DIY Solar Tracker: 27 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Sissejuhatus

Meie eesmärk on tutvustada noortele õpilastele inseneriteadust ja õpetada neile päikeseenergiat; lastes neil oma õppekava osana Heliose ehitada. Inseneritegevuses püütakse energia tootmist fossiilkütuste kasutamisest eemale tõrjuda ja keskkonnasõbralikumate alternatiivide poole liikuda. Üks võimalus rohelisemaks energiaks on kasutada seadet nimega heliostaat, mis suunab peegli abil päikesevalgust kogu päeva sihtmärgile. Sellist seadet saab kasutada paljudes rakendustes, alates päikeseenergia kontsentreerimisest elektrijaama soojusmahutile kuni päikese eest varjatud alade valgustamiseni.

Lisaks selle tehnoloogia kasutamiste arvule on ka mitmesuguseid struktuure, mis on loodud päikese jälgimiseks. Heliose disaini füüsiline struktuur, nagu ka teiste heliostaatide mudelite puhul, toimib peegli paigaldamiseks kahele juhitavale teljele. Mehhanism jälgib päikest, kasutades programmi, mis arvutab Heliose globaalse asukoha põhjal tähe asukoha taevas. Programmi käivitamiseks ja kahe servomootori juhtimiseks kasutatakse Arduino mikrokontrollerit.

Disaini kaalutlused

Selle projekti laialdase hajutamise tagamiseks tehti märkimisväärseid jõupingutusi ühiste tööriistade ja odavate materjalidega ehitatavate Heliode projekteerimisel. Esimene disainivalik oli ehitada kere peaaegu täielikult vahtplastist südamikust, mis on jäik, taskukohane, hõlpsasti omandatav ja kergesti lõigatav. Samuti tagati maksimaalse tugevuse ja jäikuse tagamiseks kere disain nii, et kõik vahtosad oleksid pinges või kokkusurutud. Seda tehti selleks, et kasutada ära vahtmaterjali südamiku tugevust pinge ja kokkusurumise korral ning seetõttu, et kasutatud liim toetab pingega koormust tõhusamalt kui painutades. Lisaks töötab peegli külge kinnitatud võll hammasrihma kaudu, mis võimaldab mootori ja peegli vahel väikest joondusviga, servomootorid on täpsusega 1 kraadi ja platvorm töötab avatud lähtekoodiga Arduinoga platvorm. Need disainivalikud koos mõne muu kaalutlusega muudavad esitatud disaini vastupidavaks ja taskukohaseks õppevahendiks.

Meie avatud lähtekoodiga lubadus

Heliose eesmärk on edendada inseneriharidust. Kuna see on meie põhirõhk, on meie töö litsentsitud GNU FDL litsentsi alusel. Kasutajatel on täielik õigus meie tehtut reprodutseerida ja täiustada, kui nad jätkavad seda sama litsentsi alusel. Loodame, et kasutajad parandavad disaini ja arendavad Heliost edasi tõhusamaks õppevahendiks.

Epilog Challenge VIAn Epilog Zing 16 Laser võimaldaks mul lõpule viia kõrgema kvaliteediga projekte ja suurendada nende mõju. Ehitada huvitavaid suuremahulisi asju ja üldiselt tõhusamalt nokitseda. Epliogi laser võimaldaks mul ka huvitavamaid asju ehitada ja lahedamaid juhendeid kirjutada, näiteks see üks renoveeritud kajakist. Minu järgmine eesmärk on ehitada süsta laserlõigatud vineerist, mis on tugevdatud süsinikkiuga või klaaskiuga, samuti papist surfilauast, mis on mähitud struktuurkiuga.

Olen selle juhendatava ka võistlustel Tech ja Teach It sisestanud. Kui teile see postitus meeldis, palun hääletage!

1. samm: sisukord

Sisukord:

• Sissejuhatus: DIY Solar Tracker
• Sisukord
• Tööriistad ja materjalide arve
• Samm 1-16 Riistvara kokkupanek
• Samm 17-22 Elektroonika kokkupanek
• Lingide ostmine
• Viidatud tööd
• Tänan toetuse eest!!!

