Устройство солнечного слежения: 25 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Выполнив эти шаги, вы сможете создать и реализовать солнечную панель, которая регулирует свое положение, следуя за солнцем. Это позволяет получить максимальное количество энергии в течение дня. Устройство способно определять силу света, который оно получает, используя два фоторезистора, и использует эту информацию, чтобы решить, в каком направлении оно должно быть обращено.

Цели обучения

• Узнайте о разводке макета
• Узнайте, как выполнять основные функции (загрузка / инициализация кода) на Arduino
• Узнайте о различных электрических компонентах
• Узнайте о том, как можно улучшить производство альтернативной энергии

Поскольку это проект для класса, мы стремимся рассмотреть некоторые стандарты технологической грамотности (STL) ITEEA. Мы хотим, чтобы студенты узнали из этого проекта:

Стандарт 16: Энергетические и энергетические технологии

Все граждане несут ответственность за сохранение энергетических ресурсов, чтобы гарантировать, что будущие поколения будут иметь доступ к этим природным ресурсам. Чтобы решить, какие энергетические ресурсы следует развивать дальше, люди должны критически оценить положительные и отрицательные воздействия использования различных энергетических ресурсов на окружающую среду.

Энергетические системы классов 6-8 используются для приведения в движение и обеспечения движения для других технологических систем. Большая часть энергии, используемой в нашей окружающей среде, используется неэффективно.

Классы 9-12. Энергия может быть сгруппирована по основным формам: тепловая, лучистая, электрическая, механическая, химическая, ядерная и другие. Энергетические ресурсы могут быть возобновляемыми или невозобновляемыми. Энергетические системы должны иметь источник энергии, процесс и нагрузки.

Смета приведена для комплекта солнечных панелей (50 долларов США), комплекта Arduino (40 долларов США) и различных деталей Lego (25 долларов США) на общую сумму 115 долларов США за все детали, совершенно новые.

Шаг 1: База поддержки

Возьмите четыре таких кубика лего 1x16 (15 отверстий) и сложите их вместе, как на второй картинке.

Шаг 2: поворотное крепление

Будут изготовлены два из этих компонентов, поэтому удвойте необходимые компоненты и поменяйте местами для другой стороны.

Возьмите одну из этих серых частей, один черный Н-образный соединитель и один соединительный штифт с плюсовым штифтом с одной стороны и круглый штифт с другой.

Постройте компонент, как показано на втором рисунке, и постройте второй в обратном порядке для противоположной стороны.

Шаг 3: объедините шаги 1 и 2

Соберите основание и предыдущие насадки, как показано на картинке.

Шаг 4: Основание солнечной панели

Дублируйте эти количества и переверните конструкцию для противоположной стороны.

Возьмите одну соединительную штангу 11x1, две угловые детали и 8 соединительных деталей по всему периметру.

Соберите, как показано на втором рисунке.

Шаг 5: слот для солнечной панели

Дублирующая конструкция.

Используйте четыре соединителя под углом 90 градусов, два соединительных стержня 15x1 и два соединительных стержня 9x1 и соберите, как показано на втором рисунке.

Шаг 6: разъемы устойчивости

Дублирующая конструкция.

Возьмите два соединителя под углом 90 градусов и соединительный стержень 13x1 и соедините их вместе, как показано на втором рисунке.

Шаг 7: Сборка держателя солнечной панели

Возьмите ранее построенные детали и соберите.

Шаг 8: Панели солнечных батарей

Присоедините H-соединитель и L-соединитель, как показано на втором рисунке.

Шаг 9: Солнечные панели Arms Cont

Используя другой L-образный соединитель и два одинарных штифта, прикрепите их, как показано.

Шаг 10: Солнечные панели Arms Cont

Затем вы должны взять еще один L-образный соединитель, один с более коротким основанием, и еще два колышка, и также соединить их.

Шаг 11: Солнечные панели Arms Cont

Теперь вы добавите к сборке прямую деталь и еще два штифта, как показано.

Шаг 12: Солнечные панели Arms Cont

На последнем этапе сборки руки добавьте последнюю L-образную деталь, как показано. Эта деталь будет обращена вверх, чтобы удерживать солнечную панель.

Шаг 13: добавьте деталь в сборку

Подключите деталь, которую вы только что создали, к сборке, как показано на изображениях. Затем создайте еще один, точно такой же, и добавьте его с другой стороны.

Шаг 14: База

Используя части, показанные на рисунках, вы соберете одинаковые части, которые послужат основой для солнечного трекера. После сборки прикрепите их, как показано.

Шаг 15: вращение сборки

Чтобы позволить сборке вращаться, нам нужно прикрепить к основанию еще одну деталь, которая будет делать это. Постройте квадрат из 4 частей, как показано ранее в инструкции, и прикрепите соединители, как показано.

