Dual Axis Tracker V2.0: 15 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-13 06:57

Už v roce 2015 jsme navrhli jednoduchý dvouosý tracker pro použití jako zábavný studentský nebo hobby projekt. Bylo to malé, hlučné, trochu komplikované a vyvolalo to spoustu opravdu podivných komentářů komunity. Jak již bylo řečeno, o tři a půl roku později stále dostáváme e -maily a telefonní hovory od lidí z celého světa, kteří si chtějí postavit vlastní.

Díky úspěchu našeho původního příspěvku k projektu, videa na YouTube a sad, které jsme prodávali, jsme obdrželi širokou škálu zpětné vazby od široké škály uživatelů. Většina z toho dobrá, některá otravná a spousta dalších, které se nesly v duchu „zapojení této věci je opravdu zatraceně komplikované, takže prosím strávte s námi hodinu telefonem, abychom to vyřešili“. S ohledem na to jsme strávili několik měsíců přepracováním projektu od základů, aby byl mnohem efektivnější a snadnější činností.

V tomto zápisu najdete informace o našich upgradech, o tom, jak fungují solární sledovače, seznam dílů, odkazy na náš hardware s otevřeným zdrojovým kódem, otevřený zdrojový kód a odkazy na místa, kde si můžete koupit mnoho z těchto věcí.

Úplné zveřejnění: Tento projekt a všechny jeho části prodáváme jako vzdělávací sadu. K realizaci tohoto projektu od nás nemusíte nic kupovat. Ve skutečnosti můžete použít všechny naše zdroje na výrobu vlastních desek plošných spojů, řezání laserem na vlastní dřevo v místním Maker Space nebo na univerzitě nebo dokonce jen použít spoustu lepenky a horkého lepidla k vytvoření vlastní úžasné tvorby. Toto je projekt Open Source skrz naskrz.

Dej pryč: V roce 2019 zkoušíme něco nového. Sledujte nás na instruktážích, facebooku, Instagramu nebo na youtube, abyste měli šanci vyhrát nějaké bezplatné díly (pouze obyvatelé USA). Stačí lajkovat a komentovat naše příspěvky a videa k tomuto projektu a v příštím měsíci vybereme několik výherců. Rozdáme pár šarží desek plošných spojů a pár sad.

Krok 1: Proč solární trackery?

Solární panely jsou všude. Jsou levné, snadno dostupné a velmi snadno se používají. Na webových stránkách youtube a DIY se nacházejí desítky tisíc projektů malých solárních panelů.

Většina lidí má pravděpodobně ve svém okolí několik větších solárních zařízení díky šíření nákupů Solar Group Buys a vládních pobídek. V drtivé většině těchto nastavení jsou solární panely upevněny na střeše budovy směřující 45 stupňů na jih (na severní polokouli). Fixní solární sestavy jsou zdaleka nejjednodušším způsobem napájení domu nebo budovy, protože vyžadují velmi malou údržbu a údržbu. Často říkáme lidem, kteří nás kontaktují, že je mnohem nákladově efektivnější NEVYSTAVOVAT solární sledovač pro váš domov, ale místo toho přidat do svého pole více solárních panelů.

Nejúčinnějším způsobem získávání energie z jednoho panelu je však sluneční sledovač. To umožňuje, aby byl solární panel v optimální poloze po celý den, což zvyšuje výrobu energie o více než 20%. Tento druh systému je ideální pro budovy nebo zařízení, která nemají mnoho plochých střech nebo situace, kde je sluneční energie nekonzistentní.

Ukážeme demo Active Solar Tracker, který se pohybuje na ose X i Y. Tento druh systému používá mikrořadič nebo dobře navržený analogový obvod a senzory k udržení solárního panelu ve správné poloze. I když to dělá opravdu úhledné demo, které se můžete předvést pomocí baterky ve třídě, využívá také spoustu energie a má mnoho pohyblivých částí.

