Dvoosni sledilnik V2.0: 15 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Že v letu 2015 smo zasnovali Enostavni sledilnik z dvojno osjo za zabaven študentski ali hobi projekt. Bil je majhen, hrupen, nekoliko zapleten in je povzročil veliko res čudnih komentarjev skupnosti. Kot rečeno, tri leta in pol kasneje še vedno prejemamo e -pošto in telefonske klice od ljudi po vsem svetu, ki želijo zgraditi svoje.

Zaradi uspeha naše prvotne objave o projektu, videoposnetka na YouTubu in kompletov, ki smo jih prodajali, smo prejeli široko paleto povratnih informacij od širokega kroga uporabnikov. Večina je dobrih, nekaj motečih, kar nekaj pa jih je bilo podobno "ožičenje te stvari je res prekleto zapleteno, zato prosim preživite eno uro na telefonu, da to ugotovimo." S tem v mislih smo nekaj mesecev preoblikovali projekt od začetka, da bi bil veliko bolj racionaliziran in enostaven.

V tem zapisu boste našli informacije o naših nadgradnjah, delovanju solarnih sledilcev, seznam delov, povezave do naše odprtokodne strojne opreme, odprtokodno kodo in povezave do mest, kjer lahko kupite veliko teh stvari.

Popolno razkritje: Ta projekt in vse njegove dele prodamo kot izobraževalni komplet. Za izvedbo tega projekta vam pri nas ni treba kupiti ničesar. Pravzaprav lahko uporabite vse naše vire za izdelavo lastnih PCB -jev, lasersko rezanje lastnega lesa v lokalnem Maker Space -u ali na univerzi ali celo za uporabo kartona kartona in vročega lepila za ustvarjanje lastne čudovite kreacije. To je odprtokodni projekt skozi in skozi.

Give Aways: V letu 2019 poskušamo nekaj novega. Sledite nam na navodilih, facebooku, Instagramu in ali youtubu, da dobite priložnost, da osvojite nekaj brezplačnih delov (samo rezidenti ZDA). Všečkajte in komentirajte naše objave in video posnetke za ta projekt, v naslednjem mesecu pa bomo izbrali nekaj zmagovalcev. Podarili bomo nekaj serij PCB -jev in nekaj kompletov.

1. korak: Zakaj sončni sledilci?

Sončni paneli so povsod. So poceni, dostopni in zelo enostavni za uporabo. Na vseh spletnih mestih youtube in DIY je na desetine tisoč manjših projektov solarnih panelov.

Večina ljudi ima zaradi širjenja nakupov skupine Solar Group in vladnih spodbud v svoji soseski verjetno nekaj večjih solarnih postavitev. V veliki večini teh nastavitev so sončne celice pritrjene na streho stavbe, ki kaže 45 stopinj južno (na severni polobli). Fiksne solarne nastavitve so daleč najpreprostejši način napajanja doma ali stavbe, saj zahtevajo zelo malo vzdrževanja in vzdrževanja. Ljudem, ki se obrnejo na nas, pogosto govorimo, da je veliko bolj stroškovno učinkovito, če NE zgradite sončnega sledilnika za svoj dom, temveč le dodate več sončnih celic v svoj niz.

Vendar pa je najučinkovitejši način zbiranja energije z ene same plošče prek sončnega sledilnika. To omogoča, da je sončna celica ves dan v optimalnem položaju, kar poveča proizvodnjo energije za več kot 20%. Ta vrsta sistema je kot nalašč za stavbe ali objekte, ki nimajo veliko prostora na ravni strehi, ali situacije, ko je sončna energija nedosledna.

Predstavili bomo aktivni sončni sledilnik, ki se premika po osi X in Y. Ta vrsta sistema uporablja mikro krmilnik ali dobro zasnovano analogno vezje in senzorje za ohranjanje sončne celice v pravem položaju. Čeprav je to res zapeljiv demo, ki ga lahko pokažete z uporabo svetilke v učilnici, uporablja tudi veliko energije in ima veliko gibljivih delov.

