Dual Axis Tracker V2.0 - Ajarnpa

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

Lang geleden in het jaar 2015 ontwierpen we een Simple Dual Axis Tracker voor gebruik als een leuk studenten- of hobbyproject. Het was klein, lawaaierig, een beetje ingewikkeld en lokte heel wat rare opmerkingen van de gemeenschap uit. Dat gezegd hebbende, drie en een half jaar later krijgen we nog steeds e-mails en telefoontjes van mensen over de hele wereld die hun eigen willen bouwen.

Vanwege het succes van onze oorspronkelijke projectpost, youtube-video en de kits die we verkochten, ontvingen we een breed scala aan feedback van een breed scala aan gebruikers. Het meeste is goed, een deel vervelend, en een flink aantal in de trant van "het aansluiten van dit ding is echt verdomd ingewikkeld, dus breng alsjeblieft een uur met ons door aan de telefoon om erachter te komen." Met dat in gedachten hebben we een aantal maanden besteed aan het opnieuw ontwerpen van het project om het een veel meer gestroomlijnde en gemakkelijke activiteit te maken.

In dit artikel vind je informatie over onze upgrades, hoe solar trackers werken, een onderdelenlijst, links naar onze Open Source hardware, Open Source code en links naar waar je veel van deze dingen kunt kopen.

Volledige openbaarmaking: we verkopen dit project en alle onderdelen als een educatieve kit. U hoeft niets van ons te kopen om dit project te maken. Je kunt zelfs al onze middelen gebruiken om je eigen PCB's te maken, je eigen hout te lasersnijden bij een lokale Maker Space of universiteit, of zelfs gewoon een stapel karton en hete lijm gebruiken om je eigen geweldige creatie te maken. Dit is door en door een Open Source-project.

Give Aways: we proberen iets nieuws in 2019. Volg ons op instructables, facebook, Instagram en of youtube om kans te maken op gratis onderdelen (alleen voor inwoners van de VS). Like en reageer op onze berichten en video's voor dit project en we zullen de komende maand enkele winnaars kiezen. We geven een paar batches PCB's en een paar kits weg.

Stap 1: Waarom Solar Trackers?

Zonnepanelen zijn overal. Ze zijn goedkoop, gemakkelijk verkrijgbaar en zeer gemakkelijk te gebruiken. Er zijn tienduizenden kleinschalige zonnepanelenprojecten te vinden op YouTube en doe-het-zelfwebsites.

De meeste mensen hebben waarschijnlijk een aantal grootschaligere zonne-installaties in hun buurt dankzij de toename van Solar Group Buys en overheidsstimulansen. In de overgrote meerderheid van deze opstellingen worden zonnepanelen bevestigd op het dak van een gebouw dat 45 graden naar het zuiden wijst (wanneer op het noordelijk halfrond). Vaste zonne-installaties zijn verreweg de meest eenvoudige manier om een huis of gebouw van stroom te voorzien, aangezien ze weinig onderhoud en onderhoud vergen. We vertellen mensen die contact met ons opnemen vaak dat het veel kosteneffectiever is om GEEN zonne-tracker voor uw huis te bouwen, maar in plaats daarvan gewoon meer zonnepanelen aan uw array toe te voegen.

De meest efficiënte manier om energie uit een enkel paneel te halen, is echter via een solartracker. Hierdoor staat het zonnepaneel de hele dag in de optimale positie waardoor de energieopwekking met ruim 20% toeneemt. Dit soort systeem is perfect voor gebouwen of faciliteiten die niet veel ruimte op een plat dak hebben of situaties waar zonne-energie inconsistent is.

We gaan een Active Solar Tracker demonstreren die zowel op een X- als op een Y-as beweegt. Dit soort systeem maakt gebruik van een microcontroller, of een goed ontworpen analoog circuit, en sensoren om het zonnepaneel in de juiste positie te houden. Hoewel dit zorgt voor een echt gelikte demo waarmee je kunt pronken met een zaklamp in een klaslokaal, gebruikt het ook veel stroom en heeft het veel bewegende delen.

