Erstellen eines automatischen Solar-Trackers mit Arduino UNO - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Solarenergie wird weltweit immer beliebter. Derzeit wird an vielen Methoden geforscht, um Solarmodule mehr Energie ausgeben zu lassen, wodurch unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und Kohle verringert wird. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, die Paneele bewegen zu lassen, immer mit Blick auf die Sonne am Himmel. Dies ermöglicht eine optimale Energiesammlung und macht Sonnenkollektoren effizienter.

Dieses Instructable wird untersuchen, wie Solartracker funktionieren, und eine solche Methode mit einem Arduino UNO in einen Solartracker-Prototyp implementieren.

Schritt 1: So funktionieren Solartracker

Es gibt 3 Hauptmethoden, die verwendet werden, um einen Solartracker zu steuern. Das erste ist ein passives Kontrollsystem und die anderen beiden sind aktive Kontrollsysteme. Der passiv gesteuerte Solartracker enthält keine Sensoren oder Aktoren, sondern ändert seine Position aufgrund der Sonnenwärme. Durch die Verwendung von Gas mit niedrigem Siedepunkt in einem Behälter, der in der Mitte an Scharnieren befestigt ist, ähnlich einer Wippe, kann das Solarpanel seine Position entsprechend der Wärmerichtung der Sonne ändern.

Die aktiven Systeme sind etwas anders. Beide erfordern ein Verarbeitungssystem sowie Aktuatoren, um die Platten zu bewegen. Eine Möglichkeit, Sonnenkollektoren aktiv zu steuern, besteht darin, den Sonnenstand an die Sonnenkollektoren zu übertragen. Die Paneele orientieren sich dann an dieser Position am Himmel. Eine andere Methode ist die Verwendung von Sensoren, um den Sonnenstand zu erkennen. Durch die Verwendung von lichtabhängigen Widerständen (LDRs) ist es möglich, unterschiedliche Lichtstärken zu erkennen. Diese Sensoren werden dann verwendet, um zu bestimmen, wo die Sonne am Himmel steht, damit sich das Panel entsprechend ausrichten kann.

In diesem Instructable verwenden wir das sensorbasierte aktive Kontrollsystem.

Schritt 2: Systemdiagramm/Komponentenübersicht

Wie dieses System funktioniert, wird in den obigen Bildern gezeigt. Auf jeder Seite eines Teilers befindet sich 1 lichtabhängiger Widerstand. Dieser Teiler wirft einen Schatten auf den Sensor auf einer Seite des Panels, wodurch ein drastischer Unterschied zwischen den beiden Sensormesswerten entsteht. Dadurch wird das System aufgefordert, sich zur helleren Seite zu bewegen, um die Sensormesswerte auszugleichen und die Position des Solarmoduls zu optimieren. Bei einem 2-Achsen-Solartracker kann das gleiche Prinzip verwendet werden, mit 3 Sensoren anstelle von zwei (1 links, 1 rechts, 1 unten). Der linke und der rechte Sensor können gemittelt werden, und dieser Messwert kann mit dem unteren Sensor verglichen werden, um zu bestimmen, wie stark sich das Panel nach oben oder unten bewegen muss.

Übersicht der Hauptkomponenten

Arduino UNO: Dies ist der Mikrocontroller für dieses Projekt. Es liest Sensordaten und bestimmt, wie viel und in welche Richtung sich die Servos drehen müssen.

Servo: Dies sind die für dieses Projekt verwendeten Aktuatoren. Sie sind leicht zu steuern und sehr präzise, was sie perfekt für dieses Projekt macht.

Lichtabhängige Widerstände (LDRs): Dies sind variable Widerstände, die Lichtpegel erkennen. Diese werden verwendet, um den Sonnenstand am Himmel zu bestimmen.

Schritt 3: Materialien/Ausrüstung

Die Materialien, die für den Bau dieses Projekts verwendet wurden, sind:

1. Arduino UNO
2. 2 Servos
3. 3 lichtabhängige Widerstände (LDRs)
4. 3 10k Ohm Widerstände
5. Eis am Stiel
6. Karton

Die Werkzeuge, die zum Erstellen dieses Projekts verwendet werden, sind:

1. Lötkolben
2. Band
3. Schere
4. Allzweckmesser
5. Heißklebepistole

Schritt 4: Schaltplan

Oben ist das Schema, das verwendet wird, um den Solartracker miteinander zu verdrahten.

Pin-Anschlüsse:

Linker Fotowiderstand

Pin 1 – 3,3 V

Pin 2 - A0, GND (10k Ohm Widerstand zwischen Pin 2 und GND)

Rechter Fotowiderstand

Pin 1 – 3,3 V

Pin 2 - A1, GND (10k Ohm Widerstand zwischen Pin 2 und GND)

Unten Fotowiderstand

Pin 1 – 3,3 V

Pin 2 - A2, GND (10k Ohm Widerstand zwischen Pin 2 und GND)

LR-Servo

Signal - 2

Masse - GND

VCC - 6 V Batteriepack

TB-Servo

Signal - 3

Masse - GND

VCC - 6 V Batteriepack

Arduino-Power

VIN - 6 V Batteriepack

GND - 6 V Batteriepack GND

Schritt 5: Montage

Nach dem Zusammenlöten der Schaltung auf einem Perfboard (verwenden Sie stattdessen ein Steckbrett), ist es an der Zeit, das Gerät zusammenzubauen. Ich habe Pappe und einen Styroporblock verwendet, um eine Basis und einen Plattenhalter für den Tracker sowie eine Trennwand für die Sensoren mit Eis am Stiel zu schaffen. Dieser Schritt liegt bei Ihnen. Experimentieren Sie mit verschiedenen Trennwandlängen, -höhen und -formen sowie der Sensorplatzierung, um zu sehen, wie sich dies auf die Tracking-Fähigkeit des Geräts auswirkt.

Schritt 6: Software

Nun, da die Montage abgeschlossen ist, ist es an der Zeit, die Software für das Gerät zu erstellen. Die Arduino-Skizze ist unten beigefügt.

Schritt 7: Software-Flussdiagramm

Hier ist ein Flussdiagramm, wie das Gerät funktioniert.

Schritt 8: Fazit

Wenn Sie das Gerät einschalten und ein helles Licht auf das Panel werfen, richtet sich der Tracker so aus, dass er direkt dem Licht zugewandt ist. Ich habe unten ein Testvideo des Projekts angehängt. Ich hoffe, Ihnen hat dieses Projekt gefallen! Fühlen Sie sich frei, Fragen im Kommentarbereich zu stellen und ich werde versuchen, sie zu beantworten. Vielen Dank!