Sledilnik na podlagi datuma ali načrtovani sledilnik uporablja podatke o datumu in času, da vsak dan sledi določeni poti, saj je gibanje sonca 100% predvidljivo. Eden takih primerov tega je projekt uporabnika Instructable pdaniel7, ki v novem dizajnu uporablja dva servomotorja za zelo učinkovito sledenje soncu. Ključ do te vrste zasnove je, da je programska oprema nastavljena tako, da je najučinkovitejša za vašo točno lokacijo.

Osebni sledilnik je tisti, ki ga poganjajo ljudje. To se lahko giblje od nečesa tako preprostega, kot je oseba, ki nekajkrat na leto spremeni kot svojih sončnih kolektorjev, do postavitve plošče na vrtljivo ploščad, pritrjeno na utežen škripec, ki se vsako jutro ponastavi. Na primer, lokalni kmet, ki ga poznamo, ima na svojem dvorišču več solarnih panelov, nameščenih na PVC cevi. Vsak mesec je nekoliko spreminjal njihov položaj in kot. To je zelo preprosto in mu pomaga pridobiti še nekaj ojačevalcev energije iz sistema.

2. korak: Nadgradite prvotno zasnovo

Naša prvotna različica se je bolj ukvarjala s fizično mehaniko kot z elektroniko, kar se je izkazalo za njen največji padec. Ko smo začeli s preoblikovanjem tega projekta, smo se odločili, da ožičenje spremenimo s pristopa "svežnja žic" na enostaven pristop "plug and play", saj so naše občinstvo ponavadi študentje.

Najprej smo ustvarili Arduino ščit po meri za priključitev servomotorjev in senzorjev. Prvotna zasnova je uporabljala generični Arduino senzorski ščit, ki je dobro deloval za servomotorje, ne pa tudi za senzorje. Naš ščit na splošno ni nič posebnega in je bil daleč najbolj preprost vidik oblikovanja. (Uporabili smo ga tudi za druge projekte, kjer smo morali priključiti preprost senzor in servo.)

Za ohranitev senzorjev na mestu smo oblikovali zelo preprosto držalo senzorja, ki ga je mogoče enostavno priviti na les. Niz zatičev nam je nato omogočil priključitev tiskanega vezja senzorja na ščit z ženskimi mostički. Odpravljanje težav s to nastavitvijo je veliko lažje kot naš prvotni "sveženj žic" ali plošča.

Nazadnje smo preučili našo zasnovo in precej lesa spremenili s četrtine na osmi palec, da smo zmanjšali težo. Čeprav nikoli nismo poročali o ljudeh, ki bi imeli težave s servomotorji 9G, ki izgorevajo, manj ko se premikajo, bolje. S tem smo zmanjšali tudi stroške in težo pošiljanja, saj ponavadi pošiljamo veliko kompletov po vsej državi.

Korak: Potrebni deli

Za izdelavo tega projekta boste potrebovali naslednje elemente:

Orodja:

• Gonilniki za vijake
• Računalnik
• Laserski rezalnik ali CNC usmerjevalnik, če dele izrežete sami

Elektronika:

• Arduino Uno
• Ščitnik za sončno sledenje (zatiči in 10 000 ohm upori)
• Nosilec senzorja PCB (zatiči in svetlobni upori)
• Moški in ženski skakalni kabli
• 2 x servomotorja z velikimi kovinskimi zobniki

Strojna oprema:

• Laserski rez ali CNC leseni deli
• 4 x vijaki M3 + matice v dolžini približno 14-16 mm
• 4 x leseni vijaki velikosti 2 dolžine 1/4 palca ali nekaj vijakov M1 podobne dolžine
• 21 x 8-32 vijaki dolžine 1/2 palca
• 1 x 8-32 na 3/4 palca
• 1 x 8-32 Vijak dolžine 2,5 palca in izbirna matica
• 24 x 8-32 Matice
• 4 x gumijaste noge

Neobvezno:

• Sončna celica (uporabljamo 6V 200mA)
• LED voltmeter
• Žica za povezavo obeh skupaj

Večino teh delov je precej enostavno najti. Če želite sestaviti lastne tiskane vezje, lahko to storite prek OSHPark.com ali drugih storitev PCB. Poskrbite, da boste za dodatni navor, ki ga nudijo, dobili servomotorje Metal Gear 9G.

