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

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Redan år 2015 designade vi en enkel dubbelaxelspårare för användning som ett roligt student- eller hobbyprojekt. Det var litet, bullrigt, lite komplicerat och framkallade många riktigt konstiga communitykommentarer. Som sagt, tre och ett halvt år senare får vi fortfarande e -post och telefonsamtal från människor över hela världen som vill bygga egna.

På grund av framgången med vårt ursprungliga projektinlägg, youtube -video och de kit vi sålde fick vi ett brett utbud av feedback från ett stort antal användare. Det mesta bra, en del irriterande och en hel del som var "att koppla upp det här är verkligen komplicerat så snälla lägg en timme på telefonen för att ta reda på det." Med det i åtanke ägnade vi flera månader åt att göra om projektet från grunden för att göra det till en mycket mer strömlinjeformad och enkel aktivitet.

I detta upplägg hittar du information om våra uppgraderingar, hur solspårare fungerar, en dellista, länkar till vår hårdvara med öppen källkod, öppen källkod och länkar till var du kan köpa många av dessa saker.

Fullständig upplysning: Vi säljer detta projekt och alla delar som ett pedagogiskt kit. Du behöver inte köpa något av oss för att göra det här projektet. Faktum är att du kan använda alla våra resurser för att göra dina egna PCB, laserskär ditt eget trä på ett lokalt Maker Space eller universitet, eller till och med bara använda en massa kartong och hett lim för att skapa din egen fantastiska skapelse. Detta är ett Open Source -projekt hela tiden.

Give Aways: Vi försöker något nytt under 2019. Följ oss på instruktioner, facebook, Instagram och eller youtube för en chans att vinna några gratis delar (endast amerikanska invånare). Gilla och kommentera våra inlägg och videor för det här projektet så väljer vi några vinnare under nästa månad. Vi ger bort ett par omgångar PCB och ett par kit.

Steg 1: Varför solspårare?

Solpaneler finns överallt. De är billiga, lättillgängliga och mycket enkla att använda. Det finns tiotusentals småskaliga solpanelprojekt som finns över youtube och DIY -webbplatser.

De flesta har förmodligen ett par större solcellsanläggningar i sitt grannskap tack vare spridningen av Solar Group Buys och statliga incitament. I de allra flesta av dessa uppställningar är solpaneler fixerade på taket på en byggnad som pekar 45 grader söder (när det är på norra halvklotet). Fasta soluppställningar är det överlägset enklaste sättet att driva ett hem eller en byggnad eftersom det kräver mycket lite underhåll och underhåll. Vi berättar ofta för människor som kontaktar oss att det är mycket mer kostnadseffektivt att INTE bygga en solspårare för ditt hem utan istället bara lägga till fler solpaneler i din grupp.

Det mest effektiva sättet att samla energi från en enda panel är dock via en solspårare. Detta gör att solpanelen kan vara i optimalt läge hela dagen, vilket ökar energiproduktionen med över 20%. Denna typ av system är perfekt för byggnader eller anläggningar som inte har mycket platt takutrymme eller situationer där solenergi är inkonsekvent.

Vi ska demonstrera en Active Solar Tracker som rör sig på både en X- och Y -axel. Denna typ av system använder en mikrokontroller eller väl utformad analog krets och sensorer för att hålla solpanelen i rätt läge. Även om detta ger en riktigt smidig demo som du kan visa upp med en ficklampa i ett klassrum, använder den också mycket kraft och har många rörliga delar.

En datumbaserad spårare eller schemalagd spårare använder datum- och tidsinformation för att följa en inställd väg varje dag eftersom solens rörelse är 100% förutsägbar. Ett sådant exempel på detta är projektet av Instructable user pdaniel7 och det använder två servon i en ny design för att mycket effektivt spåra solen. Nyckeln till denna typ av design är att se till att programvaran är konfigurerad för att vara mest effektiv för din exakta plats.

En Person Powered Tracker är en som drivs av människor. Detta kan sträcka sig från något så enkelt som att en person ändrar vinkeln på sina solpaneler ett par gånger om året till att sätta en panel på en roterande plattform fäst vid en viktad remskiva som återställs varje morgon. Till exempel har en lokal bonde vi känner flera solpaneler monterade på PVC -rör på sin gård. Varje månad ändrade han något på position och vinkel på dem. Det är väldigt enkelt och hjälper honom att få ut ytterligare några ampere energi ur systemet.