2. samm: tööriistad ja materjalide arve

Kõiki neid tööriistu saab osta kohalikest kauplustest või viidete jaotise linkidelt. Nende materjalide kogumaksumus on ligikaudu 80 dollarit, kui need kõik ostetakse veebis antud linkidel.

BOM

• Jõupuur
• Puurvardad (.1258”,.18” ja.5”läbimõõt)
• Kruvikeeraja komplekt
• Sirge serv
• Karbilõikur
• Suured käepidemed
• 2 vahtplastist lehte (20”X 30”, paksus ~ 0,2 tolli)
• 9,5 "pikk 1/2" läbimõõduga varras
• Ruutmutter (7/16”-14 keerme suurus, 3/8” paks)
• Vigor VS-2A servo (39,2 g/5 kg/0,17 sekundit)
• Lint
• Hammasrihma rihmarattad (2), 1”OD
• Seibid
• Krazy liim
• Hammasrihm 10"
• Mallid (lisatud failid)
• Peegeldatud akrüülleht (6”X 6”)
• Krazy liimigeel
• 8 masinakruvi (4-40, 25 mm pikad)
• 8 pähklit (4–40)
• 1,5 "pikad küüned
• Stardikomplekt Arduino Uno jaoks
• Reaalajas kella moodul
• Seinaadapteri toiteallikas (5VDC 1A)
• 9V aku
• 3,3 KOhm takisti (2)

3. samm:

Printige mallid lisatud faili.

Märkus: need tuleb trükkida täisskaalaga. Võrrelge väljatrükke PDF -failidega, veendumaks, et teie printer pole skaalat muutnud.

4. samm:

Kinnitage mallid plakatiplaadile, nagu on näidatud joonisel 1, ja puurige juhikuteks keskjooni kasutades 0,18- ja 0,5 -tolliseid auke.

Märkus. Suurema täpsuse huvides puurige esmalt 0,18 -tollise puuriga 0,18 -tolline puur.

5. samm:

Terava karbilõikuriga lõigake üksikud komponendid välja.

Märkus: Lõika vahtplastist südamik karbilõikuri mitme käiguga, nii saate palju puhtama lõike. Ärge proovige kogu lehte ühe käiguga läbi lõigata.

6. samm:

Liimige vastavad väljalõiked superliimi abil, nagu on näidatud joonisel 2. Teil peaks olema võimalus vaadata läbi väljalõigete ja näha, et kõik augud on joondatud, osade 1 ja 2 alus peaks olema tasane ja üks osa 3 peaks olema väljapoole.

Märkus: Pärast liimi kandmist ühele pinnale ühendage osad kokku ja vajutage neid kokku 30 sekundit. Seejärel laske liimil viis minutit taheneda.

7. samm:

Liimige superliimigeeli abil osad 1, 2 ja 3 kokku, nagu on näidatud joonisel 3. Veenduge, et osad on paigutatud nii, et läbimõõduga 5,5 tolli avad oleksid kõige lähemal aluse lõigule, mis on märgistatud lühikeseks. et aluse mall on alla/välja suunatud. Lase liimil viis minutit taheneda. Kui liim on tardunud, sisestage täiendava toe saamiseks 3 naela läbi aluse ja iga püstiku sisse.

8. samm:

Lõigake mõlema põiktala ülemine kiht läbi ja sisestage need Heliosesse, nagu on näidatud joonisel 4. Kandke superliimgeel põiktalade ja Heliose seinte vahelistele vuukidele ning pinnale, mis on jagatud kahe risttala vahel, nagu on näidatud punktis sinine. Lase liimil viis minutit taheneda.

9. samm:

Asetage tükk linti piki lõikeid, nagu on näidatud joonisel 5.

10. samm:

Liimige vahetükk aluspinnale, joondades selle malliga, nagu on näidatud joonisel 6, ja laske liimil viis minutit taheneda.

11. samm:

Keskendage suurim servosarv alumisele alusele ja kinnitage see superliimiga, nagu on näidatud joonisel 7. Laske liimil viis minutit taheneda.