Nazadnje za to dejansko izdelujemo in prodajamo komplet, ki vključuje vse. Prodajamo tudi le lesene dele in samo elektroniko, saj smo prejeli veliko prošenj za izbiro. Naši kompleti so že spajkani, vključujejo vse dele, ki jih potrebujete za izdelavo tega projekta, in nudimo podporo strankam.

Aaaaaaaaaa in preden začnemo dobivati veliko jeznih čudnih komentarjev ljudi, je to 100% odprtokodni projekt. Vabimo vas, da si sami ustvarite svoje z uporabo naših navodil.

4. korak: Priprava tiskanih vezij

Če uporabljate naše komplete ali dele, bosta obe PCB že spajkani.

Če želite sami izdelati svoje datoteke PCB, jih najdete v našem GitHub Repo in nato uporabite storitev, kot je OSHPark, da sestavite nekaj tiskanih vezij. Za polnjenje plošč boste potrebovali tudi približno 10 000 ohmskih uporov, zatičev in uporov za zaznavanje svetlobe.

Na splošno je to precej enostavno s spajkanjem lukenj. Uporabite spajkalnik z ustrezno konico na koncu.

Spajkanje ščita: Spojite glave servo in senzorskih nožic navzgor in glave povezovalnih zatičev Arduino navzdol.

Spajkanje senzorja: Upori za zaznavanje svetlobe obrnjeni navzgor, zatiči z glavo navzdol.

Imamo tudi PCB, ki uporablja Arduino Nano, vendar ni preverjen. Če kdo naredi enega od teh, bi ga radi videli v akciji!

5. korak: Priprava lesenih delov

Imamo srečo, da imamo v naši delavnici laserski rezalnik in CNC usmerjevalnik, kar nam zelo olajša rezanje delov. Večina ljudi bo morala poiskati stroj v svojem lokalnem Maker Space, University ali Library. Vsak namizni laserski rezalnik ali CNC usmerjevalnik bo lahko obdeloval les 1/8 in 1/4 palca, ki ga uporabljamo. Nekaj študentskih skupin je uspešno zgradilo ta projekt z ročno izrezano penasto ploščo ali kartonom.

Ena stvar, ki je NE priporočamo, je akril. Je zelo težak in gost, kar lahko prevlada nad dvema servomotorjema.

PDF -je z vektorskimi črtami lahko preprosto najdete v našem GitHub Repo. Vrzite jih v želeno programsko opremo za lasersko rezanje, črnilo ali drugo programsko opremo za risanje. Upoštevajte, da imamo v datotekah tako vrstice CUT kot ETCHING.

Če želite poenostaviti ta projekt, lahko poskusite odpraviti Y servo, ki nadzoruje platformo sončnih celic, nato pa ročno prilagodite os Y. To bi ga spremenilo v precej elegantnega sledilnika z eno osjo.

Imamo veliko zahtev za SAMO lasersko rezane lesene dele. Na naši spletni strani jih kot opcijo prodajamo, poleg tega pa moramo poslati tudi vse ustrezne vijake.

6. korak: pritrdite servo X, noge in podlago

Opomba: Obstaja veliko načinov za sestavljanje tega projekta in vrstni red, v katerem ga gradite, ni pomemben. Če si želite ogledati nekaj navodil v slogu linijske umetnosti, lahko to storite z navodili na naši spletni strani.

Pri gradnji je prvi korak pritrditev enega od servomotorjev na servo nosilec Circle.

Uporabite vijake, ki so priloženi servomotorju, in jih pritrdite na dno lesenega kosa. To je stran BREZ jedkanja na njej.

Nato pritrdite štiri noge z enim vijakom in maticami 8-32. Ne privijte jih do konca, pustite nekaj prostora za gibanje.