Een Date Based Tracker of Scheduled Tracker gebruikt datum- en tijdinformatie om elke dag een bepaald pad te volgen, aangezien de beweging van de zon 100% voorspelbaar is. Een voorbeeld hiervan is het project van Instructable-gebruiker pdaniel7 en het gebruikt twee servo's in een nieuw ontwerp om de zon zeer efficiënt te volgen. De sleutel tot dit type ontwerp is ervoor te zorgen dat de software zo is ingesteld dat deze het meest efficiënt is voor uw exacte locatie.

Een Person Powered Tracker is er een die wordt aangedreven door mensen. Dit kan variëren van iets eenvoudigs als een persoon die de hoek van zijn zonnepanelen een paar keer per jaar verandert tot het plaatsen van een paneel op een roterend platform dat is bevestigd aan een verzwaarde katrol die elke ochtend wordt gereset. Een lokale boer die we kennen, heeft bijvoorbeeld verschillende zonnepanelen op PVC-buizen in zijn tuin. Elke maand veranderde hij de positie en de hoek ervan enigszins. Het is heel eenvoudig en helpt hem nog een paar ampère aan energie uit zijn systeem te halen.

Stap 2: upgrades naar het originele ontwerp

Onze originele versie hield zich meer bezig met fysieke mechanica dan met elektronica en dit bleek de grootste ondergang te zijn. Toen we begonnen met het herontwerpen van dit project, hebben we de beslissing genomen om onze bedrading te veranderen van een 'bundel van draden'-benadering in een gemakkelijke 'plug-and-play'-benadering, aangezien ons publiek meestal studenten was.

Het eerste wat we deden was een aangepast Arduino-schild maken om de servo's en sensoren aan te sluiten. Het originele ontwerp gebruikte een generiek Arduino Sensor Shield dat goed werkte voor de servo's, maar niet goed voor de sensoren. Ons schild is over het algemeen niets bijzonders en het was verreweg het meest eenvoudige aspect om te ontwerpen. (We hebben het ook gebruikt voor andere projecten waar we een eenvoudige sensor en een servo moesten aansluiten.)

Om de sensoren op hun plaats te houden, hebben we een zeer eenvoudige sensorhouder ontworpen die gemakkelijk op het hout kan worden geschroefd. Een set pin-headers stelde ons vervolgens in staat om de sensor-PCB met vrouwelijke jumpers op het schild aan te sluiten. Het oplossen van problemen met deze opstelling is veel eenvoudiger dan onze originele 'bundel van draden' of een breadboard.

Ten slotte hebben we ons ontwerp doorgenomen en nogal wat van het hout veranderd van een kwart inch naar een achtste inch om het gewicht te verminderen. Hoewel we nooit meldingen hebben gehad van mensen die problemen hadden met het doorbranden van hun 9G-servo's, hoe minder gewicht ze bewogen, hoe beter. Dit scheelt ons ook in de kosten en het verzendgewicht, aangezien we de neiging hebben om veel kits internationaal te verzenden.

Stap 3: Benodigde onderdelen

Om dit project te bouwen, heb je de volgende items nodig:

Gereedschap:

• Schroevendraaiers
• Computer
• Lasersnijder of CNC-router als u de onderdelen zelf uitsnijdt

Elektronica:

• Arduino Uno
• Solar Tracker Shield (Pin-headers en 10.000 ohm-weerstanden)
• Sensorhouder PCB (pinkoppen en lichtdetectieweerstanden)
• Vrouwelijke naar vrouwelijke startkabels
• 2 x 9G Metal Gear-servo's

Hardware:

• Lasergesneden of CNC-houten onderdelen
• 4 x M3-schroeven + moeren met een lengte van ongeveer 14-16 mm
• 4 x maat 2 houtschroeven met een lengte van 1/4 inch, of enkele M1-schroeven van vergelijkbare lengte
• 21 x 8-32 schroeven met een lengte van 1/2 inch
• 1 x 8-32 op 3/4 inch
• 1 x 8-32 schroef met een lengte van 2,5 inch en een optionele moer
• 24 x 8-32 Moeren
• 4 x rubberen voetjes

Optioneel:

• Zonnecel (6V 200mA is wat we gebruiken)
• LED-voltmeter
• Draad om de twee met elkaar te verbinden

De meeste van deze onderdelen zijn vrij eenvoudig te vinden. Als u uw eigen PCB's wilt laten maken, kunt u dit doen via OSHPark.com of andere PCB-services. Zorg ervoor dat je Metal Gear 9G-servo's krijgt voor de extra torc die ze bieden.

