DIY Solar Tracker: 27 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Tanıtım

Genç öğrencileri mühendislikle tanıştırmayı ve onlara güneş enerjisini öğretmeyi; müfredatlarının bir parçası olarak bir Helios inşa etmelerini sağlayarak. Mühendislikte enerji üretimini fosil yakıtların kullanımından uzaklaştırmak ve daha yeşil alternatiflere doğru itmek için bir çaba var. Daha yeşil enerji için bir seçenek, gün boyunca güneş ışığını bir hedefe yönlendirmek için bir ayna kullanan heliostat adı verilen bir cihaz kullanmaktır. Böyle bir cihaz, güneş enerjisinin bir enerji santralinin ısı rezervuarına yoğunlaştırılmasından güneşten korunan alanların aydınlatılmasına kadar birçok uygulama için kullanılabilir.

Bu teknolojinin kullanım sayısına ek olarak, güneş takibini sağlamak için tasarlanmış çok çeşitli yapılar da vardır. Helios'un tasarımının fiziksel yapısı, diğer heliostat tasarımlarında olduğu gibi, kontrol edilebilir iki eksene bir ayna monte etme işlevi görür. Mekanizma, yıldızın o gün düşünülen gökyüzündeki yerini Helios'un küresel konumuna göre hesaplayan bir program kullanarak güneşi takip edecek. Programı çalıştırmak ve iki servo motoru kontrol etmek için bir Arduino mikro denetleyicisi kullanılacaktır.

Tasarım Hususları

Bu projenin geniş çapta yayılmasını sağlamak için, ortak araçlar ve ucuz malzemelerle inşa edilecek Helios'u tasarlamak için büyük çaba sarf edildi. İlk tasarım tercihi, gövdeyi neredeyse tamamen sert, uygun fiyatlı, elde edilmesi ve kesilmesi kolay olan köpük çekirdekten inşa etmekti. Ayrıca, maksimum güç ve sertlik için, gövdenin, tüm köpük parçalarının gerilim veya basınç altında olacağı şekilde tasarlanmasına özen gösterildi. Bu, köpük göbeğin gerilim ve sıkıştırmadaki gücünden yararlanmak için yapıldı ve kullanılan yapıştırıcı, bir yükü bükmeden ziyade çekmede desteklemede daha etkili olduğu için yapıldı. Ek olarak, aynaya bağlı şaft, motor ve ayna arasında küçük bir hizalama hatasına izin veren bir triger kayışı ile çalıştırılır, servo motorlar 1 dereceye kadar doğrudur ve platform açık kaynaklı Arduino üzerinde çalışır. platform. Bu tasarım seçenekleri, diğer birkaç hususla birlikte, sunulan tasarımı dayanıklı ve uygun maliyetli bir eğitim aracı haline getiriyor.

Açık kaynak sözümüz

Helios'un amacı mühendislik eğitimini teşvik etmektir. Ana odak noktamız bu olduğu için çalışmalarımız GNU FDL lisansı altında lisanslanmıştır. Kullanıcılar, aynı lisans altında yapmaya devam ettikleri sürece, yaptığımız şeyi çoğaltma ve iyileştirme konusunda tam haklara sahiptir. Kullanıcıların tasarımı iyileştireceğini ve Helios'u daha etkili bir öğrenme aracına dönüştürmeye devam edeceğini umuyoruz.

Epilog Mücadelesi VIAn Epilog Zing 16 Laser, daha yüksek kaliteli projeleri tamamlamama ve onlarla sahip olduğum etki miktarını artırmama, ilginç büyük ölçekli şeyler inşa etmeme ve genel olarak daha etkili bir şekilde tamir etmeme izin verecekti. Bir Epliog Lazer ayrıca daha ilginç şeyler inşa etmeme ve yenilediğim bir Kayıkla ilgili bu gibi daha havalı Talimatlar yazmama izin verirdi. Bir sonraki hedefim, karbon fiber veya cam fiber ile güçlendirilmiş lazerle kesilmiş kontrplaktan ve yapısal fibere sarılmış bir karton sörf tahtasından bir kano yapmak.

Bu talimata Tech ve Teach It yarışmalarına da katıldım. Bu gönderiyi beğendiyseniz, lütfen oy verin!

Adım 1: İçindekiler

İçindekiler:

• Giriş: DIY Güneş İzleyici
• İçindekiler
• Araçlar ve Malzeme Listesi
• Adım 1-16 Donanım Montajı
• Adım 17-22 Elektronik Montaj
• Satın Alma Bağlantıları
• Alıntılanan Eserler
• Desteğin için teşekkürler!!!