Шаг 16: Установка солнечной панели

Чтобы вставить солнечную панель, вам может потребоваться снять один из рычагов. Просто снимите один, вставьте панель и снова прикрепите.

Шаг 17: Присоединение серводвигателя

Используя выложенные детали, соберите сборку, как показано.

Шаг 18:

Вы должны прикрепить эту следующую деталь с помощью проволоки или чего-то подобного, чтобы закрепить ее.

Шаг 19:

Присоедините вновь сформированную сборку к общей сборке, как показано. Это поможет с размещением серводвигателя.

Шаг 20: подключите фоторезисторы к проводам

Подключите концы каждого фоторезистора к проводам, как показано на рисунке.

Шаг 21: прикрепите фоторезисторы к сборке

Используя ленту или другой клей, прикрепите фоторезисторы к каждому концу сборки, как показано.

Шаг 22: Соберите электронные детали

Перед тем, как приступить к электрической сборке, убедитесь, что у вас есть все детали или их эквиваленты.

-Arduino: Плата контроллера Uno R3

-9x перемычек

-4x провода Dupont между мужчинами и женщинами

-1x 9 В аккумулятор

-1x зажим для разъема аккумулятора

-2x резистора 1 кОм

-2x фоторезистор (фотоэлемент)

-1x серводвигатель (SG90)

Все компоненты доступны в стартовом наборе Elegoo Super Starter Kit.

Шаг 23: Присоедините серводвигатель

Подключите серводвигатель к макету и Arduino, как показано. Коричневый провод - отрицательный, красный провод - положительный, а желтый провод - управляющий для сервопривода.

Шаг 24: Подключите фоторезисторы

Подключите фоторезисторы к макетной плате, как показано. Затем поместите электрическую сборку в основание, как показано.

Шаг 25: Загрузить код

PDF-копия кода, а также сам файл программы Arduino были включены для использования. Библиотека сервопривода уже включена, и ее необходимо сохранить на компьютере перед компиляцией кода.

Текстовая копия нашего кода находится ниже; он выглядит неприятно из-за отсутствия форматирования при вставке, но он должен компилироваться.

// Solar Tracker // NC State University // TDE 331 // Taylor Blankenship, Preston McMillan, Taylor Ussery // 3 декабря 2018 г. / * * Эта программа написана для управления простым одноосевым солнечным трекером. * Программа измеряет переменное сопротивление от двух фоторезисторов, по одному с каждой стороны солнечной панели. * В реальном мире два резистора будут определять, в какую сторону повернуть солнечную панель, на восток или запад, в зависимости от положения солнца, чтобы максимизировать производство электроэнергии из альтернативных источников. * / // Вам нужно будет включить прикрепленный сервопакет, чтобы Arduino знала, как управлять своими функциями #include // создать объект сервопривода для управления сервоприводом Servo myservo; // переменная для хранения положения сервопривода int pos = 90; // список выводов для резисторов фотоэлементов int east = 0; int west = 1; // сравниваемые значения фотоэлементов int eastRead; int westRead; // в какую сторону должна поворачиваться солнечная панель? int compass = -1; void setup () {// прикрепляет сервопривод на выводе 9 к сервообъекту myservo.attach (9); // Инициализирует сервопривод на 90 градусов, середину его диапазона myservo.write (90); // Позволяет пользователю установить сервопривод на крепление с задержкой 5000 мс или 5 секунд (5000);

// Запускаем последовательный монитор для тестирования Serial.begin (9600); } void loop () {// Определяет значения резисторов фотоэлементов eastRead = analogRead (east); westRead = analogRead (запад); // Нужно ли солнечной панели поворачивать на восток? если (eastRead> westRead) {Serial.println ("Восток"); // Устанавливает переменную для поворота сервопривода на восток compass = 0; } // Нужно ли солнечной панели повернуть на запад? если (westRead> eastRead) {Serial.println ("Запад"); // Устанавливает переменную для поворота сервопривода на запад compass = 1;

} // Под группой if (compass == 0) {степень допуска if (5 <= pos && pos <= 175) {// Вычитает 1 из переменной "pos" и перезаписывает целое число pos - = 1; // Устанавливает положение сервопривода myservo.write (pos); } Serial.println (pos); } // Группа ниже кода поворачивает солнечную панель на запад if (compass == 1)

код поворачивает солнечную панель на восток, положение находится между 5 и 175 // 0 и 180 - максимальные значения сервопривода, и это имеет 5

// Если сервопривод

{// Если положение сервопривода находится между 5 и 175 // 0 и 180 являются максимальными значениями сервопривода, и это имеет допуск 5 градусов if (5