Tragač s dvije osovine V2.0: 15 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Još 2015. godine osmislili smo Jednostavni tragač s dvije osovine za upotrebu kao zabavan studentski ili hobi projekt. Bio je mali, bučan, pomalo kompliciran i izazvao je mnogo zaista čudnih komentara zajednice. S obzirom na to, tri i pol godine kasnije još uvijek primamo e -poštu i telefonske pozive od ljudi iz cijelog svijeta koji žele izgraditi vlastiti.

Zbog uspjeha našeg izvornog projekta, videa na YouTubeu i kompleta koje smo prodavali dobili smo širok raspon povratnih informacija od širokog spektra korisnika. Većina toga je dobra, neka od njih iritantna, a dosta njih je u stilu "ožičenje ove stvari doista je strašno komplicirano pa vas molimo da provedete sat vremena s nama na telefonu kako bismo to shvatili." Imajući to na umu, proveli smo nekoliko mjeseci na ponovnom osmišljavanju projekta iz temelja kako bismo ga učinili mnogo pojednostavljenijom i lakšom aktivnošću.

U ovom zapisu pronaći ćete informacije o našim nadogradnjama, načinu rada solarnih tragača, popis dijelova, veze do našeg Open Source hardvera, Open Source koda i veze do mjesta gdje možete kupiti mnoge od ovih stvari.

Potpuno otkrivanje podataka: Ovaj projekt i sve njegove dijelove prodajemo kao obrazovni komplet. Ne morate ništa kupiti od nas da biste napravili ovaj projekt. Zapravo, možete upotrijebiti sve naše resurse za sastavljanje vlastitih PCB -a, lasersko rezanje vlastitog drva na lokalnom Maker Space -u ili sveučilištu ili čak samo koristiti hrpu kartona i vrućeg ljepila za stvaranje vlastite izvrsne kreacije. Ovo je otvoreni izvorni projekt.

Pokloni: Isprobavamo nešto novo u 2019. Pratite nas na instrukcijama, facebooku, Instagramu ili ili YouTubeu kako biste dobili priliku osvojiti neke besplatne dijelove (samo stanovnici SAD -a). Lajkujte i komentirajte naše objave i video zapise za ovaj projekt, a mi ćemo izabrati neke pobjednike u sljedećih mjesec dana. Poklonit ćemo nekoliko serija PCB -a i nekoliko kompleta.

Korak 1: Zašto solarni tragači?

Solarni paneli su posvuda. Oni su jeftini, lako dostupni i vrlo laki za upotrebu. Postoje deseci tisuća malih projekata solarnih panela pronađenih na youtube i DIY web stranicama.

Većina ljudi vjerojatno ima nekoliko velikih solarnih instalacija u svom susjedstvu zahvaljujući sve većem broju kupnji Solar Group i državnim poticajima. U velikoj većini ovih postavki solarni paneli su pričvršćeni na krov zgrade okrenute 45 stupnjeva južno (kada su na sjevernoj hemisferi). Fiksne solarne postavke daleko su najjednostavniji način napajanja kuće ili zgrade jer zahtijevaju vrlo malo održavanja i održavanja. Često govorimo ljudima koji nas kontaktiraju da je mnogo isplativije NE IZGRADITI solarni tragač za vaš dom, već samo dodajte više solarnih panela u svoj niz.

Međutim, najučinkovitiji način prikupljanja energije s jedne ploče je putem solarnog tragača. To omogućuje solarnom panelu da bude u optimalnom položaju tijekom cijelog dana, što povećava proizvodnju energije za preko 20%. Ovakav sustav savršen je za zgrade ili objekte koji nemaju puno prostora s ravnim krovom ili situacije u kojima je solarna energija nepostojana.

Pokazat ćemo Active Solar Tracker koji se kreće i po osi X i Y. Ova vrsta sustava koristi mikro upravljač ili dobro osmišljen analogni krug i senzore za održavanje solarne ploče u pravom položaju. Iako ovo čini doista lijep demo koji možete pokazati pomoću svjetiljke u učionici, on također koristi puno energije i ima mnogo pokretnih dijelova.

