DIY Quyosh kuzatuvchisi: 27 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Kirish

Biz yosh talabalarni muhandislik bilan tanishtirishni va ularga quyosh energiyasi haqida o'rgatishni maqsad qilganmiz; ularni o'quv dasturining bir qismi sifatida Helios qurishga majbur qilish. Muhandislik sohasida energiya ishlab chiqarishni yoqilg'i yoqilg'isidan voz kechishga va yashil variantlarga yo'naltirishga harakat qilinmoqda. Yashil energiya uchun variantlardan biri - quyosh nurini kun bo'yi nishonga yo'naltirish uchun oynadan foydalanadigan heliostat deb nomlangan qurilmadan foydalanish. Bunday qurilmadan quyosh energiyasini elektr stantsiyasining issiqlik rezervuariga to'plashdan tortib, quyoshdan to'silgan joylarni yoritishgacha, ko'p maqsadlarda foydalanish mumkin.

Ushbu texnologiyadan foydalanish soniga qo'shimcha ravishda, quyoshni kuzatish uchun mo'ljallangan turli xil tuzilmalar ham mavjud. Helios dizaynining fizik tuzilishi, boshqa heliostat dizaynlari singari, oynani boshqariladigan ikkita o'qga o'rnatish vazifasini bajaradi. Mexanizm Heliosning global pozitsiyasiga asoslanib, yulduzning osmonda joylashgan joyini hisoblash dasturi yordamida quyoshni kuzatib boradi. Dasturni ishga tushirish va ikkita servo dvigatelni boshqarish uchun Arduino mikro-boshqaruvchisi ishlatiladi.

Dizayn masalalari

Ushbu loyihaning keng tarqalganligini ta'minlash uchun, Heliosni umumiy asbob -uskunalar va arzon materiallar yordamida loyihalashtirishga katta kuch sarflandi. Dizaynning birinchi tanlovi korpusni deyarli ko'pikli yadrodan qurish edi, bu qattiq, arzon, sotib olish oson va kesish oson. Bundan tashqari, maksimal kuch va qat'iylik uchun, ko'pikli qismlarning hammasi taranglikda yoki siqilishda bo'lishi uchun korpusni loyihalashga e'tibor qaratildi. Bu ko'pik yadrosining kuchlanish va siqilish kuchidan foydalanish uchun qilingan, chunki ishlatilgan yopishtiruvchi egilishga qaraganda yukni ko'tarishda kuchliroqdir. Bundan tashqari, oynaga mahkamlangan mil vaqt kamari orqali quvvatlanadi, bu vosita va ko'zgu o'rtasida kichik hizalanish xatoligiga yo'l qo'yadi, servo motorlar 1 gradusgacha aniq va platforma Arduino ochiq manbaida ishlaydi. platforma. Dizaynning ushbu tanlovlari, bir qator boshqa mulohazalar bilan bir qatorda, taqdim etilgan dizaynni bardoshli va arzon, ta'lim vositasiga aylantiradi.

Bizning ochiq manbali va'damiz

Heliosning maqsadi - muhandislik ta'limini targ'ib qilish. Bu bizning asosiy e'tiborimiz bo'lgani uchun, bizning ishimiz GNU FDL litsenziyasi ostida. Foydalanuvchilar, xuddi shu litsenziya ostida ishlashni davom ettirsalar, biz qilgan ishni takrorlash va yaxshilashga to'liq huquqlarga ega. Umid qilamizki, foydalanuvchilar dizaynni yaxshilaydi va Heliosni yanada samarali o'quv vositasiga aylantirishda davom etadi.

Epilog Challenge VIAn Epilog Zing 16 Laser menga yuqori sifatli loyihalarni bajarishga va ular bilan bo'lgan ta'sirimni ko'paytirishga imkon beradi. Epliog lazer, shuningdek, menga yanada qiziqarli narsalarni yaratishga va yana yangi ko'rsatmalarni yozishga imkon beradi, masalan, men ta'mirlagan kayak haqida. Keyingi maqsadim - uglerod tolasi yoki shisha tola bilan mustahkamlangan, shuningdek, strukturaviy tola bilan o'ralgan kartonli sörf taxtasidan yasalgan kontrplakdan yasalgan qayiqni yasash.

Men ham bu ko'rsatmalarni Tech va Teach It tanlovlariga kiritdim. Agar sizga bu xabar yoqqan bo'lsa, iltimos, ovoz bering!

1 -qadam: Mundarija

Mundarija:

• Kirish: DIY quyosh kuzatuvchisi
• Mundarija
• Asboblar va materiallar ro'yxati
• 1-16-qadam Uskuna yig'ish
• 17-22-qadam elektronika yig'ilishi
• Links sotib olish
• Ishlar keltirilgan
• Qo'llab -quvvatlaganingiz uchun tashakkur !!!