Adım 2: Araçlar ve Malzeme Listesi

Bu araçların tümü yerel mağazalardan veya referans bölümündeki bağlantılardan satın alınabilir. Bu malzemelerin toplam maliyeti, tümü verilen bağlantılardan çevrimiçi olarak satın alınırsa yaklaşık 80 $ 'dır.

malzeme listesi

• Elektrikli Matkap
• Matkap Uçları (.1258”,.18” ve.5” Çapı)
• Tornavida Seti
• Düz Kenar
• Kutu kesici
• Büyük Mengene Sapları
• 2 Köpük Çekirdek Levha (20” X 30”, ~.2in kalınlığında)
• 9.5” Uzun ve 1/2” Çaplı Çubuk
• Kare Somun (7/16” -14 Diş Boyutu, 3/8” Kalın)
• Vigor VS-2A Servo (39.2g/5kg/0.17 sn)
• Kaset
• Triger Kayışı Kasnakları (2), 1” OD
• Yıkayıcılar
• çılgın yapıştırıcı
• Triger Kayışı 10"
• Şablonlar (Dosyalar ekli)
• Aynalı Akrilik Levha (6” X 6”)
• Çılgın Tutkal Jel
• 8 Makine Vidası (4-40, 25 mm uzunluğunda)
• 8 Kuruyemiş (4-40)
• 1.5 "uzun Çiviler
• Arduino Uno için Başlangıç Kiti
• Gerçek Zamanlı Saat Modülü
• Duvar Adaptörü Güç Kaynağı (5VDC 1A)
• 9V pil
• 3.3 KOhm Direnç (2)

Aşama 3:

Ekli dosyadaki şablonları yazdırın.

Not: Bunlar tam ölçekli olarak basılmalıdır. Yazıcınızın ölçeği değiştirmediğinden emin olmak için çıktıları PDF'lerle karşılaştırın.

4. Adım:

Şablonları Şekil 1'de gösterildiği gibi poster panosuna sabitleyin ve merkez çizgileri kılavuz olarak kullanarak 0,18 inç ve 0,5 inç delikler açın.

Not: Daha fazla doğruluk için önce 0,5 inçlik delikleri 0,18 inçlik matkap ucuyla delin.

Adım 5:

Keskin bir kutu kesici ile tek tek bileşenleri kesin.

Not: Köpük göbeği kutu kesicinin birden çok geçişiyle kesin, bu çok daha temiz bir kesim sağlar. Tüm sayfayı tek geçişte kesmeye çalışmayın.

6. Adım:

Süper yapıştırıcı kullanarak, eşleşen kesikleri Şekil 2'de gösterildiği gibi birbirine yapıştırın. Kesiklere bakabilmeli ve tüm deliklerin hizalı olduğunu, parça 1 ve 2'nin tabanının düz olduğunu ve parça 3'teki bir şablonun dışarı baktığını görebilmelisiniz.

Not: Bir yüzeye yapıştırıcı sürdükten sonra parçaları birleştirin ve 30 saniye boyunca birbirine bastırın. Ardından, yapıştırıcının beş dakika ayarlanmasına izin verin.

7. Adım:

Süper yapıştırıcı jeli kullanarak, 1, 2 ve 3 numaralı parçaları Şekil 3'te gösterildiği gibi birbirine yapıştırın. Parçaların, 0,5” çapındaki deliklerin tabanın kısa olarak etiketlenen bölümüne en yakın olacak şekilde yerleştirildiğinden emin olun. tabandaki şablonun aşağı/dışarı dönük olması. Tutkalın beş dakika ayarlanmasına izin verin. Yapıştırıcı kuruduktan sonra, ilave destek için tabandan ve her bir dikmeye 3 çivi sokun.

Adım 8:

Her iki çapraz kirişin üst tabakasını kesin ve bunları Şekil 4'te gösterildiği gibi Helios'a yerleştirin. Çapraz kirişler ile Helios'un duvarları arasındaki bağlantılara ve iki çapraz kiriş arasında paylaşılan yüzeye aşağıda gösterildiği gibi süper yapıştırıcı jel uygulayın. Mavi. Tutkalın beş dakika ayarlanmasına izin verin.

9. Adım:

Şekil 5'te gösterildiği gibi kesikler boyunca bir parça bant yerleştirin.

Adım 10:

Şekil 6'da gösterildiği gibi şablonla hizalayarak ara parçayı tabana süper yapıştırın ve yapıştırıcının beş dakika kurumasını bekleyin.