Steg 2: Uppgraderingar till den ursprungliga designen

Vår originalversion handlade mer om fysisk mekanik än om elektronik och detta visade sig vara dess största undergång. När vi började göra om det här projektet tog vi beslutet att ändra våra kablar från en "bunt med trådar" till en enkel "plug and play" metod eftersom vår publik tenderade att vara studenter.

Det första vi gjorde var att skapa ett anpassat Arduino Shield för att ansluta servon och sensorerna. Den ursprungliga designen använde en generisk Arduino Sensor Shield som fungerade bra för servon men inte bra för sensorerna. Vår Shield är inget speciellt överlag och det var den klart enklaste aspekten att designa. (Vi har också använt den för andra projekt där vi behövde koppla in en enkel sensor och en servo.)

För att hålla sensorerna på plats konstruerade vi en mycket enkel sensorhållare som enkelt kunde skruvas ner i träet. En uppsättning stifthuvuden tillät oss sedan att ansluta sensorns kretskort till skärmen med kvinnliga hoppare. Felsökning av den här installationen är mycket enklare än vårt ursprungliga "paket med ledningar" eller en brödbräda.

Slutligen gick vi igenom vår design och bytte en hel del av träet från en centimeter till en åttonde tum för att minska vikten. Medan vi aldrig hade några rapporter om människor som hade problem med deras 9G Servos som brände ut ju mindre vikt de rörde sig desto bättre. Detta minskar också kostnader och fraktvikter för oss eftersom vi tenderar att skicka många kit internationellt.

Steg 3: Delar som behövs

För att bygga detta projekt behöver du följande objekt:

Verktyg:

• Skruvmejslar
• Dator
• Laserskärare eller CNC -router om du skär ut delarna själv

Elektronik:

• Arduino Uno
• Solar Tracker Shield (stifthuvuden och 10 000 ohm motstånd)
• Sensorhållare PCB (stifthuvuden och ljusdetekterande motstånd)
• Kvinnliga till kvinnliga bygelkablar
• 2 x 9G storlekstjänster i metallväxel

Hårdvara:

• Laserskurna eller CNC -trädelar
• 4 x M3 skruvar + muttrar i cirka 14-16 mm längd
• 4 x storlek 2 träskruvar i en 1/4 tum lång, eller några M1 skruvar med liknande längd
• 21 x 8-32 skruvar på 1/2 tum längd
• 1 x 8-32 vid 3/4 tum
• 1 x 8-32 Skruv med en längd på 2,5 tum och en valfri mutter
• 24 x 8-32 nötter
• 4 x gummifötter

Frivillig:

• Solcell (6V 200mA är vad vi använder)
• LED voltmätare
• Tråd för att ansluta de två tillsammans

De flesta av dessa delar är ganska lätta att hitta. Om du vill göra dina egna PCB kan du göra det via OSHPark.com eller andra PCB -tjänster. Se till att du får Metal Gear 9G -servon för det extra vridmomentet de ger.

Slutligen tillverkar och säljer vi faktiskt ett kit för detta som innehåller allt. Vi säljer också bara trädelarna och bara elektroniken eftersom vi fick många önskemål om alternativ. Våra kit är redan lödda, inkluderar alla delar du behöver för att bygga detta projekt, och vi tillhandahåller kundsupport.

Aaaaaaaaaand innan vi börjar få massor av arga konstiga kommentarer från människor, det här är ett 100% Open Source -projekt. Gör gärna din egen med hjälp av våra anvisningar.

Steg 4: Förbereda kretskort

Om du använder våra kit eller delar kommer de två kretskorten redan att lödas åt dig.

Om du vill göra din egen kan du hitta våra PCB -filer på vår GitHub Repo och sedan använda en tjänst som OSHPark för att få några PCB -smink. Du behöver också cirka 10 000 ohm motstånd, stifthuvuden och ljusdetekterande motstånd för att fylla på korten.

I allmänhet är detta ganska enkelt genom hållödning. Var noga med att använda ett lödkolv med en lämplig spets på änden.

Sköldlödning: Löd servo- och sensorstifthuvudena uppåt och Arduino -anslutningstapphuvudena nedåt.

Sensorslödning: Ljusdetekterande motstånd med framsidan uppåt, stifthuvudena nedåt.

Vi har också ett kretskort utformat som använder en Arduino Nano, men det är otestat. Om någon gör en av dessa skulle vi gärna se den i aktion!

Steg 5: Förbereda trädelarna

Vi har turen att ha både en laserskärare och en CNC -router i vår verkstad vilket gör det enkelt att skära ut delar. De flesta människor kommer att behöva söka efter en maskin på deras lokala Maker Space, universitet eller bibliotek. Alla stationära laserskärare eller CNC -routrar kommer att kunna hantera det 1/8 och 1/4 tum som vi använder. Vi har fått flera elevgrupper att framgångsrikt bygga detta projekt med handskuren skumbräda eller kartong.