Ten slotte maken en verkopen we hiervoor een kit die alles bevat. We verkopen ook alleen de houten onderdelen en alleen de elektronica, omdat we veel aanvragen voor optie hebben ontvangen. Onze kits zijn al gesoldeerd, bevatten alle onderdelen die je nodig hebt om dit project te bouwen, en we bieden klantenondersteuning.

Aaaaaaaaaa en voordat we veel boze rare opmerkingen van mensen krijgen, is dit een 100% Open Source-project. Voel je vrij om je eigen te maken met behulp van onze aanwijzingen.

Stap 4: De PCB's voorbereiden

Als u onze kits of onderdelen gebruikt, zijn de twee PCB's al voor u gesoldeerd.

Als je je eigen PCB's wilt laten maken, kun je onze PCB-bestanden vinden op onze GitHub Repo en vervolgens een service zoals OSHPark gebruiken om wat PCB's te laten maken. Je hebt ook ongeveer 10.000 Ohm-weerstanden, pinheaders en lichtdetectieweerstanden nodig om de boards te vullen.

Over het algemeen is dit vrij eenvoudig door-gat-solderen. Zorg ervoor dat u een soldeerbout gebruikt met een geschikte punt aan het uiteinde.

Schildsolderen: Soldeer de servo- en sensorpin-headers naar boven gericht en de Arduino-verbindingspin-headers naar beneden gericht.

Sensorsolderen: lichtdetectieweerstanden naar boven gericht, pinkoppen naar beneden gericht.

We hebben ook een PCB ontworpen die gebruikmaakt van een Arduino Nano, maar die is niet getest. Als iemand een van deze maakt, zouden we het graag in actie zien!

Stap 5: De houten onderdelen voorbereiden

We hebben het geluk dat we zowel een lasersnijder als een CNC-router in onze werkplaats hebben, wat het uitsnijden van onderdelen heel gemakkelijk voor ons maakt. De meeste mensen zullen een machine moeten zoeken bij hun lokale Maker Space, universiteit of bibliotheek. Elke desktoplasersnijder of CNC-router kan het hout van 1/8 en 1/4 inch aan dat we gebruiken. We hebben verschillende studentengroepen met succes dit project laten bouwen met handgesneden Foam Board of Cardboard.

Een ding dat we NIET aanbevelen om te gebruiken, is acryl. Het is erg zwaar en compact, wat de twee servo's kan overweldigen.

PDF's met vectorlijnen zijn gemakkelijk te vinden op onze GitHub Repo. Gooi deze in uw favoriete lasersnijsoftware, inkscape of andere tekensoftware. Houd er rekening mee dat we zowel CUT-lijnen als ETS-lijnen in onze bestanden hebben.

Als je dit project wilt vereenvoudigen, kun je proberen de Y Servo die het zonnecelplatform bestuurt te elimineren en vervolgens de Y-as handmatig aanpassen. Dit zou er een behoorlijk handige Single Axis Tracker van maken.

We hebben veel verzoeken voor JUST de laser gesneden houten onderdelen. We verkopen ze als optie op onze website en sturen ook alle juiste schroeven mee.

Stap 6: Bevestig de X Servo, benen en basis

Opmerking: er zijn veel manieren om dit project samen te stellen en de volgorde waarin u het bouwt, maakt niet echt uit. Als u enkele richtingaanwijzingen voor lijntekeningen wilt bekijken, kunt u dat doen met de aanwijzingen op onze website.

Bij het bouwen is de eerste stap om een van de servo's aan de Circle Servo Mount te bevestigen.

Gebruik de schroeven die bij uw servo zijn geleverd en bevestig deze aan de onderkant van het houten stuk. Dit is de kant ZONDER ets erop.

Bevestig vervolgens de vier poten met één 8-32 schroeven en moeren. Draai ze niet helemaal vast, laat wat speelruimte.

Verbind tenslotte de vier poten met het grote houten projectbasisstuk met nog vier 8-32 schroeven en moeren. Zodra ze goed vastzitten, draait u de andere vier schroeven op de Circle Servo Mount vast.

