Dual Eix Tracker V2.0: 15 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Ja l’any 2015 vam dissenyar un rastrejador senzill de doble eix per utilitzar-lo com a estudiant divertit o projecte d’afició. Era petit, sorollós, una mica complicat i provocava molts comentaris estranys de la comunitat. Dit això, tres anys i mig després encara rebem correus electrònics i trucades telefòniques de persones de tot el món que volen crear les seves.

A causa de l'èxit de la publicació original del projecte, el vídeo de youtube i els kits que veníem, vam rebre una àmplia gamma de comentaris d'una àmplia gamma d'usuaris. La majoria de les coses són bones, algunes molestes i algunes de les que semblaven "connectar aquesta cosa és molt complicat, així que, si us plau, passeu una hora al telèfon amb nosaltres per esbrinar-ho". Amb això en ment, vam passar diversos mesos redissenyant el projecte des del principi perquè fos una activitat molt més racional i fàcil.

En aquesta redacció trobareu informació sobre les nostres actualitzacions, com funcionen els rastrejadors solars, una llista de peces, enllaços al nostre maquinari de codi obert, codi de codi obert i enllaços on podeu comprar moltes d’aquestes coses.

Divulgació completa: venem aquest projecte i totes les seves parts com a kit educatiu. No necessiteu comprar res per fer aquest projecte. De fet, podeu utilitzar tots els nostres recursos per fabricar els vostres propis PCB, tallar-vos amb làser la vostra pròpia fusta en un Maker Space o una universitat local o, fins i tot, simplement utilitzar un munt de cartró i cola calenta per crear la vostra pròpia creació. Es tracta d’un projecte de codi obert a tot arreu.

Regala: estem provant alguna cosa nova el 2019. Segueix-nos a instructables, a Facebook, a Instagram o a YouTube per tenir l'oportunitat de guanyar algunes peces gratuïtes (només per als residents als EUA). Igual que comenteu i comenteu les nostres publicacions i vídeos d’aquest projecte, triarem alguns guanyadors durant el proper mes. Regalarem un parell de lots de PCB i uns quants kits.

Pas 1: per què els seguidors solars?

Els panells solars són a tot arreu. Són econòmics, fàcilment disponibles i molt fàcils d’utilitzar. Hi ha desenes de milers de projectes de panells solars a petita escala que es troben a tots els llocs web de youtube i bricolatge.

Probablement, la majoria de la gent té un parell d’instal·lacions solars a major escala al seu barri gràcies a la proliferació de compres de grups solars i als incentius governamentals. En la gran majoria d’aquestes instal·lacions, els panells solars es fixen al sostre d’un edifici que apunta 45 graus sud (quan es troba a l’hemisferi nord). Les instal·lacions solars fixes són, amb diferència, la forma més senzilla d’alimentar una casa o un edifici, ja que requereixen molt poc manteniment i manteniment. Sovint diem a les persones que es posen en contacte amb nosaltres que és molt més rendible NO construir un rastrejador solar per a la vostra llar, sinó que només cal afegir més plaques solars a la vostra xarxa.

No obstant això, la forma més eficient de recollir energia d’un sol panell és mitjançant un rastrejador solar. Això permet que el panell solar estigui en la posició òptima durant tot el dia, cosa que augmenta la generació d’energia en més d’un 20%. Aquest tipus de sistema és perfecte per a edificis o instal·lacions que no tenen molta superfície plana a la coberta o situacions en què l’energia solar és inconsistent.

Farem una demostració d’un rastrejador solar actiu que es mou tant en l’eix X com en l’eix Y. Aquest tipus de sistema utilitza un microcontrolador o un circuit analògic ben dissenyat i sensors per mantenir el panell solar en la posició correcta. Tot i que això és una demostració realment elegant que podeu mostrar amb una llanterna a l’aula, també consumeix molta energia i té moltes parts mòbils.