12. samm:

Puurige üks hammasrihma-rihmarattad 0,5-tollise puurvarda abil läbimõõduga 0,5-tolliseks auguks ja kontrollige, kas see sobib 0,5-tollise läbimõõduga võllile. See peaks kas vajutama või sellel peaks olema piisavalt väike tühik, et seda superliimiga täita. Kui puuritud auk on liiga väike, lihvige võlli välisläbimõõt käsitsi maha.

13. samm:

Puurige ettevaatlikult välja kaks ruudukujulist mutrit kuni 0,5 -tollise läbimõõduga aukudeni ja kontrollige, kas need sobivad tihedalt võlli külge.

Märkus. Kinnitage mutter ohvripinnale, kasutades paar kripse ja suurendage järk -järgult augu läbimõõtu mitme otsikuga, kuni on jäänud läbimõõt.5”. Ärge unustage puurit aeglaselt mutrisse sukeldada.

14. samm:

Kinnitage servosarv hammasrihma rihmarattale, nagu siin näidatud, hoides servo sarve telge rihmarattaga, nagu on näidatud joonisel 8.

15. samm:

Pange võll ja servo kokku ilma liimita ja joondage kaks hammasrihma rihmaratast, nagu on näidatud joonisel 9. Osa vardast tuleb rihmaratta vastas olevast seinast paljastada.

Märkus: Keerake servo püstikutesse, vältides kruvide surumist läbi vahtmaterjali südamiku ja keerake servosarv servo sisse. Kruvide asemel võite kasutada superliimi, kuid te ei saa seadet kergesti lahti võtta.

16. samm:

Kui võlli rihmaratas on servorattaga joondatud, libistage seibide sisemine komplekt iga seina vastu ja liimige need superliimigeeli abil võlli külge. Need hoiavad võlli joondamisest välja. Samuti liimige rihmaratas superliimi abil võlli külge. Lase liimil viis minutit taheneda.

17. samm:

Lühendage hammasrihm õigele pikkusele, umbes 7,2 tolli, ja tehke superliimgeeli abil silmus, mis ühendab võlli rihmaratta servorattaga, nagu on näidatud joonisel 10. Kõigepealt keerake rihm mõlema rihmaratta ümber ja võtke välja lõtv. Nüüd lõigake rihm kohe pärast hammaste mõlemas otsas, nii et vöö otsad jõuaksid teineteiseni. Nüüd lõigake äsja eemaldatud tükist umbes 0,5 -tolline rihm. Lõpuks viige mõlemad otsad kokku ja liimige need selle lisapikkusega rihmaga, pilt 2. Kui liim on kuivanud, asetage rihm rihmarataste ümber. See peaks olema nii tihedalt istuv, et rihma kinnitamiseks peate rihmaratta servo küljest lahti võtma. Kui see sobib, asetage see hiljem küljele.

18. samm:

Liimige peegli mall peegli tagaküljele või joonistage käsitsi keskjoon. Seejärel liimige joonena juhendina ruudukujulised mutrid superliimigeeliga peeglile. Veenduge, et peegel oleks võimeline pöörlema sirgelt ülespoole ja otse allapoole, ilma et see midagi segaks, ja seejärel liimige ruudukujulised mutrid superliimigeeliga võlli külge.

Märkus. Ruudukujuliste seibide alumine serv peaks olema joondatud malli punktiirjoonega.

19. samm:

Paigaldage viimane servo, kinnitage alumine alus lõpliku servo külge kruviga läbi servosarve ja asetage hammasrihm rihmarataste külge Heliose lõpetamiseks.

Märkus. Kui olete elektroonika ja tarkvara tööpõhimõttest aru saanud, saate allpool lugedes oma Heliose täpsust suurendada.

20. samm:

Ühendage servod, nagu näidatud, jätke toide alalisvoolu pistikust lahti. (Joonis 12)

Märkus. Ühendage 9 -voldine aku otse Arduinoga tahvli pistiku kaudu ja ühendage Arduino arvutiga USB -pordi kaudu. ÄRGE ühendage 9 -voldist akut prototüüpimisplaadiga, kuna see võib teie reaalajas kella kahjustada.

21. samm:

Laadige alla ja installige Arduino versioon 1.0.2 siit.