Tracker temeljen na datumu ili zakazani tracker koristi podatke o datumu i vremenu kako bi svaki dan slijedio zadani put budući da je kretanje sunca 100% predvidljivo. Jedan od takvih primjera je projekt korisnika Instructable pdaniel7 koji koristi dva serva u novom dizajnu za vrlo učinkovito praćenje sunca. Ključ ove vrste dizajna je osigurati da je softver postavljen tako da bude najučinkovitiji za vaše točno mjesto.

Tracker s osobnim pogonom pokreću ljudi. To može varirati od nečeg tako jednostavnog kao što je osoba koja mijenja kut svojih solarnih panela nekoliko puta godišnje do postavljanja ploče na rotirajuću platformu pričvršćenu na ponderiranu remenicu koja se resetira svako jutro. Na primjer, lokalni poljoprivrednik za kojeg znamo da ima nekoliko solarnih panela montiranih na PVC cijevima u svom dvorištu. Svaki je mjesec malo mijenjao njihov položaj i kut. Vrlo je jednostavno i pomaže mu pribaviti još nekoliko pojačala energije iz sustava.

Korak 2: Nadogradnja izvornog dizajna

Naša se izvorna verzija više bavila fizičkom mehanikom nego elektronikom, što se pokazalo kao njezin najveći pad. Kad smo započeli s redizajniranjem ovog projekta, donijeli smo odluku o promjeni ožičenja s pristupa „snop žica“na jednostavan pristup „uključi i igraj“budući da je naša publika uglavnom bila student.

Prvo što smo učinili bilo je stvoriti prilagođeni Arduino štit za priključivanje servomotora i senzora. Originalni dizajn koristio je generički Arduino senzorski štit koji je dobro funkcionirao za servomotore, ali ne i za senzore. Naš štit uopće nije ništa posebno i bio je daleko najjednostavniji aspekt za dizajn. (Koristili smo ga i za druge projekte gdje smo morali priključiti jednostavan senzor i servo.)

Kako bi senzori ostali na mjestu, dizajnirali smo vrlo jednostavan držač senzora koji se lako može pričvrstiti za drvo. Skup zaglavlja pinova tada nam je omogućio povezivanje tiskane ploče senzora sa štitom pomoću ženskih kratkospojnika. Rješavanje problema s ovim postavljanjem daleko je lakše od našeg izvornog 'snopa žica' ili ploče.

Na kraju smo prešli na naš dizajn i promijenili dosta drveta od četvrt inča do osmog inča kako bismo smanjili težinu. Iako nikada nismo imali izvještaje o ljudima koji su imali problema sa sagorevanjem svojih 9G servomotora što su se manje kretali, to je bolje. Time smo također smanjili troškove i utovarnu težinu jer smo skloni isporučivati puno kompleta na međunarodnoj razini.

Korak 3: Potrebni dijelovi

Za izradu ovog projekta trebat će vam sljedeće stavke:

Alati:

• Odvijači
• Računalo
• Laserski rezač ili CNC usmjerivač ako sami izrezujete dijelove

Elektronika:

• Arduino Uno
• Štitnik za praćenje sunca (zaglavlja iglica i otpornici od 10 000 ohma)
• PCB držača senzora (zaglavlja iglica i otpornici za otkrivanje svjetla)
• Ženski na ženski prespojni kabeli
• 2 x servo pogoni s metalnim mjenjačem veličine 9G

Hardver:

• Laserski ili CNC drveni dijelovi
• 4 x M3 vijci + matice duljine oko 14-16 mm
• 4 x vijci za drvo veličine 2 duljine 1/4 inča ili neki vijci M1 slične duljine
• 21 x 8-32 vijci duljine 1/2 inča
• 1 x 8-32 na 3/4 inča
• 1 x 8-32 Vijak duljine 2,5 inča i dodatna matica
• 24 x 8-32 Matice
• 4 x Gumene noge

Izborno:

• Solarna ćelija (6V 200mA je ono što koristimo)
• LED voltmetar
• Žica za spajanje njih dvije

Većinu ovih dijelova prilično je lako pronaći. Ako želite sagraditi vlastite PCB -e, to možete učiniti putem OSHPark.com ili drugih PCB usluga. Pobrinite se da nabavite Metal Gear 9G Servos za dodatnu snagu koju pružaju.

