده است ، سروو را در جهت عقربه های ساعت بچرخانید. (همچنین می توانید از یکی از قسمت های سمت چپ بالای سرو هورنز برای این کار استفاده کنید.)

مرکز را بردارید و آن را در دورترین نقطه در جهت عقربه های ساعت قرار دهید. از گوشه پایگاه پروژه به عنوان یک نقطه مرجع استفاده کنید.

در نهایت از پیچ بسیار کوچکی که همراه سروو شما است استفاده کنید تا بوق را در سروو پیچ کنید. در صورت امکان داشتن یک پیچ گوشتی با نوک مغناطیسی کمک می کند.

مرحله 10: ساختن صورت ، Home Y Servo و اتصال همه چیز

ابتدا ، PCB سنسور را با استفاده از مهره و پیچ 8-32 نیم اینچی (یا 3/4 اینچی) به صفحه صورت بچسبانید. سپس با استفاده از 8-32 پیچ بیشتر دو تقسیم کننده را در اطراف آن وصل کنید.

در مرحله بعد ، دو بال مثلث را به صفحه صورت بچسبانید.

مطمئن شوید که Wing که دارای Servo Horn است در جایی که Y Axis Servo شما قرار دارد مطابقت دارد.

خانه سروو

ما همین کار را اینجا انجام می دهیم. با استفاده از بوق سروو ، سروو را در تمام جهت در جهت عقربه های ساعت بچرخانید.

سپس کل Faceplate را طوری بچسبانید که تقریبا عمودی باشد ، اما به هیچ قسمت چوبی دیگری ضربه نزند.

اتصال همه چیز

پیچ 2.5 اینچی یک طرف صفحه صفحه را با مرکز از طریق سوراخ بزرگ برش لیزری متصل می کند.

سپس از پیچ سروو بسیار کوچک دیگر برای پیچاندن بوق در Y Y Axis Servo استفاده کنید.

مرحله 11: Arduino و Connect Wires را وصل کنید

در نهایت ما باید آردوینو خود را با استفاده از پیچ و مهره M3 به Base Plate پیچ کنیم. ما معمولاً فقط از دو پیچ استفاده می کنیم اما برای چهار سوراخ به آن اضافه کردیم. سپس Shield را به آردوینو وصل کنید.

Servos را به Shield وصل کنید. اطمینان حاصل کنید که سروو افقی را به اتصال X Axis و سروو عمودی را به اتصال محور Y متصل کنید.

پنج اتصال بین PCB سنسور و Shield را مطابقت دهید ، هر دو برچسب گذاری شده اند. هر چهار سیم را وصل کنید.

توجه: اگر قرار است با مشکل روبرو شوید ، به این دلیل است که شما چیزی را اشتباه نصب کرده اید. در صورت شک ، سیم های سنسور را دوباره بررسی کنید و بررسی کنید سرویس های خود را در محل مناسب قرار دهید.

مرحله 12: بارگذاری کد

کد ما کاملاً ساده است. این نور به هر یک از چهار مقاومت تشخیص نور برخورد می کند و سعی می کند آنها را یکنواخت کند. این نیز یک روش بسیار ناکارآمد برای انجام کارها است و به هیچ وجه این مقیاس برای پروژه های بزرگتر مناسب نخواهد بود. بزرگترین مزیت این کد این است که تماشای آن جالب است. ردیاب به راحتی از چراغ قوه استفاده می کند. بزرگترین نقطه ضعف آن این است که دقیق نیست و اگر تمام روز در معرض نور خورشید قرار بگیرید ، اغلب حرکت نمی کند. برای حساسیت بیشتر می توانید کد را تغییر دهید ، اما این آزمون و خطای زیادی است.

اگر می خواهید کد خود را بنویسید ، یا چیز دیگری را امتحان کنید ، عالی! حتما پیوند آن را در نظرات به اشتراک بگذارید.

با استفاده از نرم افزار رسمی آردوینو این کد را در آردوینو بارگذاری کنید.

اگر سرووها و سنسورهای شما وصل هستند ، می بینید که به حالت "Home" حرکت می کند ، یک ثانیه مکث کرده و سپس دوباره حرکت می کند.