2 -qadam: asboblar va materiallar ro'yxati

Bu vositalarni hammasini mahalliy do'konlarda yoki ma'lumot bo'limidagi havolalarda sotib olish mumkin. Ushbu materiallarning umumiy qiymati taxminan 80 dollarni tashkil qiladi, agar ularning barchasi Internetda berilgan havolalarda sotib olingan bo'lsa.

BOM

• Quvvat matkapi
• Matkap uchlari (.1258 ",.18" va.5 "diametri)
• Tornavida to'plami
• Tekis qirra
• Box kesuvchi
• Katta vitse ushlagichlar
• 2 ko'pikli yadroli varaqlar (20 "X 30", ~.2in qalinligi)
• 9,5 dyuym uzunlikdagi 1/2 dyuymli novda
• Kvadrat yong'oq (7/16 "-14 iplar o'lchami, 3/8" qalin)
• Vigor VS-2A Servo (39,2 g/5 kg/0,17 soniya)
• Lenta
• Vaqt kamari kasnaklar (2), 1 "OD
• Kir yuvish mashinalari
• Krazy elim
• Vaqt kamari 10"
• Shablonlar (fayllar biriktirilgan)
• Oynali akril varaq (6 "X 6")
• Krazy elim jeli
• 8 ta mashina vintlari (uzunligi 4-40, 25 mm)
• 8 yong'oq (4-40)
• 1,5 "uzunlikdagi mixlar
• Arduino Uno uchun boshlang'ich to'plami
• Haqiqiy vaqtda soat moduli
• Devor uchun quvvat manbai (5VDC 1A)
• 9V batareya
• 3.3 KOm qarshilik (2)

3 -qadam:

Shablonlarni biriktirilgan faylda chop eting.

E'tibor bering: ular to'liq hajmda chop etilishi kerak. Printeringiz o'lchamini o'zgartirmaganligiga ishonch hosil qilish uchun bosma nashrlarni PDF -fayllar bilan solishtiring.

4 -qadam:

Shablonlarni 1 -rasmda ko'rsatilgandek plakatlar taxtasiga mahkamlang va markaziy chiziqlarni yo'riqnoma sifatida ishlating.18 dyuym va.5 dyuymli teshiklarni burang.

Izoh:.5 dyuymli teshiklarni.18 dyuymli matkap yordamida aniqlang.

5 -qadam:

O'tkir quti kesgich bilan alohida qismlarni kesib oling.

E'tibor bering: ko'pikli yadroni quti to'sarining bir nechta o'tishi bilan kesib oling, bu esa ancha toza kesimga olib keladi. Bir varaqda butun varaqni kesib o'tishga urinmang.

6 -qadam:

2 -rasmda ko'rsatilgandek, mos keladigan kesmalarni super elim yordamida yopishtiring. Siz kesilgan joylarni ko'rib chiqishingiz va barcha teshiklar bir -biriga to'g'ri kelishini, 1 va 2 -qismlarning tagligi tekis bo'lishi va 3 -qismdagi bitta shablonni yuqoriga qaragan holda ko'rishingiz kerak.

E'tibor bering: elimni bir sirtga surtgandan so'ng, qismlarni birlashtirib, 30 soniya davomida bir -biriga bosing. Keyin, elimni besh daqiqaga qo'yishga ruxsat bering.

7 -qadam:

Supero'tkazuvchi jel yordamida 1, 2 va 3 -qismlarni 3 -rasmda ko'rsatilgandek yopishtiring. Qismlarning diametri 5 dyuymli taglik qismining qisqa deb belgilangan qismiga eng yaqin joylashganligiga ishonch hosil qiling. bazadagi shablon pastga/tashqariga qaragan. Yelimni besh daqiqaga qo'yishga ruxsat bering. Yelim o'rnatilgandan so'ng, qo'shimcha tirgak uchun taglikdan va har bir tikka ichiga 3 tirnoq soling.

8 -qadam:

Ikkala chiziqning ustki qatlamini kesib oling va 4 -rasmda ko'rsatilgandek ularni Heliosga kiriting. ko'k Yelimni besh daqiqaga qo'yishga ruxsat bering.

9 -qadam:

5 -rasmda ko'rsatilgandek, kesmalar bo'ylab lenta bo'lagini joylashtiring.

10 -qadam:

Shakl 6 -rasmda ko'rsatilgandek, ajratgichni taglikka mahkam yopishtiring va elimni besh daqiqaga qo'yishga ruxsat bering.

11 -qadam:

Eng katta servo shoxni pastki taglikka joylashtiring va uni 7 -rasmda ko'rsatilgandek superglue bilan mahkamlang. Yelimni besh daqiqaga qo'yishga ruxsat bering.