Na kraju, mi zapravo za to izrađujemo i prodajemo komplet koji uključuje sve. Prodajemo i samo drvene dijelove i samo elektroniku jer smo primili mnogo zahtjeva za mogućnostima. Naši kompleti su već lemljeni, uključuju sve dijelove koji su vam potrebni za izradu ovog projekta, a mi pružamo korisničku podršku.

Aaaaaaaaaai prije nego što počnemo dobivati puno ljutih čudnih komentara ljudi, ovo je 100% otvoreni projekt. Slobodno napravite svoje prema našim uputama.

Korak 4: Priprema PCB -a

Ako koristite naše komplete ili dijelove, dva PCB -a će vam već biti lemljena.

Ako se želite sami izmisliti, naše PCB datoteke možete pronaći na našem GitHub Repo -u, a zatim upotrijebiti uslugu poput OSHParka kako biste izmislili neke PCB -ove. Za popunjavanje ploča trebat će vam i 10 000 Ohm otpornika, zaglavlja pinova i otpornici za otkrivanje svjetlosti.

Općenito, to je prilično jednostavno lemljenjem rupa. Svakako upotrijebite lemilicu s odgovarajućim vrhom na kraju.

Lemljenje štitom: Lemite zaglavlja servo i senzorskih pinova okrenuta prema gore, a zaglavlja za povezivanje Arduino spojnih prema dolje.

Lemljenje senzora: Otpornici za otkrivanje svjetla okrenuti prema gore, zaglavlja iglica okrenuta prema dolje.

Također imamo dizajniranu PCB ploču koja koristi Arduino Nano, ali nije provjerena. Ako netko napravi jednu od ovih, voljeli bismo to vidjeti na djelu!

Korak 5: Priprema drvenih dijelova

Imamo sreću da u našoj radionici imamo i laserski rezač i CNC usmjerivač, što nam vrlo olakšava izrezivanje dijelova. Većina ljudi morat će potražiti stroj u svom lokalnom Maker Space -u, sveučilištu ili knjižnici. Bilo koji stolni laserski rezač ili CNC usmjerivač moći će se nositi s drvom od 1/8 i 1/4 inča koje koristimo. Imali smo nekoliko studentskih grupa koje su uspješno gradile ovaj projekt ručno izrezanom pjenom ili kartonom.

Jedna stvar koju NE preporučujemo koristiti je akril. Vrlo je težak i gust što može nadjačati dva serva.

PDF -ovi s vektorskim linijama lako se mogu pronaći na našem GitHub Repo. Ubacite ih u željeni softver za lasersko rezanje, inkscape ili drugi softver za crtanje. Imajte na umu da u datotekama imamo i CUT linije i ETCHING linije.

Ako želite pojednostaviti ovaj projekt, možete pokušati eliminirati Y servo koji kontrolira platformu solarnih ćelija, a zatim samo ručno podesite os Y. To bi ga pretvorilo u prilično sjajan alat za praćenje jedne osi.

Imamo puno zahtjeva za SAMO laserski rezane drvene dijelove. Prodajemo ih kao opciju na našoj web stranici i obavezno šaljemo i sve odgovarajuće vijke.

Korak 6: Priključite X servo, noge i bazu

Napomena: Postoji mnogo načina sastavljanja ovog projekta, a redoslijed u kojem ga gradite nije bitan. Ako želite vidjeti neke upute u stilu stila crteža, to možete učiniti pomoću uputa na našoj web stranici.

Prilikom izgradnje prvi korak je priključiti jedan od servo pogona na kružni servo nosač.

Upotrijebite vijke koji ste dobili uz servo i pričvrstite ih na dno drvenog komada. Ovo je strana BEZ bakropisa na njoj.

Zatim pričvrstite četiri noge s jednim vijcima i maticama 8-32. Ne zašrafite ih do kraja, ostavite malo prostora za kretanje.

Na kraju spojite četiri noge s velikim drvenim dijelom Project Base s još četiri vijka i matice 8-32. Nakon što su pričvršćeni, pritegnite ostala četiri vijka na kružnom servo nosaču.