Dit is ook een goed moment om rubberen voetjes op de onderkant van uw houten Project Base-stuk te plaatsen, zodat de schroeven uw tafel niet beschadigen.

Stap 7: Bevestig de Y-servo en bouw het centrum

Gebruik het bovenstaande diagram om de middendelen te bouwen.

Bevestig de servo met behulp van de meegeleverde schroeven. Het maakt niet uit welke kant van het houten stuk je gebruikt, alleen dat het servolichaam naar binnen wijst.

Verbind vervolgens losjes de twee lange rechthoekige stukken en de twee lange schroefgeleidingsstukken.

Stap 8: Bevestig servohoorns

Opmerking: dit is verreweg het meest irritante onderdeel van deze build. Als je een servohoorn breekt, maak je geen zorgen, je hebt er niet voor niets extra.

Bevestig een van de X-vormige servohoorns, die bij je servo zijn geleverd, aan het grote middencirkelstuk. Je schroeft het in de onderkant, dat is de kant zonder erop te etsen. Gebruik hiervoor twee van de kleine #2 houtschroeven.

Doe hetzelfde met een van de twee Triangle Wings met een andere servohoorn.

Stap 9: Connect Center en Base, Home de X Servo

Verbind het Center Circle-stuk waaraan u zojuist een hoorn hebt bevestigd en verbind het met de Y Servo Center-stukken van eerder. Verbind de stukken en gebruik vier 8-32 schroeven en moeren om het bij elkaar te houden.

Plaats het vervolgens op de basis met behulp van de servohoorn als uw verbindingspunt. Schroef het nog NIET op zijn plaats.

De X Servo naar de juiste plek sturen

Gebruik de servohoorn die nu op uw servo is aangesloten en draai de servo helemaal met de klok mee. (Je kunt hiervoor ook een van je overgebleven servohoorns gebruiken.)

Pak het midden op en plaats het in de verste positie tegen de klok in. Gebruik de hoek van de Project Base als referentiepunt.

Gebruik ten slotte de zeer kleine schroef die bij uw servo is geleverd om de hoorn in de servo te schroeven. Het helpt om een schroevendraaier met een magnetische punt te hebben als je kunt.

Stap 10: het gezicht bouwen, de Y-servo thuis en alles verbinden

Schroef eerst de sensorprintplaat in de voorplaat met behulp van uw 8-32 moer en schroef van een halve inch (of een 3/4e inch). Bevestig vervolgens de twee verdelers eromheen met meer 8-32 schroeven.

Schroef vervolgens de twee Triangle Wings in de Face Plate.

Zorg ervoor dat de vleugel met de servohoorn overeenkomt met waar je Y-as servo is.

De servo aansturen

We doen hier hetzelfde. Draai de servo helemaal met de klok mee met behulp van een servohoorn.

Bevestig vervolgens de gehele voorplaat zodat deze bijna verticaal staat, maar niet tegen andere houten delen stoot.

Alles verbinden

De 2,5-inch schroef verbindt een kant van de voorplaat met het midden via het grote lasergesneden gat.

Gebruik vervolgens de andere zeer kleine servoschroef om de hoorn in de Y-asservo te schroeven.

Stap 11: Bevestig de Arduino en sluit de draden aan

Ten slotte moeten we onze Arduino in de basisplaat schroeven met behulp van enkele M3-schroeven en moeren. We gebruiken meestal slechts twee schroeven, maar we hebben gaten toegevoegd voor vier. Bevestig vervolgens het schild aan de Arduino.

Sluit de servo's aan op het schild. Zorg ervoor dat u de horizontale servo aansluit op de X-asverbinding en de verticale servo op de Y-asverbinding.

Pas de vijf verbindingen tussen de sensorprint en het schild aan, ze zijn beide gelabeld. Sluit alle vier de draden aan.

Opmerking: als u problemen krijgt, komt dat doordat u iets verkeerd hebt aangesloten. Controleer bij twijfel de sensordraden en controleer nogmaals of uw servo's op de juiste plek zitten.

