DIY Solar Tracker: 27 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Inleiding

Ons streef daarna om jong studente bekend te stel aan ingenieurswese en hulle te leer oor sonenergie; deur hulle 'n Helios te laat bou as deel van hul kurrikulum. Daar is 'n poging in die ingenieurswese om energieopwekking weg te dryf van die gebruik van fossielbrandstowwe en na groener alternatiewe. Een opsie vir groener energie is om 'n toestel te gebruik wat 'n heliostaat genoem word, wat 'n spieël gebruik om die son se lig deur die dag op 'n teiken te rig. So 'n toestel kan vir baie toepassings gebruik word, van die konsentrasie van sonenergie op die hittereservoir van 'n kragsentrale tot die verligting van gebiede wat deur die son geblokkeer is.

Benewens die aantal gebruike van hierdie tegnologie, is daar ook 'n uiteenlopende reeks strukture wat ontwerp is om sonopsporing moontlik te maak. Die fisiese struktuur van Helios se ontwerp, net soos met ander heliostaatontwerpe, funksioneer om 'n spieël op twee beheerbare asse te monteer. Die meganisme sal die son opspoor deur 'n program te gebruik om die ligging van die ster op die dag te bereken, gebaseer op die globale posisie van die Helios. 'N Arduino-mikrobeheerder word gebruik om die program uit te voer en die twee servomotors te beheer.

Ontwerpoorwegings

Om te verseker dat hierdie projek wyd versprei word, is daar baie moeite gedoen om die Helios te ontwerp wat met algemene gereedskap en goedkoop materiaal gebou moet word. Die eerste ontwerpkeuse was om die bak amper heeltemal uit skuimkern te bou, wat stewig, bekostigbaar, maklik verkrygbaar en maklik om te sny is. Vir maksimum sterkte en styfheid is ook gesorg dat die liggaam so ontwerp is dat al die skuimonderdele spanning of druk het. Dit is gedoen om voordeel te trek uit die sterkte van die skuimkern in spanning en druk, en omdat die gom wat gebruik is, meer effektief is om 'n las in spanning te ondersteun as om te buig. Boonop word die as wat aan die spieël geheg is, aangedryf deur 'n tandriem, wat 'n klein uitlynfout tussen die motor en die spieël moontlik maak, die servomotore is binne 1 graad akkuraat en die platform loop op die open source Arduino platform. Hierdie ontwerpkeuses, tesame met 'n paar ander oorwegings, maak van die ontwerp 'n duursame en bekostigbare, opvoedkundige hulpmiddel.

Ons open-source belofte

Die doel van Helios is om ingenieursopleiding te bevorder. Omdat dit ons hooffokus is, is ons werk onder die GNU FDL -lisensie gelisensieer. Gebruikers het volle regte om te reproduseer en te verbeter op wat ons gedoen het, solank hulle dit onder dieselfde lisensie doen. Ons hoop dat gebruikers die ontwerp sal verbeter en Helios sal ontwikkel tot 'n meer effektiewe leermiddel.

Epilog Challenge VIAn Epilog Zing 16 Laser sou my toelaat om projekte van hoër gehalte te voltooi, en die groter impak wat ek op hulle het, te verhoog. Interessante grootskaalse dinge op te bou en in die algemeen meer effektief te knoei. Met 'n Epliog -laser sou ek ook meer interessante dinge kon bou en meer gawe instruksies kon skryf, soos hierdie oor 'n kajak wat ek opgeknap het. My volgende doelwit is om 'n kajak te bou van lasergesnyde laaghout wat versterk is met koolstofvesel of glasvesel, asook 'n kartonbranderplank wat in strukturele vesel toegedraai is.

Ek het ook hierdie instruksies ingeskryf in die Tech en die Teach It wedstryde. As jy hierdie pos geniet het, stem asb!

Stap 1: Inhoudsopgawe

INHOUDSOPGAWE:

• Inleiding: DIY Solar Tracker
• INHOUDSOPGAWE
• Gereedskap en materiaalbrief
• Stap 1-16 Hardeware-samestelling
• Stap 17-22 Elektroniese vergadering
• Aankoopskakels
• Werke aangehaal
• Dankie vir jou ondersteuning!!!

Stap 2: Gereedskap en materiaalbrief

Al hierdie gereedskap kan by plaaslike winkels of op die skakels in die verwysingsafdeling gekoop word. Die totale koste van hierdie materiaal is ongeveer $ 80, as hulle almal aanlyn op die gegewe skakels gekoop word.

