Een automatische zonne-tracker bouwen met Arduino UNO - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Zonne-energie komt steeds meer voor over de hele wereld. Momenteel worden er veel methoden onderzocht om zonnepanelen meer energie te laten produceren, waardoor onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en kolen wordt verminderd. Een manier om dit te doen is om de panelen te laten bewegen, altijd naar de zon aan de hemel gericht. Hierdoor kan de energie optimaal worden opgevangen, waardoor zonnepanelen efficiënter worden.

Deze Instructable zal onderzoeken hoe zonne-trackers werken en een dergelijke methode implementeren in een prototype van een zonne-tracker met behulp van een Arduino UNO.

Stap 1: Hoe Solar Trackers werken

Er zijn 3 hoofdmethoden die worden gebruikt om een zonnetracker te besturen. De eerste is een passief besturingssysteem en de andere twee zijn actieve besturingssystemen. De passief gestuurde solar tracker bevat geen sensoren of actuatoren maar verandert van positie op basis van warmte van de zon. Door gas met een laag kookpunt te gebruiken in een container die in het midden op scharnieren is gemonteerd, vergelijkbaar met een wip, kan het zonnepaneel van positie veranderen op basis van de richting van de warmte van de zon.

De actieve systemen zijn een beetje anders. Beide hebben een verwerkingssysteem nodig, evenals actuatoren om de panelen te verplaatsen. Een manier om zonnepanelen actief aan te sturen is door de stand van de zon door te geven aan de panelen. De panelen oriënteren zich vervolgens naar deze positie in de lucht. Een andere methode is door sensoren te gebruiken om de positie van de zon te detecteren. Door Light Dependent Resistors (LDR's) te gebruiken, is het mogelijk om verschillende lichtniveaus te detecteren. Deze sensoren worden vervolgens gebruikt om te bepalen waar de zon aan de hemel staat, zodat het paneel zich op de juiste manier kan oriënteren.

In deze Instructable zullen we het op sensoren gebaseerde actieve controlesysteem gebruiken.

Stap 2: Systeemdiagram/Componentoverzicht

Hoe dit systeem werkt, wordt getoond in de bovenstaande afbeeldingen. Er zal 1 lichtafhankelijke weerstand aan elke kant van een verdeler zijn. Deze verdeler werpt een schaduw op de sensor aan één kant van het paneel, waardoor er een drastisch verschil ontstaat tussen de twee sensormetingen. Dit zal het systeem ertoe aanzetten om naar de heldere kant te gaan om de sensormetingen gelijk te maken en de positie van het zonnepaneel te optimaliseren. In het geval van een 2-assige zonnetracker kan hetzelfde principe worden gebruikt, met 3 sensoren in plaats van twee (1 links, 1 rechts, 1 onder). De linker en rechter sensoren kunnen worden gemiddeld, en deze uitlezing kan worden vergeleken met de onderste sensor om te bepalen hoeveel het paneel omhoog of omlaag moet bewegen.

Overzicht hoofdcomponenten

Arduino UNO: Dit is de microcontroller voor dit project. Het leest sensordata en bepaalt hoeveel en in welke richting de servo's moeten draaien.

Servo: Dit zijn de actuatoren die voor dit project worden gebruikt. Ze zijn gemakkelijk te bedienen en zeer nauwkeurig, waardoor ze perfect zijn voor dit project.

Lichtafhankelijke weerstanden (LDR's): dit zijn variabele weerstanden die lichtniveaus detecteren. Deze worden gebruikt om de positie van de zon aan de hemel te bepalen.

Stap 3: Materialen/apparatuur

De materialen die zijn gebruikt om dit project te bouwen zijn:

1. Arduino UNO
2. 2 servo's
3. 3 lichtafhankelijke weerstanden (LDR's)
4. 3 10k Ohm Weerstanden
5. Ijslollystokjes
6. Karton

De tools die worden gebruikt om dit project te bouwen zijn:

1. Soldeerbout
2. Plakband
3. Schaar
4. Gereedschapsmes
5. Heet lijmpistool

Stap 4: Schakelschema

Hierboven ziet u het schema dat wordt gebruikt om de zonne-tracker aan elkaar te verbinden.

Pin-aansluitingen:

Linker fotoweerstand

Pin 1 – 3.3V

Pin 2 - A0, GND (10k ohm weerstand tussen Pin 2 en GND)

Rechter fotoweerstand

Pin 1 – 3.3V

Pin 2 - A1, GND (10k ohm weerstand tussen Pin 2 en GND)

Onderste fotoresistor

Pin 1 – 3.3V

Pin 2 - A2, GND (10k ohm weerstand tussen Pin 2 en GND)

LR Servo

Signaal - 2

Massa - GND

VCC - 6 V batterijpakket

TB Servo

Signaal - 3

Massa - GND

VCC - 6 V batterijpakket

Arduino-vermogen

VIN - 6 V batterijpakket

GND - 6 V batterijpakket GND

Stap 5: Montage

Nadat je het circuit op een perf-bord hebt gesoldeerd (gebruik in plaats daarvan een breadboard), is het tijd om het apparaat te monteren. Ik heb karton en een piepschuimblok gebruikt om een basis en paneelhouder voor de tracker te maken, evenals een scheidingswand voor de sensoren met behulp van ijslollystokjes. Deze stap is aan jou. Probeer te experimenteren met verschillende lengtes, hoogten en vormen van scheidingswanden, evenals met sensorplaatsing, om te zien hoe dit het volgvermogen van het apparaat beïnvloedt.

Stap 6: Software

Nu de montage is voltooid, is het tijd om software voor het apparaat te maken. De Arduino-schets is hieronder bijgevoegd.

Stap 7: Softwarestroomschema

Hier is een stroomschema van hoe het apparaat werkt.

Stap 8: Conclusie

Als je het apparaat aanzet en met een fel licht op het paneel schijnt, zal de tracker zichzelf oriënteren om rechtstreeks naar het licht te kijken. Ik heb hieronder een testvideo van het project bijgevoegd. Ik hoop dat je dit project leuk vond! Stel gerust een vraag in het opmerkingengedeelte en ik zal proberen ze te beantwoorden. Bedankt!