Adım 11:

En büyük servo kornayı alt tabana ortalayın ve Şekil 7'de gösterildiği gibi süper yapıştırıcı ile sabitleyin. Tutkalın beş dakika kurumasını bekleyin.

Adım 1/2:

0,5 inçlik matkap ucunu kullanarak triger kayışı kasnaklarından birini 0,5 inç çapında bir deliğe delin ve 0,5 inç çapındaki mile oturduğunu kontrol edin. Ya bastırmalı ya da süper yapıştırıcıyla dolduracak kadar küçük bir boşluk bırakmalıdır. Delinmiş delik çok küçükse, şaftın dış çapını elle zımparalayın.

Adım 13:

İki kare somunu 0,5” çapında deliklere dikkatlice delin ve mile tam olarak oturduklarını kontrol edin.

Not: Somunu, bir çift mengene kulbu ile feda edilebilir bir yüzeye kelepçeleyin ve 0,5” çapında bir delik kalana kadar birden fazla uçla deliğin çapını kademeli olarak artırın. Matkap ucunu yavaşça somuna batırmayı unutmayın.

Adım 14:

Servo kornanın eksenini Şekil 8'de gösterildiği gibi kasnağın ekseniyle ortalamaya dikkat ederek, burada gösterildiği gibi triger kayışı kasnağına bir servo korna takın.

Adım 15:

Şaftı ve servoyu yapıştırıcı kullanmadan birleştirin ve iki triger kayışı kasnağını Şekil 9'da gösterildiği gibi hizalayın. Çubuğun bir kısmı kasnağın karşısındaki duvardan açıkta kalmalıdır.

Not: Vidaları köpük göbeğe zorlamamaya dikkat ederek servoyu dikmelere vidalayın ve servo kornasını servoya vidalayın. Vida yerine süper yapıştırıcı kullanabilirsiniz, ancak üniteyi kolayca sökemezsiniz.

16. Adım:

Şaftın kasnağı servonun kasnağı ile hizalandığında, iç rondela setini her bir duvara doğru kaydırın ve süper yapıştırıcı jel kullanarak mile yapıştırın. Milin hizadan kaymasını önleyecekler. Ayrıca, süper yapıştırıcı kullanarak kasnağı mile yapıştırın. Tutkalın beş dakika ayarlanmasına izin verin.

Adım 17:

Triger kayışını doğru uzunluğa, yaklaşık 7,2 inç kısaltın ve süper yapıştırıcı jeli kullanarak milin kasnağını servonun kasnağına bağlayan bir halka oluşturmak için Şekil 10'da görüldüğü gibi. Önce kayışı her iki kasnağın etrafına sarın ve dışarı çıkarın. gevşek. Şimdi, her iki uçtaki dişlerden hemen sonra kayışı kesin, kayışın uçları birbirine ulaşacak şekilde. Şimdi çıkardığınız parçadan yaklaşık 0,5 inçlik kayış kesin. Son olarak, her iki ucu bir araya getirin ve bu ekstra uzunluktaki kayışla yapıştırın, resim 2. Tutkal kuruduktan sonra kayışı kasnakların etrafına yerleştirin. O kadar sıkı bir şekilde oturmalıdır ki, kayışı takmak için kasnağı servodan ayırmanız gerekecektir. Eğer uyuyorsa, daha sonra kullanmak üzere kenara koyun.

18. Adım:

Ayna şablonunu aynanın arkasına yapıştırın veya orta çizgiyi elle çizin. Ardından, çizgiyi kılavuz olarak kullanarak kare somunları süper yapıştırıcı jel ile aynaya yapıştırın. Aynanın hiçbir şeye müdahale etmeden dümdüz yukarıya bakacak şekilde dümdüz aşağı bakacak şekilde 180 derece dönebildiğinden emin olun ve ardından kare somunları süper yapıştırıcı jel ile mile yapıştırın.

Not: Kare pulların alt kenarı, şablondaki noktalı çizgi ile hizalanmalıdır.

Adım 19:

Son servoyu takın, alt tabanı servo kornadan bir vidayla son servoya sabitleyin ve Helios'u tamamlamak için triger kayışını kasnaklara yerleştirin.

Not: Elektronik ve yazılımın nasıl çalıştığını anladıktan sonra, aşağıdakileri okuyarak Helios'unuzu doğruluğunu artıracak şekilde ayarlayabilirsiniz.