Ovo bi također bilo dobro vrijeme da stavite gumene nožice na dno vašeg Project Base drvenog komada kako vijci ne bi ogrebali vaš stol.

Korak 7: Priključite Y servo i izgradite centar

Upotrijebite gornji dijagram za izgradnju središnjih dijelova.

Pričvrstite servo pomoću vijaka koji ste dobili s njim. Nije važno koju stranu drvenog komada koristite, samo što je servo tijelo usmjereno iznutra.

Zatim labavo spojite dva dugačka pravokutna dijela i dva dugačka vodiča.

Korak 8: Priključite servo trube

Napomena: Ovo je daleko najdosadniji dio ove gradnje. Ako slomite servo trubu, ne brinite, imate razloga s razlogom.

Pričvrstite jedan od servo truba u obliku slova X, koji ste dobili s vašim servo, na veliki dio središnjeg kruga. Zašrafit ćete ga u donju stranu, a to je strana bez utiskivanja na njoj. Da biste to učinili, upotrijebite dva mala #2 vijka za drvo.

Učinite istu stvar s jednim od dva trokutasta krila pomoću drugog servo trube.

Korak 9: Povežite centar i bazu, postavite X Servo

Spojite komad središnjeg kruga na koji ste upravo pričvrstili trubu i spojite ga s dijelovima Y Servo centra od prije. Spojite dijelove i pričvrstite ih pomoću četiri vijka i matice 8-32.

Zatim ga postavite na bazu koristeći servo trubu kao mjesto povezivanja. NEMOJTE ga još pričvrstiti na mjesto.

Poziv na X Servo

Pomoću servo trube koja je sada spojena na vaš servo okrenite servo u smjeru kazaljke na satu. (Za ovo možete upotrijebiti i jedan od lijevih servo truba.)

Podignite središte i postavite ga u krajnji položaj suprotno od kazaljke na satu. Koristite kut Projektne baze kao referentnu točku.

Na kraju upotrijebite vrlo mali vijak koji ste dobili uz servo za uvrtanje trube u servo. Pomaže ako imate mogućnost odvijača s magnetskim vrhom.

Korak 10: Izgradite lice, postavite Y servo i povežite sve

Prvo pričvrstite tiskanu ploču osjetnika u prednju ploču pomoću svoje matice i vijka od pola inča (ili 3/4 inča) 8-32. Zatim pričvrstite dva razdjelnika oko sebe pomoću dodatnih 8-32 vijaka.

Zatim uvijte dva trokutasta krila u prednju ploču.

Provjerite da li krilo sa servo trubom odgovara onom mjestu na kojem je vaš Y os.

Poziv na Servo

Ovdje radimo istu stvar. Okrenite servo do kraja u smjeru kazaljke na satu pomoću servo trube.

Zatim pričvrstite cijelu prednju ploču tako da bude gotovo okomita, ali da ne udara u druge drvene dijelove.

Povezivanje svega

Vijak od 2,5 inča povezuje jednu stranu prednje ploče s središtem putem velikog laserskog izrezanog otvora.

Zatim pomoću drugog vrlo malog servo vijka uvrnite trubu u servo os Y.

Korak 11: Priključite Arduino i spojite žice

Na kraju, moramo uviti naš Arduino u osnovnu ploču pomoću nekih M3 vijaka i matica. Obično koristimo samo dva vijka, ali smo dodali rupe za četiri. Zatim pričvrstite štit na Arduino.

Priključite servosisteme na štit. Spojite vodoravni servo na vezu X osi, a okomiti servo na vezu osi Y.

Uskladite pet veza između tiskane ploče senzora i štita, obje su označene. Spojite sve četiri žice.

Napomena: Ako ćete imati problema, to će biti zato što ste nešto pogrešno povezali. Ako ste u nedoumici, dvaput provjerite žice senzora i dvaput provjerite jesu li servomotori na ispravnom mjestu.