BOM

• Kragboor
• Boorpunte (.1258”,.18” en.5”deursnee)
• Skroewedraaierstel
• Reguit kant
• Boksnyer
• Groot ondergrepe
• 2 skuimkernvelle (20 "X 30", ~.2in dik)
• 9.5 "Long by 1/2" Diameter Rod
• Vierkantige moer (7/16”-14 draadgrootte, 3/8” dik)
• Vigor VS-2A Servo (39,2 g/5 kg/0,17 sek.)
• Band
• Distributieriemskyfies (2), 1”OD
• Wassers
• Krazy Glue
• Tandriem 10"
• Sjablone (lêers aangeheg)
• Spieëlde akrielblad (6 "X 6")
• Krazy Glue Gel
• 8 masjienskroewe (4-40, 25 mm lank)
• 8 neute (4-40)
• 1,5 "lang naels
• Starter Kit vir Arduino Uno
• Real -time klokmodule
• Muuradapter kragtoevoer (5VDC 1A)
• 9V battery
• 3.3 KOhm Weerstand (2)

Stap 3:

Druk die sjablone in die aangehegte lêer af.

Let wel: dit moet op volle skaal gedruk word. Vergelyk die afdrukke met die PDF's om te verseker dat u drukker nie die skaal verander het nie.

Stap 4:

Bevestig die sjablone aan die plakkaatbord soos in Figuur 1 getoon, en boor die.18 duim en.5 duim gate met die middellyne as riglyne.

Let wel: Boor eers die.5 duim gate met die.18 duim boorpunt vir groter akkuraatheid.

Stap 5:

Sny die afsonderlike komponente met 'n skerp boksnyer uit.

Opmerking: sny die skuimkern met veelvuldige passe van die doosnyer, dit sal 'n baie skoner snit tot gevolg hê. Moenie probeer om die hele vel in een keer deur te sny nie.

Stap 6:

Plak die ooreenstemmende uitsparings aanmekaar, soos in figuur 2 getoon, met behulp van die supergom. U moet deur die uitsparings kan kyk en sien dat al die gate in lyn is, dat die basis van dele 1 en 2 plat moet wees en dat een sjabloon op deel 3 na buite wys.

Nota: Nadat u gom op een oppervlak aangebring het, verbind die dele en druk dit 30 sekondes saam. Laat die gom dan vir vyf minute stol.

Stap 7:

Plak dele 1, 2 en 3 saam met die superlijm gel, soos in figuur 3. getoon. dat die sjabloon op die basis na onder/uit is. Laat die gom vir vyf minute stol. Nadat die gom vas is, steek 3 spykers deur die basis en in elk van die staanders vir ekstra ondersteuning.

Stap 8:

Sny die boonste laag van albei dwarsbalke deur en steek dit in die Helios soos aangedui in figuur 4. Dien supergom gel toe op gewrigte tussen die dwarsbalke en die mure van die Helios, en die oppervlak wat tussen die twee dwarsbalke gedeel word, soos aangedui in blou. Laat die gom vir vyf minute stol.

Stap 9:

Plaas 'n stuk band langs die snitte, soos in figuur 5 getoon.

Stap 10:

Plak die afstandhouer op die basis vas deur dit in lyn te bring met die sjabloon soos in figuur 6 getoon, en laat die gom vir vyf minute stol.

Stap 11:

Sentreer die grootste servohoring op die onderkant en maak dit vas met die superlijm, soos getoon in figuur 7. Laat die gom vir vyf minute stol.

Stap 12:

Boor een van die tandriem-katrolle uit tot 'n 0,5 cm-deursnee met behulp van die 0,5-duim-boorpunt en kyk of dit op die as-5-deursnee-as pas. Dit moet óf ingedruk word, óf 'n gaping wat klein genoeg is om met supergom gevul te word. As die boorgat te klein is, skuur die buitedeursnee van die as met die hand af.

Stap 13:

Boor twee vierkantige moere versigtig tot gate met 'n deursnee van 5 cm en kyk of dit stewig op die as pas.

Let wel: Klem die moer vas op 'n offeroppervlak, met 'n paar skroefgrepe, en verhoog die deursnee van die gat geleidelik met veelvuldige bisse totdat 'n gat van 0,5 deursnee oor is. Onthou om die boorpunt stadig in die moer te steek.

Stap 14:

Bevestig 'n servohoring aan die katrol, soos hier getoon, en wees versigtig om die as van die servohoring met die katrol te sentreer, soos in figuur 8 getoon.

Stap 15:

Monteer die as en servo sonder gom en pas die twee katrolriemskyfies in lyn soos in Figuur 9. Sommige van die staaf moet van die muur teenoor die katrol blootgestel word.

Let wel: Skroef die servo in die staanders vas, wees versigtig om nie die skroewe deur die skuimkern te dwing nie, en skroef die servohoring in die servo vas. U kan supergom gebruik in plaas van skroewe, maar u kan die eenheid nie maklik uitmekaar haal nie.