Adım 20:

Servoları gösterildiği gibi bağlayın, gücü DC jakından ayırın. (Şekil 12)

Not: 9 voltluk pili kart üzerindeki jak aracılığıyla doğrudan Arduino'ya bağlayın ve Arduino'yu USB bağlantı noktası üzerinden bilgisayarınıza bağlayın. Gerçek zamanlı saatinize zarar verebileceğinden, 9 voltluk pili prototipleme panosuna BAĞLAMAYIN.

Adım 21:

Arduino Sürüm 1.0.2'yi buradan indirin ve kurun.

Not: Bu indirme, Helios kontrol kodunu ve onu çalıştırmak için ihtiyaç duyacağınız tüm kitaplıkları içerir. Yüklemek için klasörü indirin ve sıkıştırmasını açın. Arduino programı doğrudan kendi dizininden çalışır, resmi bir kurulum gerekmez. Arduino'nuz için sürücülerin nasıl kurulacağına ilişkin genel kurulum yönergeleri ve yönergeler için buraya gidin.

Adım 22:

Blink Arduino Sketch'i buradaki yönergelere göre çalıştırın. Bu kısa taslağı çalıştırdıktan sonra, Arduino'nuzu bilgisayarınıza doğru şekilde bağladığınızdan emin olabilirsiniz.

23. Adım:

Heliostat'ın zamanını ve yerini ayarlamak ve programı Arduino'ya yüklemek için kontrol programını (ArduinoCode >Helios_2013) açın.

1) Helios'un bir güneş paneli gibi davranmasını ve güneşi izlemesini mi (heliostat=0 değişkenini ayarlayın) yoksa bir heliostat değişkenini mi (heliostat=1 değişkenini ayarlayın) istediğinizi seçin.

a. Not: Beklediğiniz gibi hareket ettiğinden emin olmak için önce bir güneş paneli olarak denemenizi öneririz. Eksenlerden biri kapalı görünüyorsa, servolardan birini ters takmış olabilirsiniz.

2) Helios'u yavaşça sonuna kadar saat yönünde çevirin. Sonra tüm makineyi doğuya doğru çevirin.

3) Bulunduğunuz yerin koordinatlarını girin.

a. Adresi Google arayarak bir konumun koordinatlarını bulun. Ardından, konuma sağ tıklayın ve “Burada ne var?” seçeneğini seçin. Koordinatlar, enlem ve boylamla birlikte arama kutusunda görünecektir.

B. Programdaki varsayılan enlem ve boylam değerlerini Helios'un enlem ve boylam değerleriyle değiştirin.

4) Helios'u güneş paneli olarak kullanmayı seçerseniz bu adımı atlayın. Helios'u bir heliostat olarak kullanmayı seçerseniz, Helios'un hedefinin rakımını ve azimut açısını girin. Koordinat sistemi Şekil 15'te tanımlanmıştır.

5) Gerçek Zamanlı Saati ayarlamak için, UTC'de geçerli saati belirleyin ve askeri saatte karşılık gelen değişkenleri bu değerlerle değiştirin. Ardından, belirtilen yerlerde “//”yi silin, taslağı yükleyin ve “//” yerine değiştirin (Ör. 6:30pm EST, 22:30pm UTC. Programda bu, saat=22, dakika=30 ve saniye=0)

a. Saat ayarlandıktan sonra servoların fişini çekin ve kodu “güneş paneli” modunda çalıştırın (heliostat=0). Güneş takip cihazının hesaplanan açılarını sunearthtools.com'dan (https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php) güneş konumu hesaplayıcısı gibi bir şeyle doğrulayın. “dAzimuth”, Helios'un öngördüğü gibi güneşin Azimut açısıdır ve “dAzimuth”, güneşin yükseklik/yükseklik açısıdır. Hem Helios'un hem de web sitesinin tahminleri yaklaşık beş derece içinde anlaşmalıdır. Bu aralıktaki herhangi bir tutarsızlık, yükleme süresinin birkaç dakika gecikmesinden kaynaklanır ve Helios'un davranışında fark edilmeyen bir değişikliğe neden olur.

B. Helios'un güneşin konumuyla ilgili tahmini doğru olduğunda, saati ayarlayan kodu yorumlamak için "//" yi değiştirin. Gerçek zamanlı saatin yalnızca bir kez ayarlanması gerekir, bu nedenle yeni çizimler yüklediğinizde veya hedefleri değiştirdiğinizde güncellenmesi gerekmez.

6) Arduino'dan USB'yi ve gücü çıkarın ve servo motorları tekrar bağlayın.