Un rastrejador basat en la data o un rastrejador programat utilitza informació de data i hora per seguir un camí establert cada dia, ja que el moviment del sol és 100% predictible. Un d'aquests exemples és el projecte de l'usuari instructable pdaniel7 i que utilitza dos servos en un disseny nou per rastrejar el sol de manera molt eficient. La clau d’aquest tipus de disseny és assegurar-se que el programari estigui configurat per ser el més eficient per a la vostra ubicació exacta.

Un Perseguidor personalitzat és el que funciona amb persones. Això pot anar des d’una cosa tan senzilla com una persona que canvia l’angle de les seves plaques solars un parell de vegades a l’any a posar un panell en una plataforma giratòria connectada a una politja ponderada que es reinicia cada matí. Per exemple, un agricultor local que sabem té al seu jardí diversos panells solars muntats sobre canonades de PVC. Cada mes en canviava lleugerament la posició i l’angle. És molt senzill i l’ajuda a guanyar-li uns quants amplificadors d’energia més del seu sistema.

Pas 2: actualitzacions al disseny original

La nostra versió original estava més preocupada per la mecànica física que per l'electrònica i aquesta va resultar ser la seva caiguda més gran. Quan vam començar a redissenyar aquest projecte, vam prendre la decisió de canviar el cablejat d'un enfocament de "paquet de cables" a un enfocament fàcil de connectar i reproduir, ja que el nostre públic solia ser estudiants.

El primer que vam fer va ser crear un Arduino Shield personalitzat per connectar els servos i els sensors. El disseny original utilitzava un blindatge de sensor Arduino genèric que funcionava bé per als Servos, però no bé per als Sensors. El nostre escut no té res d’especial en general i va ser, amb diferència, l’aspecte més senzill de dissenyar. (També l’hem utilitzat per a altres projectes on calia connectar un senzill sensor i un servo.)

Per mantenir els sensors al seu lloc, vam dissenyar un suport per a sensors molt senzill que es podria cargolar fàcilment a la fusta. Un conjunt de capçaleres de pins ens va permetre connectar el PCB del sensor al blindatge amb ponts femenins. Els problemes per solucionar aquesta configuració són molt més fàcils que el nostre "paquet de cables" original o una taula de suport.

Per últim, vam repassar el nostre disseny i vam canviar bastant de fusta de quart de polzada a vuitena de polzada per reduir el pes. Tot i que mai no es va informar de persones que tinguessin problemes amb els seus servidors 9G, quan menys pes es movien, millor. Això també ens redueix el cost i el pes d'enviament, ja que solem enviar molts kits a nivell internacional.

Pas 3: parts necessàries

Per construir aquest projecte, necessitareu els elements següents:

Eines:

• Tornavisos
• Ordinador
• Laser Cutter o CNC Router si esteu tallant les peces vosaltres mateixos

Electrònica:

• Arduino Uno
• Escut de seguiment solar (capçaleres de pin i resistències de 10.000 ohms)
• PCB del suport del sensor (capçaleres de pins i resistències de detecció de llum)
• Cables de pont femení a femení
• 2 x Servidors d'engranatges metàl·lics de mida 9G

Maquinari:

• Peces de fusta tallades per làser o CNC
• 4 x cargols M3 + femelles d’uns 14-16 mm de longitud
• 4 cargols de fusta de mida 2 x de 1/4 de polzada de longitud o alguns cargols M1 de longitud similar
• 21 x 8-32 cargols a 1/2 polzada de longitud
• 1 x 8-32 a 3/4 de polzada
• 1 x 8-32 cargol de 2,5 polzades de longitud i una femella opcional
• 24 x 8-32 Fruits secs
• 4 x peus de goma

Opcional:

• Cèl·lula solar (6V 200mA és el que fem servir)
• Mesurador de voltatge LED
• Cable per connectar els dos junts

La majoria d’aquestes parts són fàcils de trobar. Si voleu compondre els vostres propis PCB, podeu fer-ho a través d’OSHPark.com o altres serveis de PCB. Assegureu-vos d’obtenir servidors Metal Gear 9G per la torxa addicional que proporcionen.

