Budování automatického solárního trackeru s Arduino UNO: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Sluneční energie je na celém světě stále více rozšířená. V současné době se zkoumá mnoho metod, aby solární panely produkovaly více energie, což by snížilo naši závislost na fosilních palivech a uhlí. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je nechat panely pohnout, vždy na obloze obrácené ke slunci. To umožňuje optimální sběr energie a zvyšuje účinnost solárních panelů.

Tento Instructable se bude zabývat fungováním solárních trackerů a implementovat takovou metodu do prototypu solárního trackeru pomocí Arduino UNO.

Krok 1: Jak fungují solární sledovače

K ovládání solárního sledovače se používají 3 hlavní metody. První je pasivní řídicí systém a další dva jsou aktivní řídicí systémy. Pasivně řízený solární sledovač neobsahuje žádné senzory ani akční členy, ale mění svou polohu na základě tepla ze Slunce. Pomocí plynu s nízkým bodem varu v nádobě namontované na závěsech uprostřed, podobně jako u pily, může solární panel změnit svou polohu na základě směru tepla od Slunce.

Aktivní systémy jsou trochu jiné. Oba vyžadují systém zpracování, stejně jako akční členy k přesunu panelů. Jedním ze způsobů, jak aktivně ovládat solární panely, je přenášet polohu Slunce na panely. Panely se pak orientují do této polohy na obloze. Další metodou je použití senzorů ke zjištění polohy slunce. Pomocí odporů závislých na světle (LDR) je možné detekovat různé úrovně osvětlení. Tyto senzory jsou pak použity k určení, kde je slunce na obloze, což umožňuje panelu vhodně se orientovat.

V tomto Instructable použijeme aktivní řídicí systém založený na senzorech.

Krok 2: Schéma systému/Přehled komponent

Jak tento systém funguje, ukazují obrázky výše. Na každé straně děliče bude 1 odpor závislý na světle. Tento rozdělovač vrhá stín na senzor na jedné straně panelu, což vytváří drastický rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami senzoru. To přiměje systém, aby se přesunul směrem k jasnější straně, aby vyrovnal hodnoty senzorů a optimalizoval polohu solárního panelu. V případě 2osého solárního sledovače lze použít stejný princip se 3 senzory místo dvou (1 vlevo, 1 vpravo, 1 dole). Levý a pravý senzor lze zprůměrovat a tyto hodnoty lze porovnat se spodním senzorem a určit, jak moc se panel musí pohybovat nahoru nebo dolů.

Přehled hlavních součástí

Arduino UNO: Toto je mikrokontrolér pro tento projekt. Čte data ze senzorů a určuje, jak moc a ve kterém směru se musí serva otáčet.

Servo: Toto jsou akční členy používané pro tento projekt. Jsou snadno ovladatelné a velmi přesné, takže jsou pro tento projekt ideální.

Odpory závislé na světle (LDR): Jedná se o proměnné odpory, které detekují úrovně světla. Ty se používají k určení polohy slunce na obloze.

Krok 3: Materiály/vybavení

Materiály použité pro stavbu tohoto projektu jsou:

1. Arduino UNO
2. 2 serva
3. 3 odpory závislé na světle (LDR)
4. 3 10k ohmové odpory
5. Nanukové tyčinky
6. Lepenka

Nástroje používané k sestavení tohoto projektu jsou:

1. Páječka
2. Páska
3. Nůžky
4. Nástrojový nůž
5. Pistole na horké lepidlo

Krok 4: Schéma obvodu

Nahoře je schéma použité k propojení solárního sledovače dohromady.

Připojení pinů:

Levý fotorezistor

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A0, GND (odpor 10 kOhm mezi Pinem 2 a GND)

Pravý fotorezistor

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A1, GND (odpor 10 kOhm mezi Pinem 2 a GND)

Spodní fotorezistor

Pin 1 - 3,3V

Pin 2 - A2, GND (odpor 10 kOhm mezi Pinem 2 a GND)

Servo LR

Signál - 2

Ground - GND

VCC - 6 V baterie

Servo TB

Signál - 3

Ground - GND

VCC - 6 V baterie

Napájení Arduino

VIN - 6 V baterie

GND - 6 V baterie GND

Krok 5: Montáž

Po připájení obvodu na desku perf (můžete místo toho použít prkénko), je čas sestavit zařízení. Kartonem a polystyrenovým blokem jsem vytvořil základnu a držák panelu pro tracker, stejně jako dělicí stěnu pro senzory pomocí nanukových tyčinek. Tento krok je na vás. Zkuste experimentovat s různými délkami, výškami a tvary dělicích stěn a také umístěním senzoru, abyste zjistili, jak to ovlivňuje schopnost sledování zařízení.

Krok 6: Software

Nyní, když je sestavení dokončeno, je čas vytvořit software pro zařízení. Skica Arduina je připojena níže.

Krok 7: Vývojový diagram softwaru

Zde je vývojový diagram, jak zařízení funguje.

Krok 8: Závěr

Pokud zapnete zařízení a na panel zazáříte jasným světlem, tracker se sám orientuje tak, aby stál přímo proti světlu. Níže jsem připojil testovací video projektu. Doufám, že se vám tento projekt líbil! Neváhejte se na cokoli zeptat v sekci komentáře a já se na ně pokusím odpovědět. Dík!