Märkus. See allalaadimine sisaldab Heliose juhtkoodi ja kõiki selle käitamiseks vajalikke teeke. Installimiseks laadige kaust alla ja pakkige see lahti. Arduino programm jookseb otse oma kataloogist välja, ametlikku installimist pole vaja. Arduino draiverite installimise üldiste juhiste ja juhiste saamiseks lugege siit.

Samm 22:

Käivitage Blink Arduino visand siinsete juhiste alusel. Kui olete selle lühikese visandi tööle saanud, võite olla kindel, et olete oma Arduino arvutiga korralikult ühendanud.

23. samm:

Avage juhtimisprogramm (ArduinoCode> Helios_2013), et määrata Heliostati aeg ja asukoht ning laadida programm Arduinole üles.

1) Valige, kas soovite, et Helios toimiks nagu päikesepaneel ja jälgiks päikest (seadke muutuv heliostaat = 0) või heliostaat (seadke muutuv heliostaat = 1)

a. Märkus. Soovitame kõigepealt proovida seda päikesepaneelina, veendumaks, et see liigub ootuspäraselt. Kui tundub, et üks telgedest on välja lülitatud, olete võib -olla ühe servo tagurpidi sisse pannud.

2) Pöörake Heliost õrnalt lõpuni päripäeva. Seejärel suunake kogu masin itta.

3) Sisestage oma asukoha koordinaadid.

a. Leidke asukoha koordinaadid Google'i otsingu teel. Seejärel paremklõpsake asukohta ja valige "Mis siin on?". Koordinaadid kuvatakse otsingukasti koos laius- ja pikkuskraadidega.

b. Muutke programmis laius- ja pikkuskraadi vaikeväärtused Heliose laius- ja pikkuskraadide väärtusteks.

4) Kui otsustate kasutada Heliost päikesepaneelina, jätke see samm vahele. Kui otsustate kasutada Heliost heliostaadina, sisestage Heliose sihtmärgi kõrgus ja asimuutnurk. Koordinaatsüsteem on määratletud joonisel 15.

5) Reaalaja kella seadmiseks määrake praegune aeg UTC -s ja asendage vastavad muutujad nende väärtustega sõjaväelises ajas. Seejärel kustutage märgitud koht „//”, laadige üles visand ja asendage „//” (nt 18:30 EST on 22:30 UTC. Programmis näeks see välja tund = 22, minut = 30 ja teine = 0)

a. Pärast kella seadistamist ühendage servod lahti ja käivitage kood päikesepaneeli režiimis (heliostaat = 0). Kontrollige päikese jälgija arvutatud nurki millegi sarnasega päikese asukoha kalkulaatoriga saidilt sunearthtools.com (https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php). “DAzimuth” on päikese asimuutnurk, nagu ennustas Helios, ja “dElevation” on päikese kõrguse /kõrguse nurk. Nii Heliose kui ka veebisaidi ennustused peaksid nõustuma umbes viie kraadi piires. Kõik lahknevused selles vahemikus on pärast üleslaaditud aja möödumist mõne minuti võrra ja põhjustavad Heliose käitumises märkamatut muutust.

b. Kui Heliose ennustus päikese asukoha kohta on täpne, siis asendage “//”, et kommenteerida kella seadistavat koodi. Reaalajas kella tuleb seadistada vaid üks kord, seega ei pea seda uute visandite üleslaadimisel ega sihtmärkide muutmisel värskendama.

6) Eemaldage Arduino USB ja toide ning ühendage servomootorid uuesti.

24. samm:

Kui Helios oli õigesti kokku pandud, peaks see suunama teie käsutatud sihtmärgi poole ja hoidma päikese peegelduse paigal, kui Arduinole taas voolu rakendatakse. Helios parandab päikese peegeldust igal määral. See tähendab, et päikesekiirgus nihkub seni, kuni päike on ühe kraadi võrra liikunud, sel hetkel liigub Helios peegeldust korrigeerima. Kui olete programmi toimimisest aru saanud, võiksite koostevigade kompenseerimiseks mängida muutujatega „offset_Elv” (Elevation) ja „offset_Az” (Azimuth). Need muutujad juhivad Heliose koordinaatsüsteemi orientatsiooni.