Per últim, de fet fabriquem i venem un kit per a això que ho inclogui tot. També venem només peces de fusta i electrònica, ja que vam rebre moltes sol·licituds d’opció. Els nostres kits ja estan soldats, inclouen totes les peces que necessiteu per construir aquest projecte i proporcionem assistència al client.

Aaaaaaaaaa i abans de començar a rebre molts comentaris estranys i enfadats de la gent, aquest és un projecte 100% de codi obert. No dubteu a fer el vostre propi amb les nostres indicacions.

Pas 4: Preparació dels PCB

Si feu servir els nostres kits o peces, els dos PCB ja estaran soldats per a vosaltres.

Si voleu obtenir el vostre propi maquillatge, podeu trobar els nostres fitxers PCB al nostre GitHub Repo i, a continuació, utilitzar un servei com OSHPark per obtenir alguns PCB. També necessitareu unes resistències de 10.000 ohms, capçaleres de pins i resistències de detecció de llum per omplir les taules.

En general, això és bastant fàcil mitjançant la soldadura de forats. Assegureu-vos d’utilitzar un soldador amb una punta adequada al final.

Soldadura d’escut: soldeu les capçaleres del pin del servo i del sensor cap amunt i les capçaleres del pin de connexió Arduino cap avall.

Soldadura del sensor: resistències de detecció de llum cara amunt, capçaleres de pin cap avall.

També tenim un PCB dissenyat que utilitza un Arduino Nano, però no està provat. Si algú en fa alguna d’aquestes, ens encantaria veure-la en acció.

Pas 5: Preparació de les peces de fusta

Tenim la sort de tenir un tallador làser i un encaminador CNC al nostre taller, cosa que ens facilita el tall de peces. La majoria de la gent haurà de buscar una màquina al seu Maker Space, Universitat o Biblioteca. Qualsevol tallador làser d'escriptori o encaminador CNC podrà manejar la fusta de 1/8 i 1/4 de polzada que estem utilitzant. Hem tingut diversos grups d’estudiants que han construït amb èxit aquest projecte amb un tauler d’escuma o cartró tallat a mà.

Una cosa que NO recomanem utilitzar és l’acrílic. És molt pesat i dens que pot dominar els dos Servos.

Els fitxers PDF amb línies vectorials es poden trobar fàcilment al nostre Repositori de GitHub. Llenceu-los al programari de tall làser preferit, a inkscape o a qualsevol altre programari de dibuix. Tingueu en compte que tenim tant línies CUT com línies ETCHING als nostres fitxers.

Si voleu simplificar aquest projecte, podeu provar d’eliminar el Servo Y que controla la plataforma de la cèl·lula solar i, a continuació, ajustar manualment l’eix Y. Això el convertiria en un rastrejador d’un eix bastant enginyós.

Tenim moltes sol·licituds de peces de fusta tallades només amb làser. Els venem com a opció al nostre lloc web i ens assegurem d’enviar també tots els cargols adequats.

Pas 6: connecteu el Servo X, les Cames i la Base

Nota: hi ha moltes maneres de muntar aquest projecte i l’ordre en què el construïu no importa. Si voleu veure algunes indicacions d’estil artístic, podeu fer-ho amb les indicacions del nostre lloc web.

Quan es construeix, el primer pas és connectar un dels servos al cercle Servo Mount.

Utilitzeu els cargols que vénen amb el vostre servo i fixeu-lo a la part inferior de la peça de fusta. Aquest és el costat SENSE gravat.

A continuació, fixeu les quatre potes amb un cargol 8-32 i femelles. No els cargoleu del tot, deixeu una mica d'espai per a moviments.

Per últim, connecteu les quatre potes a la gran peça de fusta del Projecte Base amb quatre cargols i femelles 8-32 més. Un cop estiguin segurs, aprieteu els altres quatre cargols del muntatge de servo servo del cercle.

Aquest també seria un bon moment per posar els peus de goma a la part inferior de la peça de fusta del Projecte Base perquè els cargols no ratllin la taula.