En sak som vi INTE rekommenderar att använda är akryl. Det är väldigt tungt och tätt vilket kan överväldiga de två servon.

PDF -filer med vektorlinjer hittar du enkelt på vår GitHub Repo. Släng dessa i din föredragna laserskärare, inkscape eller annan ritprogramvara. Observera att vi har både CUT -rader och ETCHING -rader i våra filer.

Om du ville förenkla det här projektet kan du försöka eliminera Y Servo som styr solcellsplattformen och sedan justera Y -axeln manuellt. Detta skulle göra det till en ganska snygg Single Axis Tracker.

Vi har många förfrågningar om BARA laserskurna trädelar. Vi säljer dem som tillval på vår webbplats och ser till att skicka med alla lämpliga skruvar också.

Steg 6: Fäst X -servon, benen och basen

Obs: Det finns många sätt att sätta ihop det här projektet och den ordning som du bygger det spelar ingen roll. Om du vill se några riktlinjer för linjekonst kan du göra det med anvisningarna på vår webbplats.

När du bygger det första steget är att fästa en av servona på Circle Servo Mount.

Använd skruvarna som följer med din servo och fäst den på botten av träbiten. Detta är sidan UTAN etsning på den.

Fäst sedan de fyra benen med en 8-32 skruvar och muttrar. Skruva inte fast dem hela vägen, lämna lite vrålrum.

Anslut slutligen de fyra benen till den stora träbasen med fyra ytterligare 8-32 skruvar och muttrar. När de är säkra, dra åt de andra fyra skruvarna på Circle Servo Mount.

Detta skulle också vara en bra tid att lägga gummifötter på botten av din Project Base träbit så att skruvarna inte repar upp ditt bord.

Steg 7: Fäst Y -servon och bygg mitten

Använd diagrammet ovan för att bygga mittdelarna.

Fäst servon med skruvarna som följde med. Det spelar ingen roll vilken sida av träbiten du använder, bara att servokroppen är spetsig inuti.

Anslut sedan löst de två långa rektangelstyckena och de två långa skruvstyrningsbitarna.

Steg 8: Fäst servohorn

Obs! Detta är den överlägset mest irriterande delen av den här byggnaden. Om du bryter ett servohorn oroa dig inte, du har extra av en anledning.

Fäst en av de X -formade servohornen som följde med din servo till den stora Center Circle -delen. Du skruvar fast den i undersidan, som är sidan utan att etsa på den. För att göra detta använder du två av de små #2 träskruvarna.

Gör samma sak med en av de två triangelvingarna med ett annat servohorn.

Steg 9: Anslut Center och Base, hem X Servo

Anslut mittcirkelstycket du precis fäst ett horn på och anslut det med Y Servo Center -bitarna från tidigare. Anslut bitarna och använd fyra 8-32 skruvar och muttrar för att hålla ihop dem.

Placera den sedan på basen med Servohornet som anslutningspunkt. Skruva INTE den på plats än.

Hemma X Servo

Använd servohornet som nu är anslutet till din servo och vrid servo medsols. (Du kan också använda en av dina vänstra servohorn för detta också.)

Plocka upp mitten och placera den i det som skulle vara längst moturs. Använd hörnet på Project Base som referenspunkt.

Använd slutligen den mycket lilla skruven som följde med din servo för att skruva in hornet i servon. Det hjälper att ha en skruvmejsel med magnetspets om du kan.

Steg 10: Bygg ansiktet, starta Y -servon och anslut allt

Skruva först in sensorns kretskort i ansiktsplattan med din 8-32 mutter och skruv på en halv tum (eller en 3/4 tum). Fäst sedan de två delarna runt den med fler 8-32 skruvar.

Skruva sedan in de två triangelvingarna i ansiktsplattan.

Se till att vingen som har servohornet matchar där din Y Axis Servo är.

Hemma Servo

Vi gör samma sak här. Vrid servon hela vägen medsols med hjälp av ett servohorn.

Fäst sedan hela frontplattan så att den är nästan vertikal, men inte slår in i några andra trädelar.

Ansluter allt

2,5 -tumsskruven ansluter ena sidan av ansiktsplattan med mitten via det stora laserskurna hålet.

Använd sedan den andra mycket lilla servoskruven för att skruva in hornet i Y Axis Servo.