Date Based Tracker nebo Scheduled Tracker používá informace o datu a čase ke sledování nastavené cesty každý den, protože pohyb slunce je 100% předvídatelný. Jedním z takových příkladů je projekt uživatele Instructable pdaniel7 a používá dvě serva v novém designu k velmi efektivnímu sledování slunce. Klíčem k tomuto typu designu je zajistit, aby byl software nastaven tak, aby byl pro vaši přesnou polohu nejefektivnější.

Osobně sledovaný tracker je ten, který je poháněn lidmi. To se může pohybovat od něčeho tak jednoduchého, jako když člověk několikrát ročně změní úhel svých solárních panelů, až po umístění panelu na rotační plošinu připevněnou k vážené kladce, která se každé ráno resetuje. Například místní farmář, kterého známe, má ve svém dvoře několik solárních panelů namontovaných na PVC trubkách. Každý měsíc mírně měnil jejich polohu a úhel. Je to velmi jednoduché a pomáhá mu to získat několik dalších zesilovačů energie z jeho systému.

Krok 2: Upgrade na původní design

Naše původní verze se více zabývala fyzickou mechanikou než elektronikou, což se ukázalo jako její největší pád. Když jsme začali s redesignem tohoto projektu, rozhodli jsme se změnit naše zapojení z přístupu „svazku drátů“na snadný přístup „plug and play“, protože naše publikum mělo tendenci být studenty.

První věcí, kterou jsme udělali, bylo vytvoření vlastního štítu Arduino pro připojení serva a senzorů. Původní design používal obecný štítový senzor Arduino, který fungoval dobře pro serva, ale ne dobře pro senzory. Náš štít není celkově nic zvláštního a jeho design byl zdaleka nejjednodušší. (Použili jsme to také pro jiné projekty, kde jsme potřebovali připojit jednoduchý senzor a servo.)

Abychom udrželi senzory na místě, navrhli jsme velmi jednoduchý držák senzoru, který lze snadno přišroubovat ke dřevu. Sada pinových záhlaví nám pak umožnila připojit desku senzoru ke štítu pomocí propojek. Řešení problémů s tímto nastavením je mnohem jednodušší než náš původní „svazek drátů“nebo prkénko.

Nakonec jsme přešli náš design a trochu změnili dřevo ze čtvrt palce na osmý palec, abychom snížili hmotnost. I když jsme nikdy neměli žádné zprávy o tom, že by lidé měli problémy s vypalováním serva 9G, čím menší hmotnost se pohybují, tím lépe. To pro nás také snížilo náklady a přepravní váhy, protože máme tendenci zasílat mnoho souprav do zahraničí.

Krok 3: Potřebné součásti

K vybudování tohoto projektu budete potřebovat následující položky:

Nástroje:

• Šroubováky
• Počítač
• Laserový řezač nebo CNC směrovač, pokud vyřezáváte součásti sami

Elektronika:

• Arduino Uno
• Solar Tracker Shield (kolíkové záhlaví a odpory 10 000 ohmů)
• Držák senzoru DPS (kolíkové hlavice a rezistory detekující světlo)
• Propojovací kabely mezi ženami a ženami
• 2 x 9G servo s kovovým převodem

Hardware:

• Laserem řezané nebo CNC dřevěné díly
• 4 x šrouby M3 + matice o délce přibližně 14-16 mm
• 4 x vruty do dřeva velikosti 2 o délce 1/4 palce nebo některé šrouby M1 podobné délky
• 21 x 8-32 Šrouby o délce 1/2 palce
• 1 x 8-32 na 3/4 palce
• 1 x 8-32 Šroub o délce 2,5 palce a volitelná matice
• 24 x 8-32 ořechů
• 4 x gumové nohy

Volitelný:

• Používáme solární článek (6V 200mA)
• LED voltmetr
• Drát pro propojení obou dohromady

Většinu těchto částí lze celkem snadno najít. Pokud si chcete nechat vyrobit vlastní PCB, můžete tak učinit prostřednictvím OSHPark.com nebo jiných služeb PCB. Ujistěte se, že získáte serva Metal Gear 9G za extra torc, který poskytují.