مرحله 13: سوالات و پاسخ های متداول

مشکلات رایج مردم با ما تماس می گیرند.

س 1) زیر نور آفتاب است و کار نمی کند! چه شکافی

A1) آیا به منبع تغذیه USB وصل شده است؟ ردیاب به صورت خودکار تغذیه نمی شود و به طور کامل از کابل USB ورودی به آردوینو استفاده می شود.

س 2) سر با شدت به قسمت های دیگر بدن یا بدن می زند

A2) شما باید سرویس ها را دوباره "خانه" کنید. ما باید محدودیت های سروو را تعیین کنیم. (این کار را می توان در کد نیز انجام داد)

س 3) زیاد حرکت نمی کند ، چگونه می توانم آن را تغییر دهم؟

A3) سعی کنید از چراغ قوه در اتاق کم نور استفاده کنید. هنگامی که بیرون در زیر نور خورشید قرار می گیرد ، می تواند غرق شود.

Q4) Arduino من بارگذاری نمی شود. من چه غلطی می کنم؟

A4) مطمئن شوید که درایورهای Arduino خود را نصب کرده اید ، مطمئن شوید که Arduino Uno را از لیست بردها انتخاب کرده اید ، مطمئن شوید که پورت ارتباطی مناسب را انتخاب کرده اید.

Q4) این یک کل پاره کردن است! چگونه جرات می کنید که چنین مبلغی را برای یک کیت دریافت کنید! بچه ها بدجنسی

A4) با تشکر از آن نظر تامل برانگیز ، اگرچه س questionال نیست ، آیا از YouTube به اینجا آمده اید؟ بله ، ما برای نسخه کیت پول می گیریم ، اما همه اجزای مورد نیاز را در اختیار شما قرار می دهیم و پشتیبانی واقعی ، زنده و مشتری را برای شما ارائه می دهیم. اگر نمی خواهید آن را از ما بخرید ، خودتان آن را با فایل های منبع باز و این راهنمای دستورالعمل تهیه کنید.

مرحله 14: تزئینات

هنگامی که ما نسخه Kit خود را از این پروژه انجام می دهیم ، یک سلول خورشیدی 6 ولت 200 میلی آمپر و همچنین یک ولت متر LED ارزان قیمت نیز داریم. این سلول خورشیدی کوچک کار چندانی نخواهد کرد ، اما می توانید اطلاعاتی از آن دریافت کنید.

ما معمولاً سلول خورشیدی را با استفاده از نوار چسب یا فوم به صورت وصل می کنیم. لطفاً به خاطر داشته باشید که در حالی که می توانید یک پنل خورشیدی غول پیکر را به این پروژه متصل کنید ، فوراً آن را خرد می کنید. حجم زیاد سلول خورشیدی نیز فشار بیشتری به سرووس می افزاید. (ردیاب های بزرگتر مایل به استفاده از موتور پله ای دنده دار هستند.)

در فایل های برش لیزری ما یک نگهدارنده ساده برای ولت متر LED پیدا می کنید که می توانید با استفاده از دو پیچ 8-32 دیگر به پایه وصل کنید. ما برای اتصال ولت متر به سلول خورشیدی از مهره های سیم استفاده می کنیم. این نوع ولت مترها از منبع خود ، در این مورد سلول خورشیدی تغذیه می کنند. سیم سیاه به منفی ، سیم قرمز و سفید به مثبت.

مرحله 15: لذت ببرید

ما امیدواریم که این به روز رسانی به بسیاری از افراد کمک کند و افراد بیشتری را در ایجاد ردیاب خورشیدی رومیزی علاقه مند کند. اگر س questionsال ، نظری دارید یا نظر خود را ایجاد می کنید ، لطفاً نظر خود را در زیر ارسال کنید. ما دوست داریم ببینیم مردم با چه تنوع سرگرم کننده ای روبرو می شوند.

اگر به قطعات یا لوازم ما علاقه دارید ، آنها را از BrownDogGadgets.com بگیرید. و همانطور که بارها گفتیم ، این یک پروژه منبع باز است ، بنابراین با خیال راحت از قطعات و لوازم خود تا آنجا که می خواهید استفاده کنید.