Nazadnje povežite štiri noge z velikim lesenim nosilcem Project Base s še štirimi vijaki in maticami 8-32. Ko so varni, privijte ostale štiri vijake na servo nosilcu Circle.

To bi bil tudi pravi čas, da gumijaste noge postavite na dno lesenega kosa Project Base, da vijaki ne opraskajo vaše mize.

7. korak: Priključite servo Y in zgradite center

Za izdelavo osrednjih delov uporabite zgornji diagram.

Servo pritrdite z vijaki, ki so priloženi. Ni važno, katero stran lesenega kosa uporabljate, samo, da je servo ohišje usmerjeno v notranjost.

Nato ohlapno povežite dva dolga pravokotnika in dva kosa dolgih vijakov.

8. korak: pritrdite servo rogove

Opomba: To je daleč najbolj nadležen del te zgradbe. Če zlomite servo rog, ne skrbite, imate razlog z razlogom.

Pritrdite enega od servorogov v obliki črke X, ki ste jih dobili s servomotorjem, na velik kos srednjega kroga. Privili ga boste v spodnjo stran, to je stran, ne da bi na njej jedkali. V ta namen uporabite dva majhna #2 vijaka za les.

Enako naredite z enim od dveh trikotnih kril z uporabo drugega servoroga.

9. korak: Povežite Center in Base, domov X Servo

Priključite kos osrednjega kroga, na katerega ste pravkar pritrdili hupo, in ga povežite s kosi Y Servo Center od prej. Povežite kose in jih s štirimi vijaki in maticami 8-32 držite skupaj.

Nato ga položite na bazo s servo hupo kot priključno točko. NE zavijte ga še na svoje mesto.

Pokličite X Servo

S servo trubo, ki je zdaj priključena na vaš servo, zavrtite servo v vse smeri urinega kazalca. (Za to lahko uporabite tudi enega od levih servorogov.)

Dvignite sredino in jo postavite najdlje v nasprotni smeri urinega kazalca. Kot referenčno točko uporabite kot Project Base.

Nazadnje z zelo majhnim vijakom, ki ste ga dobili s servo, privijte hupo v servo. Pomaga če imaš izvijač z magnetno konico.

10. korak: Ustvarite obraz, nastavite Y servo in povežite vse

Najprej privijte tiskano vezje senzorja v sprednjo ploščo s pomočjo ene in pol palice (ali 3/4 palca) 8-32 matice in vijaka. Nato pritrdite dva razdelilnika okoli njega z več 8-32 vijaki.

Nato dva trikotna krila privijte v sprednjo ploščo.

Prepričajte se, da se krilo, ki ima servo rog, ujema z vašim servo Y osi.

Pokličite servo

Tu delamo isto. Servo zavrtite do konca v smeri urinega kazalca s servo hupo.

Nato pritrdite celotno prednjo ploščo tako, da je skoraj navpična, vendar ne trči v druge lesene dele.

Povezovanje vsega

2,5 -palčni vijak povezuje eno stran sprednje plošče s sredino preko velike laserske reže.

Nato z drugim zelo majhnim servo vijakom privijte hupo v servo Y osi.

Korak: Priključite Arduino in povežite žice

Nazadnje moramo naš Arduino priviti v osnovno ploščo z nekaterimi vijaki in maticami M3. Običajno uporabljamo samo dva vijaka, za štiri pa smo dodali luknje. Nato pritrdite ščit na Arduino.

Priključite servomotorje na ščit. Horizontalni servo priključite na povezavo osi X in navpični servo na povezavo osi Y.

Ujemajte pet povezav med tiskanim vezjem senzorja in ščitom, oba sta označena. Povežite vse štiri žice.

Opomba: Če boste imeli težave, bo to zato, ker ste nekaj napačno povezali. Če ste v dvomih, dvakrat preverite žice senzorja in dvakrat preverite, ali so servomotorji na pravem mestu.