Nakonec ve skutečnosti vyrábíme a prodáváme sadu, která obsahuje vše. Prodáváme také pouze dřevěné díly a elektroniku, protože jsme obdrželi mnoho žádostí o opci. Naše sady jsou již připájeny, obsahují všechny součásti, které potřebujete k vybudování tohoto projektu, a poskytujeme zákaznickou podporu.

Aaaaaaaaaaa než začneme od lidí získávat spoustu rozzlobených podivných komentářů, toto je 100% projekt s otevřeným zdrojovým kódem. Neváhejte a vytvořte si vlastní pomocí našich pokynů.

Krok 4: Příprava desek plošných spojů

Pokud používáte naše sady nebo díly, dvě desky plošných spojů již budou pro vás pájeny.

Pokud si přejete vytvořit svůj vlastní, můžete najít naše soubory PCB na našem GitHub Repo a poté použít službu, jako je OSHPark, k vytvoření některých PCB. K osazení desek budete také potřebovat nějaké 10 000 ohmové rezistory, kolíkové hlavičky a rezistory pro detekci světla.

Obecně je to docela snadné pájení otvorem. Nezapomeňte použít páječku s příslušnou špičkou na konci.

Pájení štítu: Pájejte hlavičky kolíků serv a senzorů nahoru a spojovací kolíky Arduino směrem dolů.

Pájení senzoru: Rezistory detekující světlo lícem nahoru, kolíkové hlavičky lícem dolů.

Máme také navrženou desku plošných spojů, která používá Arduino Nano, ale je nevyzkoušená. Pokud někdo takový vyrobí, rádi ho uvidíme v akci!

Krok 5: Příprava dřevěných dílů

Máme to štěstí, že v naší dílně máme laserový řezač i CNC router, což nám vyřezávání dílů velmi usnadňuje. Většina lidí bude muset vyhledat stroj ve svém místním Maker Space, univerzitě nebo knihovně. Jakýkoli stolní laserový řezač nebo CNC router zvládne dřevo, které používáme o 1/8 a 1/4 palce. Nechali jsme několik studentských skupin úspěšně postavit tento projekt ručně řezanou pěnovou deskou nebo lepenkou.

Jedna věc, kterou NEDOPORUČUJEME používat, je akrylát. Je to velmi těžké a husté, což může přemoci dvě serva.

Soubory PDF s vektorovými řádky lze snadno nalézt na našem GitHub Repo. Vhoďte je do preferovaného softwaru pro řezání laserem, inkscape nebo jiného softwaru pro kreslení. Vezměte prosím na vědomí, že v našich souborech máme řádky CUT i ETCHING.

Pokud jste chtěli tento projekt zjednodušit, můžete zkusit eliminovat Y servo ovládající platformu solárních článků a pak jen ručně upravit osu Y. To by z toho udělalo docela šikovný Single Axis Tracker.

Máme mnoho požadavků POUZE na laserem řezané dřevěné díly. Na našich webových stránkách je prodáváme jako volitelnou součást a nezapomeňte také poslat všechny příslušné šrouby.

Krok 6: Připojte servo X, nohy a základnu X

Poznámka: Existuje mnoho způsobů, jak tento projekt sestavit, a na pořadí, ve kterém jej vytvoříte, nezáleží. Pokud si chcete prohlédnout některé směry stylu perokresby, můžete tak učinit pomocí pokynů na našich webových stránkách.

Při stavbě je prvním krokem připojení jednoho ze serva k držáku Circle Servo Mount.

Použijte šrouby dodané se servem a připevněte je ke spodní části dřevěného kusu. Toto je strana BEZ leptání.

Poté připevněte čtyři nohy jedním šroubem a maticí 8-32. Nešroubujte je úplně, nechte nějakou místnost kroutit.

Nakonec připojte čtyři nohy k velkému dřevěnému dílu Project Base pomocí čtyř dalších 8-32 šroubů a matic. Jakmile jsou zajištěny, utáhněte další čtyři šrouby na Circle Servo Mount.