Steg 11: Fäst Arduino och Connect Wires

Slutligen måste vi skruva in vår Arduino i basplattan med några av M3 -skruvarna och muttrarna. Vi använder vanligtvis bara två skruvar men vi lade till hål för fyra. Fäst sedan skärmen på Arduino.

Anslut servon till skärmen. Var noga med att ansluta den horisontella servon till X -axelanslutningen och den vertikala servon till Y -axelanslutningen.

Matcha de fem anslutningarna mellan sensorns kretskort och skölden, de är båda märkta. Anslut alla fyra ledningarna.

Obs! Om du kommer att få problem kommer det att bero på att du har kopplat något fel. Om du är osäker, dubbelkolla sensortrådarna och kontrollera att dina servon är på rätt plats.

Steg 12: Ladda upp kod

Vår kod är ganska enkel. Den jämför ljuset som träffar var och en av de fyra ljusdetekteringsresistorerna och försöker göra dem jämna. Detta är också ett mycket ineffektivt sätt att göra saker och skulle inte på något sätt bli bra för större projekt. Den största fördelen med den här koden är att den är intressant att titta på. Spåraren kommer att följa en ficklampa mycket enkelt. Den största nackdelen är att det inte är särskilt exakt och om du lämnar i solen hela dagen rör det sig inte särskilt ofta. Du kan justera koden för att göra den mer känslig, men det är mycket försök och fel.

Om du vill skriva din egen kod eller prova något annat, fantastiskt! Var noga med att dela en länk till den i kommentarerna.

Ladda upp den här koden till Arduino med den officiella Arduino -programvaran.

Om dina servon och sensorer är inkopplade ser du att det ryker till ett "hem" -läge, pausar en sekund och flyttar sedan igen.

Steg 13: Vanliga frågor och svar

Vanliga problem som folk ringer oss med.

F1) Det är i solen och fungerar inte! Vilket bedrägeri

A1) Är den ansluten till en USB -strömkälla? Spåraren är inte självdriven och drivs helt från USB -kabeln som går in i Arduino.

F2) Huvudet slår våldsamt in i andra delar eller kroppen

A2) Du måste 'hemma' servona igen. Vi måste ge Servo -gränserna. (Detta kan också göras i koden också)

F3) Det rör sig inte särskilt mycket, hur ändrar jag det?

A3) Försök att använda en ficklampa i ett rum med svagt ljus. Det kan bli överväldigat när det är ute i solljuset.

F4) Min Arduino laddas inte upp. Vad gör jag fel?

A4) Se till att du har drivrutiner för din Arduino installerad, se till att du har valt Arduino Uno från kortlistan, se till att du har valt rätt kommunikationsport.

F4) Detta är en total rip off! Hur vågar du ta ut så mycket för ett kit! Ni suger

A4) Tack för den insiktsfulla kommentaren även om det inte är en fråga, kom du hit från YouTube? Ja, vi tar ut pengar för en kitversion men vi ger dig alla komponenter du behöver och tillhandahåller verklig, live, kundsupport för dig. Om du inte vill köpa det från oss gör det själv med våra Open Source -filer och denna instruktionsguide.

Steg 14: Utsmyckningar

När vi gör vår Kit -version av detta projekt inkluderar vi också en 6V 200mA solcell samt en billig LED Volt Meter. Den här lilla solcellen kommer inte att göra mycket, men du kan få lite data av den.

Vi brukar fästa solcellen på ansiktet med kardborreband eller skumtejp. Tänk på att även om du tekniskt skulle kunna fästa en gigantisk solpanel till det här projektet skulle du omedelbart krossa det. För stor solcell skulle också lägga extra belastning på servon. (Större spårare vill använda en växelmotor.)

I våra laserskurna filer hittar du en enkel hållare för LED-volymätaren som kan fästas på basen med ytterligare 8-32 skruvar. Vi använder trådmuttrar för att ansluta voltmätaren till solcellen. Dessa typer av voltmätare drivs av deras källa, i detta fall solcellen. Svart tråd till negativ, röd och vit tråd till positiv.

Steg 15: Njut

Vi hoppas att den här uppdateringen hjälper många människor och får ännu fler människor intresserade av att skapa sin stationära solspårare. Om du har frågor, kommentarer eller skapar din egen, vänligen lägg upp en kommentar nedan. Vi älskar att se vilka roliga variationer människor hittar på.

Om du är intresserad av någon av våra delar eller tillbehör, ta bort dem från BrownDogGadgets.com. Och som vi har sagt många gånger är detta ett Open Source -projekt, så använd gärna dina egna delar och tillbehör så mycket du vill.