Korak 12: Učitajte kôd

Naš je kod vrlo jednostavan. Uspoređuje svjetlost koja pogađa svaki od četiri otpornika za otkrivanje svjetla i pokušava ih izjednačiti. Ovo je također vrlo neučinkovit način obavljanja poslova i nikako se ovo ne bi dobro prilagodilo većim projektima. Najveća prednost ovog koda je to što ga je zanimljivo gledati. Tracker će vrlo lako slijediti baterijsku svjetiljku. Najveći nedostatak je što nije osobito točan i ako ostavite cijeli dan na suncu neće se baš često micati. Kôd možete prilagoditi kako bi bio osjetljiviji, ali to je puno pokušaja i pogrešaka.

Ako želite napisati vlastiti kod ili isprobati nešto drugačije, sjajno! U komentarima podijelite vezu do njega.

Korištenjem službenog softvera Arduino prenesite ovaj kôd na Arduino.

Ako su vam servo upravljači i senzori priključeni, vidjet ćete kako se trznuo u položaj 'Početna', pauzirajte na sekundu, a zatim se ponovno pomaknite.

Korak 13: Uobičajena pitanja i odgovori

Uobičajeni problemi s kojima nas ljudi zovu.

P1) Na suncu je i ne radi! Kakvo otrgnuti

A1) Je li priključen na USB izvor napajanja? Tracker se ne napaja sam i u potpunosti se pokreće s USB kabela koji ulazi u Arduino.

P2) Glava nasilno udara u druge dijelove ili tijelo

A2) Morate ponovno 'kući' servosisteme. Moramo dati Servo ograničenja. (To se može učiniti i u kodu)

P3) Ne kreće se previše, kako to promijeniti?

A3) Pokušajte koristiti svjetiljku u prostoriji sa slabim osvjetljenjem. Može biti preopterećen kada je vani na sunčevoj svjetlosti.

P4) Moj Arduino se neće učitati. Što radim krivo?

A4) Provjerite imate li instalirane upravljačke programe za svoj Arduino, provjerite jeste li odabrali Arduino Uno s popisa ploča, provjerite jeste li odabrali pravi komunikacijski port.

P4) Ovo je totalno otrcanje! Kako se usuđujete toliko naplatiti komplet! Dečki ste loši

A4) Hvala na tom pronicljivom komentaru, iako nije pitanje, jeste li došli ovamo s YouTubea? Da, naplaćujemo novac za verziju kompleta, međutim dajemo vam sve potrebne komponente i pružamo vam stvarnu, uživo podršku za korisnike. Ako ga ne želite kupiti od nas, napravite ga sami pomoću naših datoteka otvorenog koda i ovog vodiča s uputama.

Korak 14: Ukrasi

Kada radimo našu Kit verziju ovog projekta, uključujemo i 6V 200mA solarnu ćeliju, kao i jeftin LED voltmetar. Ova mala solarna ćelija neće učiniti puno, ali možete izvući neke podatke iz nje.

Solarnu ćeliju obično pričvršćujemo na lice pomoću čičak trake ili pjenaste trake. Imajte na umu da, iako biste tehnički mogli na ovaj projekt priključiti ogromnu solarnu ploču, odmah biste je slomili. Prevelika solarna ćelija također bi dodatno opteretila servomotore. (Veći tragači htjeli bi koristiti koračni motor sa zupčanikom.)

U našim datotekama za lasersko rezanje pronaći ćete jednostavan držač za LED voltmetar koji se može pričvrstiti na bazu pomoću još dva vijka 8-32. Za spajanje voltmetra na solarnu ćeliju koristimo žičane matice. Ove vrste voltmetra napaja njihov izvor, u ovom slučaju solarna ćelija. Crna žica na negativnu, crvena i bijela žica na pozitivnu.

Korak 15: Uživajte

Nadamo se da će ovo ažuriranje pomoći mnogim ljudima i zainteresirati još više ljudi za stvaranje njihovog stolnog solarnog tragača. Ako imate pitanja, komentare ili stvorite vlastite, molimo vas da ispod ostavite komentar. Volimo vidjeti kakve zabavne varijacije ljudi smišljaju.

Ako ste zainteresirani za bilo koji od naših dijelova ili zaliha, skinite ih sa tvrtke BrownDogGadgets.com. Kao što smo već mnogo puta rekli, ovo je projekt otvorenog koda, pa slobodno koristite vlastite dijelove i zalihe koliko god želite.