Také by bylo vhodné dát gumové nožičky na spodní část dřevěného dílu Project Base, aby šrouby nepoškrábaly stůl.

Krok 7: Připojte servo Y a postavte střed

Pomocí výše uvedeného diagramu sestavte středové součásti.

Upevněte servo pomocí šroubů, které byly dodány s ním. Nezáleží na tom, kterou stranu dřevěného kusu použijete, jen na tom, že tělo serva je namířeno dovnitř.

Dále volně spojte dva dlouhé obdélníkové kusy a dva dlouhé vodicí kusy šroubů.

Krok 8: Připojte servo rohy

Poznámka: Toto je zdaleka nejotravnější část této sestavy. Pokud zlomíte servo roh, nebojte se, máte důvod navíc.

Připojte jeden ze servo rohů ve tvaru X, který byl dodán s vaším servem, k velkému dílu středového kruhu. Zašroubujete ji do spodní strany, což je strana, aniž byste na ni leptali. K tomu použijte dva malé šrouby do dřeva č. 2.

Totéž proveďte s jedním ze dvou trojúhelníkových křídel pomocí jiného servo rohu.

Krok 9: Připojte střed a základnu, Home X Servo

Připojte kousek středového kruhu, ke kterému jste právě připojili klakson, a připojte jej k dílům středového Y servo. Spojte díly a pomocí čtyř šroubů a matic 8-32 je držte pohromadě.

Poté jej položte na základnu pomocí připojovacího bodu jako servo houkačky. Ještě jej NEŠROUBUJTE na místo.

Homing X Servo

Pomocí servo houkačky, která je nyní připojena k vašemu servu, otočte servo ve směru hodinových ručiček. (K tomu můžete také použít jeden ze svých zbylých Servo rohů.)

Zvedněte střed a umístěte jej do své nejvzdálenější polohy proti směru hodinových ručiček. Jako referenční bod použijte roh Project Base.

Nakonec pomocí velmi malého šroubu, který byl dodán s vaším servem, zašroubujte klakson do serva. Pokud můžete, pomůže vám šroubovák s magnetickou špičkou.

Krok 10: Sestavení tváře, nasazení Y serva a připojení všeho

Nejprve přišroubujte desku senzoru k čelní desce pomocí jedné půlpalcové (nebo 3/4 palcové) matice a šroubu. Poté kolem něj připevněte dva oddělovače pomocí dalších 8-32 šroubů.

Dále přišroubujte dvě trojúhelníková křídla k čelní desce.

Ujistěte se, že křídlo se servo houkačkou odpovídá místu, kde je vaše servo osy Y.

Navádění na servo

Děláme to samé. Otočte servo úplně ve směru hodinových ručiček pomocí servo houkačky.

Poté připevněte celou čelní desku tak, aby byla téměř svislá, ale aby nezaklepala do jiných dřevěných částí.

Propojení všeho

2,5palcový šroub spojuje jednu stranu čelní desky se středem pomocí velkého otvoru řezaného laserem.

Poté pomocí druhého velmi malého servo šroubu zašroubujte klakson do serva osy Y.

Krok 11: Připojte kabely Arduino a Connect

Nakonec musíme našroubovat náš Arduino do základní desky pomocí některých šroubů a matic M3. Obvykle používáme pouze dva šrouby, ale přidali jsme otvory pro čtyři. Poté připojte štít k Arduinu.

Zapojte serva do štítu. Nezapomeňte připojit horizontální servo k připojení osy X a vertikální servo k připojení osy Y.

Spojte pět připojení mezi deskou senzoru a štítem, obě jsou označena. Připojte všechny čtyři vodiče.

Poznámka: Pokud budete mít problémy, bude to proto, že jste něco špatně zapojili. V případě pochybností dvakrát zkontrolujte vodiče senzoru a znovu zkontrolujte, zda jsou vaše serva na správném místě.