Stap 16:

Sodra die katrol van die as in lyn is met die katrol van die servo, skuif die binneste stel ringe teen elke muur en plak dit met die supergom -gel op die as vas. Dit sal voorkom dat die as uit die belyning gly. Plak ook die katrol met die supergom aan die as vas. Laat die gom vir vyf minute stol.

Stap 17:

Verkort die tydsriem tot die regte lengte, ongeveer 7,2 duim, en gebruik die superlijmgel om 'n lus te maak wat die as se katrol met die katrol van die servo verbind, soos in figuur 10. Wikkel eers die band om albei katrolle en haal die slap. Sny nou die gordel net na die tande aan albei kante, die punte van die gordel om mekaar net te bereik. Sny nou ongeveer 0,5 cm gordel uit die stuk wat u pas verwyder het. Bring laastens die ente bymekaar en plak dit met die ekstra lengte band, prent 2. Nadat die gom droog is, plaas die gordel om die katrolle. Dit moet so styf pas dat jy die katrol van die servo moet losmaak om die gordel aan te pas. As dit pas, plaas dit aan die kant vir later.

Stap 18:

Plak die spieëlvorm op die agterkant van die spieël vas, of trek die middellyn met die hand. Plak dan die vierkantige moere met die supergomgel met die lyn as 'n gids. Maak seker dat die spieël 180 grade kan draai van reguit na regs na regs afwaarts sonder om iets in te meng, en plak dan die vierkantige moere vas met die superlijm gel op die as.

Let wel: die onderkant van die vierkantige ringe moet in lyn wees met die stippellyn op die sjabloon.

Stap 19:

Installeer die finale servo, bevestig die onderste basis aan die finale servo met 'n skroef deur die servohoring en plaas die tandriem op die katrolle om die Helios te voltooi.

Opmerking: sodra u verstaan hoe die elektronika en sagteware werk, kan u u Helios aanpas om die akkuraatheid daarvan te verhoog deur hieronder te lees.

Stap 20:

Koppel die servo's soos aangedui, en laat die krag los van die DC -aansluiting. (Figuur 12)

Let wel: Koppel die 9 volt -battery direk aan die Arduino deur die aansluiting op die bord en koppel die Arduino via u USB -poort aan u rekenaar. MOENIE die 9 volt -battery op die prototipe -bord aansluit nie, aangesien dit u real -time horlosie kan beskadig.

Stap 21:

Laai Arduino weergawe 1.0.2 hier af en installeer dit.

Nota: hierdie aflaai bevat die Helios -beheerkode en al die biblioteke wat u benodig om dit te laat loop. Laai die gids af en pak dit uit om dit te installeer. Die Arduino -program loop direk uit sy gids, geen formele installasie is nodig nie. Lees die algemene installasie -aanwysings en aanwysings oor hoe om bestuurders vir u Arduino te installeer.

Stap 22:

Begin die Blink Arduino Sketch volgens die aanwysings hier. Sodra u hierdie kort skets aan die werk gekry het, kan u seker wees dat u u Arduino behoorlik aan u rekenaar gekoppel het.

Stap 23:

Maak die beheerprogram oop (ArduinoCode> Helios_2013) om die tyd en ligging van die Heliostat in te stel en om die program op die Arduino op te laai.

1) Kies of u wil hê dat Helios soos 'n sonpaneel moet optree en die son kan volg (stel die veranderlike heliostaat = 0) of 'n heliostaat (stel die veranderlike heliostaat = 1 in)

a. Opmerking: ons stel voor dat u dit eers as 'n sonpaneel probeer om seker te maak dat dit beweeg soos u verwag. As dit lyk asof een van die as af is, het u moontlik een van die servo's agteruit ingesit.

2) Draai Helios saggies heeltemal met die kloksgewys om. Wys dan die hele masjien oos.

3) Voer die koördinate van u ligging in.

a. Vind die koördinate van 'n ligging deur Google in die adres te soek. Klik dan met die rechtermuisknop op die ligging en kies "Wat is hier?". Die koördinate verskyn in die soekkassie, met breedtegraad en lengte.

b. Verander die standaard breedte- en lengtegraadwaardes in die program na die breedtegraad- en lengtegraadwaardes van Helios.

4) As u besluit om Helios as 'n sonpaneel te gebruik, slaan hierdie stap oor. As u kies om Helios as 'n heliostaat te gebruik, voer dan die hoogte- en azimuthoek van Helios se teiken in. Die koördinaatstelsel word in Figuur 15 gedefinieer.