Adım 24:

Helios doğru bir şekilde monte edilmişse, Arduino'ya bir kez daha güç verildiğinde, komuta ettiğiniz hedefe işaret etmeli ve güneşin yansımasını orada sabit tutmalıdır. Helios, güneşin yansımasını her derece düzeltecektir. Bu, güneş bir derece hareket edene kadar güneşin yansımasının değişeceği, bu noktada Helios'un yansımayı düzeltmek için hareket edeceği anlamına gelir. Programın nasıl çalıştığını anladıktan sonra, herhangi bir montaj hatasını telafi etmek için “offset_Elv” (Elevation) ve “offset_Az” (Azimut) değişkenleriyle oynamak isteyebilirsiniz. Bu değişkenler, Helios'un koordinat sisteminin yönünü kontrol eder.

Adım 25: Bağlantı Satın Alma

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+ köpük + çekirdek

Çubuk: https://www.mcmaster.com/#cast-acrylic/=i6zw7m (Parça Numarası: 8528K32)

Kutu kesici:

Servo:

Bant: 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= görünmez+bant

Şablonlar: Bu belgenin sonundaki sayfaları yazdırın. Kağıt çevrimiçi olarak şu adresten satın alınabilir:

Kare somun: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-square-nuts/=hflvij (Parça Numarası: 98694A125)

Süper yapıştırıcı:

Süper yapıştırıcı jel: 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+Amaç+ anında+çılgın+tutkal

Düz Kenar:

Elektrikli Matkap:

Vidalar: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-fasteners/=mumsm1 (Parça Numarası: 90272A115)

Kuruyemişler: https://www.mcmaster.com/#hex-nuts/=mums50 (Parça Numarası: 90480A005)

Ayna: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3571/=i705h8 (Parça Numarası: 1518T18)

Tornavida Seti:

2 Triger Kayışı Kasnağı: https://sdp-si.com/eStore/Direct.asp?GroupID=218 (Parça Numarası: A 6M16-040DF25)

Triger Kayışı: https://www.mcmaster.com/#timing-belts/=i723l2 (Parça Numarası: 7887K82)

Matkap Uçları:

Pullar: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3226/=hzc366 (Parça Numarası: 95630A246)

Büyük Mengene Sapları:

Çiviler: https://www.mcmaster.com/#standard-nails/=i708x6 (Parça Numarası: 97850A228)

Arduino Kiti:

Gerçek Zamanlı Saat Modülü:

Güç Kaynağı:

Pil:

Dirençler:

Adım 26: Alıntılanan Çalışmalar

4fotoğraf. (2112, 07 07). 3d pusula navigasyonu. 4photos'dan 6 Haziran 2013'te alındı:

Commons, C. (2010, 1 Ocak). Gerçek Zamanlı Saat Modülü. 28 Mayıs 2013, Sparkfun'dan alındı:

Commons, C. (2011, 1 Ocak). DC Barrel Jak Adaptörü - Breadboard Uyumlu. 28 Mayıs 2013, Sparkfun'dan alındı:

Commons, C. (2013, 16 Mayıs). Ethernet kitaplığı. 28 Mayıs 2013'te Arduino'dan alındı:

Elma M. (2013, 24 Mart). Perili Bebek. Talimatlardan 28 Mayıs 2013 tarihinde alındı: https://www.instructables.com/id/Now-the-fun-part-create-a-creepy-story-to-go-wit/step17/Arduino-and-Breadboard -kurmak/

Gaze, M. (n.d.). STEPsss. 28 Mayıs 2013, kennyviper'dan alındı:

sonlineshop. (2012, 1 Ocak). Direnç 2.2K Ohm. 28 Mayıs 2013'te https://sonlineshop.com/index.php?route=product/product&product_id=72 adresinden alındı.

Adım 27: Desteğiniz için teşekkürler!!

Destekleyici danışmanımız Alexander Mitsos'a ve bu proje boyunca bizi destekleyen herkese çok teşekkür ederiz:

• Whitney Meriwether
• Benjamin Bangsberg
• Walter Bryan
• Radha Krishna Gorle
• Matthew Miller
• Katharina Wilkins
• Garratt Gallagher
• Rachel Nottelling
• Randall Sağlık
• Paul Ayakkabıcı
• bruce bock
• Robert Davy
• Nick Bolitho
• Nick Bergeron
• İngilizce
• İskender Mitsos
• Matt C
• William Bryce
• Nilton Lessa
• Emerson
• Jost Jahn
• Carl Erkekler
• Nina
• Michael ve Liz
• Walter Lickteig
• Andrew Heine
• Zengin Ramsland
• Bryan Miller
• Netia McCray
• Roberto Melendez

Teknoloji Yarışmasında İkincilik

Epilog Challenge VI'da İkincilik