Korak: Naložite kodo

Naša koda je precej preprosta. Primerja svetlobo, ki zadene vsakega od štirih uporov za zaznavanje svetlobe, in jih poskuša izenačiti. To je tudi zelo neučinkovit način dela in nikakor ne bi bil primeren za večje projekte. Največja prednost te kode je, da jo je zanimivo opazovati. Sledilnik bo zelo enostavno sledil svetilki. Največja pomanjkljivost je, da ni posebej natančen in če pustite cel dan na soncu, se ne bo premaknil tako pogosto. Kodo lahko prilagodite, da postane bolj občutljiva, vendar je veliko poskusov in napak.

Če želite napisati svojo kodo ali poskusiti nekaj drugega, super! V komentarjih delite povezavo do nje.

Z uporabo uradne programske opreme Arduino naložite to kodo v Arduino.

Če so servomotorji in senzorji priključeni, boste videli, da se pomakne v položaj "Domače", za trenutek začasno ustavite in se nato znova premaknite.

Korak: Pogosta vprašanja in odgovori

Pogoste težave, s katerimi nas ljudje kličejo.

V1) Na soncu je in ne deluje! Kakšno odtrganje

A1) Ali je priključen na vir napajanja USB? Sledilnik se ne napaja sam in se v celoti izvaja od kabla USB, ki gre v Arduino.

Q2) Glava močno udarja v druge dele ali telo

A2) Ponovno morate "domovati" servomotorje. Določiti moramo omejitve Servo. (To je mogoče storiti tudi v kodi)

V3) Ne premika se preveč, kako naj to spremenim?

A3) Poskusite uporabiti svetilko v prostoru s šibko svetlobo. Ko je zunaj na sončni svetlobi, se lahko preobremeni.

V4) Moj Arduino se ne naloži. Kaj delam narobe?

A4) Prepričajte se, da imate nameščene gonilnike za vaš Arduino, izberite Arduino Uno s seznama plošč, preverite, ali ste izbrali prava komunikacijska vrata.

V4) To je popolno odtrganje! Kako si drzneš toliko plačati za komplet! Fantje zanič

A4) Hvala za ta pronicljiv komentar, čeprav to ni vprašanje, ali ste prišli sem z YouTuba? Da, za različico kompleta zaračunamo denar, vendar vam damo vse potrebne komponente in vam nudimo resnično podporo v živo, v živo. Če ga ne želite kupiti pri nas, ga naredite sami z našimi odprtokodnimi datotekami in tem priročnikom z navodili.

14. korak: Okraski

Ko izvajamo našo različico tega projekta Kit, vključujemo tudi 6V 200mA sončno celico in poceni LED Voltmeter. Ta majhna sončna celica ne bo naredila veliko, lahko pa iz nje dobite nekaj podatkov.

Sončno celico običajno pritrdimo na obraz z velcro ali penastim trakom. Upoštevajte, da bi na ta projekt lahko tehnično pritrdili ogromno sončno ploščo, vendar bi jo takoj podrli. Prevelika sončna celica bi dodatno povečala obremenitev servomotorjev. (Večji sledilci bi želeli uporabiti koračni motor z zobnikom.)

V naših lasersko izrezanih datotekah boste našli preprosto držalo za LED Voltmeter, ki ga lahko pritrdite na podstavek z dodatnimi dvema vijakoma 8-32. Za povezovanje voltmetra s sončno celico uporabljamo žične matice. Te vrste voltmetrov napaja njihov vir, v tem primeru sončna celica. Črna žica na negativno, rdeča in bela žica na pozitivno.

Korak 15: Uživajte

Upamo, da bo ta posodobitev pomagala številnim ljudem in pritegnila še več ljudi k ustvarjanju namiznega solarnega sledilnika. Če imate vprašanja, komentarje ali ustvarite svoje, spodaj objavite komentar. Radi vidimo, kakšne zabavne različice prihajajo ljudje.

Če vas zanima kateri od naših delov ali zalog, jih vzemite s strani BrownDogGadgets.com. Kot smo že večkrat povedali, je to odprtokodni projekt, zato lahko svoje dele in zaloge uporabljate, kolikor želite.