Pas 7: connecteu el servo Y i creeu el centre

Utilitzeu el diagrama anterior per construir les parts centrals.

Connecteu el servo amb els cargols que s’acompanyaven. No importa quin costat de la peça de fusta utilitzeu, només que el cos del servo estigui apuntat a l'interior.

A continuació, connecteu lliurement les dues peces de rectangle llargs i les dues peces de guia de cargol llarg.

Pas 8: connecteu els servocorns

Nota: aquesta és, amb diferència, la part més molesta d'aquesta compilació. Si trenca una banya de servo, no us preocupeu, en teniu de més per un motiu.

Col·loqueu una de les Servo Horns en forma de X, que venia amb el vostre servo, a la peça gran del Cercle Central. El cargolareu a la part inferior, que és el lateral sense gravar-hi. Per fer-ho, utilitzeu dos dels petits cargols de fusta # 2.

Feu el mateix amb una de les dues ales del triangle mitjançant un altre Servo Horn.

Pas 9: Connecteu el centre i la base, feu servir el Servo X

Connecteu la peça del cercle central al qual acabeu d’enganxar una trompa i connecteu-la amb les peces del centre de servo Y d’abans. Connecteu les peces i utilitzeu quatre cargols i femelles 8-32 per mantenir-les juntes.

A continuació, col·loqueu-lo a la base fent servir la banya Servo com a punt de connexió. NO ho cargoleu encara al seu lloc.

Inici del Servo X

Utilitzant el servo clàssic connectat ara al servo, gireu el servo tot en sentit horari. (També podeu fer servir un dels vostres Servo Horns a l'esquerra per a això).

Agafeu el centre i col·loqueu-lo cap avall en la posició més llunyana en sentit antihorari. Utilitzeu la cantonada de la base del projecte com a punt de referència.

Per últim, utilitzeu el cargol molt petit que venia amb el servo per cargolar la banya al servo. Si és possible, és útil tenir un tornavís amb punta magnètica.

Pas 10: Construïu la cara, feu servir el servo Y i connecteu-ho tot

En primer lloc, cargoleu el PCB del sensor a la placa frontal amb la rosca i el cargol 8-32 de mitja polzada (o una 3/4 de polzada). A continuació, fixeu els dos separadors al voltant amb més cargols 8-32.

A continuació, cargoleu les dues ales del triangle a la placa frontal.

Assegureu-vos que l’ala que tingui el Servo Horn coincideixi amb el lloc on es troba el vostre Servo Axis Y.

Retorn del Servo

Aquí estem fent el mateix. Gireu el Servo tot el sentit de les agulles del rellotge mitjançant un servocorn.

A continuació, fixeu tota la placa frontal de manera que quedi gairebé vertical, però sense tocar cap altra part de fusta.

Connectant-ho tot

El cargol de 2,5 polzades connecta un costat de la placa frontal amb el centre mitjançant el gran forat tallat per làser.

A continuació, utilitzeu l’altre servo cargol molt petit per cargolar la banya al servo de l’eix Y.

Pas 11: connecteu els cables Arduino i Connect

Per últim, hem de cargolar el nostre Arduino a la placa base fent servir alguns dels cargols i femelles M3. Normalment només fem servir dos cargols, però hi afegim forats per a quatre. A continuació, connecteu l’escut a l’Arduino.

Connecteu els Servos a l’escut. Assegureu-vos de connectar el servo horitzontal a la connexió de l’eix X i el servo vertical a la connexió de l’eix Y.

Feu coincidir les cinc connexions entre el PCB del sensor i l’escut, totes dues estan etiquetades. Connecteu els quatre cables.

Nota: si teniu problemes, serà perquè heu connectat alguna cosa malament. En cas de dubte, comproveu els cables del sensor i comproveu que els servos estiguin al punt correcte.

