Bygga en automatisk solspårare med Arduino UNO: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Solenergi blir allt vanligare över hela världen. För närvarande undersöks många metoder för att få solpaneler att producera mer energi, vilket minskar vårt beroende av fossila bränslen och kol. Ett sätt att göra detta är att få panelerna att röra sig, alltid mot solen på himlen. Detta möjliggör optimal energisamling, vilket gör solpaneler effektivare.

Denna instruktion kommer att undersöka hur solspårare fungerar och implementera en sådan metod i en prototyp av solspårare med en Arduino UNO.

Steg 1: Hur Solar Trackers fungerar

Det finns tre huvudmetoder som används för att styra en solspårare. Det första är ett passivt styrsystem, och de andra två är aktiva styrsystem. Den passivt styrda solspåraren innehåller inga sensorer eller ställdon men ändrar sin position baserat på värme från solen. Genom att använda gas med låg kokpunkt i en behållare monterad på gångjärn i mitten, liknande en såg, kan solpanelen ändra sin position baserat på värmeriktningen från solen.

De aktiva systemen är lite annorlunda. Båda kräver ett bearbetningssystem, liksom ställdon för att flytta panelerna. Ett sätt att aktivt styra solpaneler är att överföra solens position till panelerna. Panelerna orienterar sig sedan till denna position på himlen. En annan metod är att använda sensorer för att upptäcka solens position. Genom att använda ljusberoende resistorer (LDR) är det möjligt att upptäcka olika ljusnivåer. Dessa sensorer används sedan för att avgöra var solen är på himlen, så att panelen kan orientera sig på rätt sätt.

I denna instruktionsbok använder vi det sensorbaserade aktiva styrsystemet.

Steg 2: Systemdiagram/komponentöversikt

Hur detta system fungerar visas på bilderna ovan. Det kommer att finnas 1 ljusberoende motstånd på varje sida av en avdelare. Denna avdelare kommer att kasta en skugga på sensorn på ena sidan av panelen, vilket skapar en drastisk skillnad mellan de två sensoravläsningarna. Detta kommer att få systemet att gå mot den ljusare sidan för att utjämna sensoravläsningar och optimera solpanelens position. När det gäller en 2 -axlig solspårare kan samma princip användas, med 3 sensorer istället för två (1 till vänster, 1 till höger, 1 till botten). Vänster och höger sensorer kan beräknas i genomsnitt, och denna avläsning kan jämföras med den nedre sensorn för att avgöra hur mycket panelen måste flytta upp eller ner.

Översikt över huvudkomponenter

Arduino UNO: Detta är mikrokontroller för detta projekt. Den läser sensordata och avgör hur mycket och i vilken riktning servon måste vända.

Servo: Dessa är ställdon som används för detta projekt. De är lätta att styra och mycket exakta, vilket gör den perfekt för detta projekt.

Ljusberoende resistorer (LDR): Dessa är variabla motstånd som detekterar ljusnivåer. Dessa används för att bestämma solens position på himlen.

Steg 3: Material/utrustning

Materialen som används för att bygga detta projekt är:

1. Arduino UNO
2. 2 servos
3. 3 ljusberoende resistorer (LDR)
4. 3 10k Ohm motstånd
5. isglasspinnar
6. Kartong

Verktygen som används för att bygga detta projekt är:

1. Lödkolv
2. Tejp
3. Sax
4. Utility Knife
5. Lim pistol

Steg 4: Kretsschema

Ovan är schemat som används för att koppla ihop solspåraren.

Stiftanslutningar:

Vänster fotoresistor

Stift 1 - 3.3V

Pin 2 - A0, GND (10k ohm motstånd mellan Pin 2 och GND)

Höger fotoresistor

Stift 1 - 3.3V

Pin 2 - A1, GND (10k ohm motstånd mellan Pin 2 och GND)

Nedre fotoresistor

Stift 1 - 3.3V

Pin 2 - A2, GND (10k ohm motstånd mellan Pin 2 och GND)

LR Servo

Signal - 2

Mark - GND

VCC - 6 V batteripaket

TB Servo

Signal - 3

Mark - GND

VCC - 6 V batteripaket

Arduino Power

VIN - 6 V batteripaket

GND - 6 V batteripaket GND

Steg 5: Montering

Efter att ha lödt ihop kretsen på ett perfbräda (använd gärna en brödbräda istället), det är dags att montera enheten. Jag använde kartong och ett frigolitblock för att skapa en bas- och panelhållare för spåraren, samt en avdelningsvägg för sensorerna med popsicle -pinnar. Detta steg är upp till dig. Prova att experimentera med olika vägglängder, höjder och former, samt sensorplacering, för att se hur det påverkar enhetens spårningsförmåga.

Steg 6: Programvara

Nu när monteringen är klar är det dags att skapa programvara för enheten. Arduino -skissen bifogas nedan.

Steg 7: Flödesschema för programvara

Här är ett flödesschema över hur enheten fungerar.

Steg 8: Slutsats

Om du slår på enheten och lyser ett starkt ljus på panelen, orienterar spåraren sig mot ljuset direkt. Jag har bifogat en testvideo av projektet nedan. Jag hoppas att du gillade det här projektet! Ställ gärna alla frågor i kommentarfältet så ska jag försöka svara på dem. Tack!