5) Om die Real Time Clock in te stel, bepaal die huidige tyd in UTC en vervang die ooreenstemmende veranderlikes met hierdie waardes, in militêre tyd. Vee dan die "//" uit waar dit aangedui is, laai die skets op en vervang die "//" (bv. 18:30 EST is 22:30 UTC. In die program sal dit lyk soos uur = 22, minuut = 30, en tweede = 0)

a. Nadat die horlosie ingestel is, ontkoppel die servo's en voer die kode uit in die "sonpaneel" -modus (heliostat = 0). Verifieer die berekende hoeke van die sonopsporing met iets soos die sakposisie -sakrekenaar van sunearthtools.com (https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php). "DAzimuth" is die Azimut -hoek van die son soos voorspel deur Helios en "dElevation" is die hoogte- /hoogtehoek van die son. Beide Helios en die webwerf se voorspellings moet binne ongeveer vyf grade ooreenstem. Enige afwyking binne hierdie omvang is dat die opgelaaide tyd met 'n paar minute afgeskakel word en 'n onopvallende verandering in die gedrag van Helios kan veroorsaak.

b. Sodra Helios se voorspelling vir die ligging van die son akkuraat is, vervang dan die '//' om kommentaar te lewer op die kode wat die klok stel. Die intydse klok hoef slegs een keer ingestel te word, dus dit hoef nie bygewerk te word terwyl u nuwe sketse oplaai of teikens verander nie.

6) Verwyder die USB en die krag van die Arduino en koppel die servomotors weer aan.

Stap 24:

As Helios korrek gemonteer is, moet dit na die teiken wys wat u beveel en die weerkaatsing van die son daar stilstaan wanneer die Arduino weer krag toegedien word. Helios sal die son se weerkaatsing elke graad regstel. Dit beteken dat die son se weerkaatsing sal verskuif totdat die son een graad beweeg het, op hierdie punt sal Helios beweeg om die weerkaatsing reg te stel. As u eers verstaan hoe die program werk, wil u moontlik speel met die veranderlikes "offset_Elv" (Elevation) en "offset_Az" (Azimuth) om te kompenseer vir 'n monteerfout. Hierdie veranderlikes beheer die oriëntasie van Helios se koördinaatstelsel.

Stap 25: Aankoopskakels

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+ skuim+kern

Stang: https://www.mcmaster.com/#cast-acryl/=i6zw7m (onderdeelnommer: 8528K32)

Box cutter:

Servo:

Band: 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= onsigbaar+band

Sjablone: Druk die bladsye aan die einde van hierdie dokument af. Papier kan aanlyn gekoop word by:

Vierkantige moer: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-square-nuts/=hflvij (onderdeelnommer: 98694A125)

Supergom:

Super gomgel: 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+doel+ kits+krazy+gom

Straight Edge:

Kragboor:

Skroewe: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-fasteners/=mumsm1 (onderdeelnommer: 90272A115)

Neute: https://www.mcmaster.com/#hex-nuts/=mums50 (onderdeelnommer: 90480A005)

Spieël: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3571/=i705h8 (onderdeelnommer: 1518T18)

Skroewedraaierstel:

2 distributieriemskyfies: https://sdp-si.com/eStore/Direct.asp?GroupID=218 (onderdeelnommer: A 6M16-040DF25)

Tandriem: https://www.mcmaster.com/#timing-belts/=i723l2 (onderdeelnommer: 7887K82)

Boorpunte:

Ringe: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3226/=hzc366 (onderdeelnommer: 95630A246)

Groot ondergrepe:

Spykers: https://www.mcmaster.com/#standard-nails/=i708x6 (onderdeelnommer: 97850A228)

Arduino Kit:

Real -time klokmodule:

Kragtoevoer:

Battery:

Weerstande:

Stap 26: Werke aangehaal

4 foto's. (2112, 07 07). 3D kompas navigasie. Ontsluit 6 Junie 2013 van 4 foto's:

Commons, C. (2010, 1 Januarie). Real -time klokmodule. Ontsluit 28 Mei 2013 van Sparkfun:

Commons, C. (2011, 1 Januarie). DC Barrel Jack Adapter - versoenbaar met broodbord. Ontsluit 28 Mei 2013 van Sparkfun:

Commons, C. (2013, 16 Mei). Ethernet -biblioteek. Ontsluit 28 Mei 2013 van Arduino:

ElmarM. (2013, 24 Maart). Haunted Doll. Ontvang op 28 Mei 2013 van instruksies: https://www.instructables.com/id/Now-the-fun-part-create-a-creepy-story-to-go-wit/step17/Arduino-and-Breadboard -stel op/

Gaze, M. (n.d.). STAPPE. Ontsluit 28 Mei 2013 van kennyviper:

sonlineshop. (2012, 1 Januarie). Weerstand 2.2K Ohm. Ontsluit 28 Mei 2013 van

Stap 27: Dankie vir u ondersteuning !

Ons wil baie dankie sê aan Alexander Mitsos, ons ondersteunende adviseur, en al die mense wat ons gedurende hierdie projek ondersteun het:

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

Naaswenner in die tegniese wedstryd

Naaswenner in die Epilog Challenge VI