25. samm: linkide ostmine

Foamcore: https://www.amazon.com/Elmers-Acid-Free-Boards-16-Inch-902015/dp/B003NS4HQY/ref=sr_1_4?s=office-products&ie=UTF8&qid=1340998492&sr=1-4&keywords=20x30+ vaht+tuum

Varras: https://www.mcmaster.com/#cast-acrylic/=i6zw7m (osa number: 8528K32)

Karbilõikur:

Servo:

Lint: https://www.amazon.com/Henkel-00-20843-4-Inch---500-Inch-Invisible/dp/B000NHZ3IY/ref=sr_1_1?s=hi&ie=UTF8&qid=1340619520&sr=1-1&keywords= nähtamatu+lint

Mallid: printige leheküljed selle dokumendi lõpus. Paberit saab osta Internetist:

Ruutmutter: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-square-nuts/=hflvij (Osa number: 98694A125)

Superliim:

Superliimigeel: https://www.amazon.com/Krazy-Glue-KG86648R-Instant-0-07-Ounce/dp/B000H5SFNW/ref=sr_1_4?ie=UTF8&qid=1340863003&sr=8-4&keywords=all+purpose+ kiir+krazy+liim

Sirge serv:

Power Drill:

Kruvid: https://www.mcmaster.com/#machine-swrew-fasteners/=mumsm1 (osa number: 90272A115)

Pähklid: https://www.mcmaster.com/#hex-nuts/=mums50 (Osa number: 90480A005)

Peegel: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3571/=i705h8 (osa number: 1518T18)

Kruvikeerajate komplekt:

2 hammasrihma rihmarattaid: https://sdp-si.com/eStore/Direct.asp?GroupID=218 (Osa number: A 6M16-040DF25)

Hammasrihm: https://www.mcmaster.com/#timing-belts/=i723l2 (osa number: 7887K82)

Puurid

Seibid: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3226/=hzc366 (osa number: 95630A246)

Suured käepidemed:

Küüned: https://www.mcmaster.com/#standard-nails/=i708x6 (osa number: 97850A228)

Arduino komplekt:

Reaalajas kella moodul:

Toiteallikas:

Aku:

Takistid:

26. samm: viidatud teosed

4 fotot. (2112, 07 07). 3D kompassi navigeerimine. Välja otsitud 6. juunil 2013 saidilt 4photos:

Commons, C. (2010, 1. jaanuar). Reaalajas kella moodul. Laaditud 28. mail 2013 saidilt Sparkfun:

Commons, C. (2011, 1. jaanuar). DC tünnipistiku adapter - ühildub leivaplaadiga. Välja otsitud 28. mail 2013 saidilt Sparkfun:

Commons, C. (2013, 16. mai). Etherneti raamatukogu. Välja otsitud 28. mail 2013 Arduinost:

ElmarM. (2013, 24. märts). Kummitatud nukk. Laaditud 28. mail 2013 juhenditest: https://www.instructables.com/id/Now-the-fun-part-create-a-creepy-story-to-go-wit/step17/Arduino-and-Breadboard -seadistamine/

Gaze, M. (nd). SAMMUD. Laaditud 28. mail 2013 saidilt kennyviper:

sonlineshop. (2012, 1. jaanuar). Takisti 2,2K oom. Välja otsitud 28. mail 2013 aadressilt

Samm: aitäh toetuse eest !

Soovime avaldada suurt tänu Alexander Mitsosele, meie toetavale nõunikule ja kõigile inimestele, kes meid selle projekti vältel toetasid:

• Whitney Meriwether
• Benjamin Bangsberg
• Walter Bryan
• Radha Krishna Gorle
• Matthew Miller
• Katharina Wilkins
• Garratt Gallagher
• Rachel Nottelling
• Randall Heath
• Paul Shoemaker
• Bruce Bock
• Robert Davy
• Nick Bolitho
• Nick Bergeron
• Paul inglise keel
• Aleksander Mitsos
• Matt C.
• William Bryce
• Nilton Lessa
• Emerson Yearwood
• Jost Jahn
• Carl Mehed
• Nina
• Michael ja Liz
• Walter Lickteig
• Andrew Heine
• Rikas Ramsland
• Bryan Miller
• Netia McCray
• Roberto Melendez

Tehnikavõistluse teine koht

Teine koht Epilogi väljakutses VI