Pas 12: pengeu el codi

El nostre codi és bastant senzill. Compara la llum que colpeja cadascun dels quatre resistors de detecció de llum i tracta de fer-los uniformes. Aquesta és també una manera de fer les coses molt poc eficient i, en cap cas, seria útil per a projectes més grans. L’avantatge més gran d’aquest codi és que és interessant de veure. El rastrejador seguirà una llanterna amb molta facilitat. El desavantatge més gran és que no és particularment precís i que si es deixa al sol tot el dia no es mourà molt sovint. Podeu modificar el codi per fer-lo més sensible, però és molt provador i erroni.

Si voleu escriure el vostre propi codi o provar alguna cosa diferent, increïble! Assegureu-vos de compartir un enllaç als comentaris.

Mitjançant el programari oficial Arduino, pengeu aquest codi a Arduino.

Si els servos i els sensors estan connectats, el veureu girar a la posició "Inici", feu una pausa per un segon i, a continuació, torneu a moure.

Pas 13: Preguntes i respostes habituals

Problemes comuns amb què ens truquen les persones.

P1) Està al sol i no funciona. Quina estafa

A1) Està connectat a una font d'alimentació USB? El rastrejador no s’alimenta automàticament i s’executa completament des del cable USB que entra a l’Arduino.

P2) El cap impacta violentament contra altres parts o el cos

A2) Heu de tornar a casa els servos. Hem de donar límits al Servo. (Això també es pot fer al codi)

P3) No es mou molt, com puc canviar-ho?

A3) Proveu d’utilitzar una llanterna en una habitació amb poca llum. Es pot aclaparar quan es troba a la llum solar.

Q4) El meu Arduino no es carregarà. Què faig malament?

A4) Assegureu-vos que teniu els controladors del vostre Arduino instal·lats, assegureu-vos que heu triat Arduino Uno de la llista de taulers, assegureu-vos que heu triat el port de comunicació adequat.

Q4) Es tracta d'una estafa total. Com us atreviu a cobrar tant per un equipament? Vosaltres mameu

A4) Gràcies per aquest comentari perspicaç tot i que no és una pregunta, heu vingut aquí des de YouTube? Sí, cobrem diners per una versió del kit, però us proporcionem tots els components que necessiteu i us proporcionem un servei d’atenció al client real i en directe. Si no el voleu comprar, feu-lo vosaltres mateixos amb els nostres fitxers de codi obert i aquesta guia d’instruccions.

Pas 14: adorns

Quan fem la versió Kit d’aquest projecte, també incloem una cèl·lula solar de 6V 200mA i un mesurador de voltatge LED de baix cost. Aquesta petita cèl·lula solar no farà gaire, però podeu obtenir-ne algunes dades.

Normalment, fixem la cèl·lula solar a la cara mitjançant un velcro o cinta d’escuma. Tingueu en compte que, tot i que tècnicament podríeu connectar un panell solar gegant a aquest projecte, l’aixafaríeu a l’instant. Una massa gran de cèl·lula solar també afegiria una tensió addicional als Servos. (Els rastrejadors més grans voldrien utilitzar un motor pas a pas engranat.)

Als nostres fitxers de tall per làser trobareu un senzill suport per al voltímetre LED que es pot connectar a la base mitjançant dos cargols 8-32 més. Utilitzem femelles de filferro per connectar el voltímetre a la cèl·lula solar. Aquest tipus de mesuradors de voltatge són alimentats per la seva font, en aquest cas la cèl·lula solar. Fil negre a negatiu, vermell i blanc a positiu.

Pas 15: gaudiu

Esperem que aquesta actualització ajudi a molta gent i faci que encara hi hagi més gent interessada a crear el seu rastrejador solar d'escriptori. Si teniu preguntes, comentaris o creeu els vostres propis, publiqueu un comentari a continuació. Ens encanta veure quines divertides variacions apareixen a la gent.

Si esteu interessats en alguna de les nostres peces o subministraments, traieu-les de BrownDogGadgets.com. I, com hem dit diverses vegades, es tracta d’un projecte de codi obert, així que no dubteu a utilitzar les vostres pròpies peces i subministraments tant com vulgueu.