Stap 12: Code uploaden

Onze code is vrij eenvoudig. Het vergelijkt het licht dat op elk van de vier lichtdetectieweerstanden valt en probeert ze gelijk te maken. Dit is ook een zeer inefficiënte manier om dingen te doen en dit zou in geen geval goed schalen naar grotere projecten. Het grootste voordeel van deze code is dat het interessant is om naar te kijken. De tracker volgt heel gemakkelijk een zaklamp. Het grootste nadeel is dat het niet bijzonder nauwkeurig is en als je de hele dag in de zon laat, zal het niet vaak bewegen. U kunt de code aanpassen om deze gevoeliger te maken, maar het is veel vallen en opstaan.

Als je je eigen code wilt schrijven of iets anders wilt proberen, geweldig! Deel zeker een link ernaar in de reacties.

Gebruik de officiële Arduino-software om deze code naar de Arduino te uploaden.

Als je servo's en sensoren zijn aangesloten, zie je hem naar een 'Home'-positie rukken, een seconde pauzeren en dan weer bewegen.

Stap 13: Veelgestelde vragen en antwoorden

Veelvoorkomende problemen waarmee mensen ons bellen.

Q1) Hij staat in de zon en werkt niet! Wat een afzetterij

A1) Is het aangesloten op een USB-stroombron? De tracker is niet zelfvoorzienend en wordt volledig uitgevoerd vanaf de USB-kabel die naar de Arduino gaat.

Q2) Het hoofd slaat met geweld tegen andere delen of het lichaam

A2) U moet de servo's opnieuw 'thuis' zetten. We moeten de servolimieten geven. (Dit kan ook in de code)

Q3) Het beweegt niet veel, hoe verander ik dat?

A3) Probeer een zaklamp te gebruiken in een kamer met weinig licht. Het kan overweldigd worden als je buiten in het zonlicht staat.

Q4) Mijn Arduino wil niet uploaden. Wat doe ik verkeerd?

A4) Zorg ervoor dat je drivers voor je Arduino hebt geïnstalleerd, zorg ervoor dat je Arduino Uno hebt gekozen uit de lijst met kaarten, zorg ervoor dat je de juiste communicatiepoort hebt gekozen.

Q4) Dit is een totale afzetterij! Hoe durf je zoveel te vragen voor een kit! Jullie zuigen

A4) Bedankt voor die verhelderende opmerking, ook al is het geen vraag, kwam je hier van YouTube? Ja, we vragen wel geld voor een kitversie, maar we geven je alle componenten die je nodig hebt en bieden je echte, live klantenondersteuning. Als je het niet van ons wilt kopen, maak het dan zelf met onze Open Source-bestanden en deze handleiding.

Stap 14: Versieringen

Wanneer we onze Kit-versie van dit project doen, nemen we ook een 6V 200mA zonnecel op, evenals een goedkope LED-voltmeter. Deze kleine zonnecel zal niet veel doen, maar je kunt er wel wat gegevens uit halen.

Meestal bevestigen we de zonnecel aan de Face met klittenband of foamtape. Houd er rekening mee dat hoewel je technisch gezien een gigantisch zonnepaneel aan dit project zou kunnen bevestigen, je het meteen zou verpletteren. Een te grote zonnecel zou de servo's ook extra belasten. (Grotere trackers zouden een reductiemotor willen gebruiken.)

In onze lasergesneden bestanden vindt u een eenvoudige houder voor de LED-voltmeter die aan de basis kan worden bevestigd met nog twee 8-32 schroeven. We gebruiken draadmoeren om de Voltmeter aan te sluiten op de zonnecel. Dit soort voltmeters wordt gevoed door hun bron, in dit geval de zonnecel. Zwarte draad naar negatief, rode en witte draad naar positief.

Stap 15: Geniet ervan

We hopen dat deze update veel mensen helpt en dat nog meer mensen geïnteresseerd raken in het maken van hun desktop solar tracker. Als u vragen, opmerkingen of uw eigen opmerkingen heeft, kunt u hieronder een opmerking plaatsen. We vinden het leuk om te zien met welke leuke variaties mensen komen.

Als je geïnteresseerd bent in een van onze onderdelen of benodigdheden, koop ze dan van BrownDogGadgets.com. En zoals we al vaak hebben gezegd, dit is een Open Source-project, dus voel je vrij om je eigen onderdelen en benodigdheden zo vaak te gebruiken als je wilt.