Krok 12: Nahrajte kód

Náš kód je celkem jednoduchý. Porovnává světlo dopadající na každý ze čtyř rezistorů detekujících světlo a snaží se je vyrovnat. To je také velmi neefektivní způsob, jak dělat věci, a v žádném případě by se to nehodilo pro větší projekty. Největší výhodou tohoto kódu je, že je zajímavé ho sledovat. Sledovač bude velmi snadno sledovat baterku. Největší nevýhodou je, že není nijak zvlášť přesný a pokud necháte celý den na slunci, nebude se příliš často hýbat. Můžete kód upravit, aby byl citlivější, ale je to hodně pokusů a omylů.

Pokud si přejete napsat svůj vlastní kód nebo zkusit něco jiného, úžasné! Určitě na něj sdílejte odkaz v komentářích.

Pomocí oficiálního softwaru Arduino nahrajte tento kód do Arduina.

Pokud jsou vaše serva a senzory zapojené, uvidíte, jak se trhly do „domovské“polohy, na chvíli se zastavte a pak se znovu přesuňte.

Krok 13: Časté otázky a odpovědi

Běžné problémy, se kterými nám lidé volají.

Q1) Je na slunci a nefunguje! To je paráda

A1) Je zapojen do zdroje napájení USB? Sledovač není sám napájen a je zcela spuštěn z USB kabelu do Arduina.

Q2) Hlava prudce vnikne do jiných částí nebo těla

A2) Serva musíte znovu „umístit“. Musíme dát limity Servo. (To lze také provést v kódu)

Q3) Moc se to nepohybuje, jak to změním?

A3) Zkuste použít baterku v místnosti se slabým osvětlením. Může být zahlcen venku na slunci.

Q4) Moje Arduino se nenahraje. Co dělám špatně?

A4) Ujistěte se, že máte nainstalované ovladače pro vaše Arduino, ujistěte se, že jste vybrali Arduino Uno ze seznamu desek, ujistěte se, že jste vybrali správný komunikační port.

Q4) Toto je naprostý podvod! Jak se opovažujete účtovat tolik za stavebnici! Kluci, sere

A4) Díky za ten zasvěcený komentář, i když to není otázka, přišli jste sem z YouTube? Ano, za verzi sady účtujeme peníze, ale poskytneme vám všechny potřebné komponenty a poskytneme vám skutečnou, živou a zákaznickou podporu. Pokud si ho od nás nechcete koupit, udělejte si ho sami pomocí našich souborů Open Source a této příručky.

Krok 14: Ozdoby

Když děláme naši verzi Kit tohoto projektu, zahrnujeme také solární článek 6V 200mA a levný LED voltmetr. Tento malý solární článek neudělá mnoho, ale můžete z něj získat nějaká data.

Solární článek obvykle připevňujeme k obličeji pomocí suchého zipu nebo pěnové pásky. Mějte na paměti, že ačkoli byste k tomuto projektu mohli technicky připojit obří solární panel, okamžitě byste jej rozdrtili. Příliš velký solární článek by také přinesl další zátěž pro serva. (Větší stopaři by chtěli použít krokový motor s převodovkou.)

V našich laserem řezaných souborech najdete jednoduchý držák pro LED voltmetr, který lze připevnit k základně pomocí dalších dvou šroubů 8-32. K připojení voltmetru k solárnímu článku používáme drátěné matice. Tyto typy voltmetrů jsou napájeny jejich zdrojem, v tomto případě solárním článkem. Černý vodič na záporný, červený a bílý na kladný.

Krok 15: Užijte si to

Doufáme, že tato aktualizace pomůže mnoha lidem dostat se ven a přiměje ještě více lidí, aby se zajímali o vytvoření svého stolního solárního trackeru. Máte -li dotazy, komentáře nebo si vytvořte vlastní, napište komentář níže. Rádi vidíme, jaké zábavné variace lidé vymýšlejí.

Máte -li zájem o některé z našich dílů nebo spotřebního materiálu, stáhněte si je na BrownDogGadgets.com. A jak jsme již mnohokrát řekli, jedná se o projekt s otevřeným zdrojovým kódem, takže můžete používat své vlastní díly a zásoby, kolik chcete.