12 -qadam:

5 dyuymli matkap yordamida vaqt kamarining kasnaqlaridan birini diametri 5 dyuymli teshikka burang va uning diametri 5 milga to'g'ri kelishini tekshiring. U bosilishi kerak, yoki super elim bilan to'ldirish uchun etarlicha kichik bo'shliq bo'lishi kerak. Agar burg'ilangan teshik juda kichik bo'lsa, qo'lning tashqi diametrini silliqlang.

13 -qadam:

Diametri 5 dyuymli ikkita kvadrat yong'oqni ehtiyotkorlik bilan chiqarib oling va ularning milga mahkam o'rnashganligini tekshiring.

E'tibor bering: yong'oqni qurbonlik yuzasiga mahkamlang va bir -birining o'rnini tuting va diametri 5 dyuymli teshik qolguncha asta -sekin teshikning diametrini bir nechta bit bilan oshiring. Matkapni sekin yong'oqqa tushirishni unutmang.

14 -qadam:

Servo shoxini 8 -rasmda ko'rsatilgandek, servo shox o'qini kasnaq bilan markazlashtirishda ehtiyot bo'ling.

15 -qadam:

Mil va servolarni yopishtirgichsiz yig'ing va 9 -rasmda ko'rsatilgandek, ikkita kamar kasnagini tekislang.

E'tibor bering: vintlarni ko'pikli yadrodan o'tkazib yubormaslik uchun servoni tik holatidadir burab qo'ying va servo shoxini servoga burab qo'ying. Vintlar o'rniga superglue -dan foydalanishingiz mumkin, lekin siz uni qismlarga ajratib bo'lmaydi.

16 -qadam:

Milning kasnagi servo kasnagiga to'g'ri kelgandan so'ng, ichki yuvish moslamalarini har bir devorga siljiting va ularni super yopishtiruvchi jel yordamida milga yopishtiring. Ular milni hizalamadan siljishidan saqlaydi. Bundan tashqari, kasnaqni o'ta elim yordamida milga yopishtiring. Yelimni besh daqiqaga qo'ying.

17 -qadam:

Vaqt kamarini 7,2 dyuymga to'g'ri uzunlikka qisqartiring va 10 -rasmda ko'rinib turganidek, milning kasnagini servo kasnagiga bog'laydigan halqa yasash uchun super yopishtiruvchi jelni ishlating. bo'shashish Endi kamarni ikkala uchidagi tishlardan keyin kesib oling, kamarning uchlari bir -biriga tegishi uchun. Endi siz olib tashlagan qismdan 5 dyuymli kamarni kesib oling. Nihoyat, ikkala uchini ham birlashtiring va ularni bu qo'shimcha uzunlikdagi belbog 'bilan yopishtiring, rasm 2. Yelim quriganidan so'ng, kamarni kasnaklar atrofiga joylashtiring. Bu shunday moslashuvchan bo'lishi kerakki, siz kamarni mahkamlash uchun kasnaqni servodan chiqarib olishingiz kerak bo'ladi. Agar u mos bo'lsa, uni keyinroq yon tomonga qo'ying.

18 -qadam:

Oynaning shablonini oynaning orqa tomoniga yopishtiring yoki markaziy chiziqni qo'l bilan torting. Keyin chiziqni ko'rsatma sifatida ishlatib, kvadrat yong'oqlarni oynaga super yopishtiruvchi jel bilan yopishtiring. Ko'zgu hech narsaga xalaqit bermasdan, yuqoridan pastga qarab 180 daraja burilish qobiliyatiga ega ekanligiga ishonch hosil qiling, so'ngra to'rtburchaklar yong'oqni milga yopishtiruvchi jel bilan yopishtiring.

Eslatma: Kvadrat yuvish mashinalarining pastki chetini shablonda nuqta qo'yilgan chiziq bilan tekislash kerak.

19 -qadam:

Oxirgi servoni o'rnating, pastki tayanchni servo shoxidan vint bilan mahkamlang va Heliosni bajarish uchun vaqt kamarini kasnaklar ustiga qo'ying.

Eslatma: Elektron va dasturiy ta'minot qanday ishlashini tushunganingizdan so'ng, quyida o'qish orqali siz Helios -ni to'g'riligini oshirishingiz mumkin.

20 -qadam:

Servolarni ko'rsatilgandek ulang, shunda elektr tok manbaidan uziladi. (12 -rasm)

Eslatma: 9 voltli batareyani to'g'ridan -to'g'ri Arduino -ga bortdagi uyadan ulang va Arduino -ni USB port orqali kompyuteringizga ulang. 9 voltli batareyani prototip taxtasiga ulamang, chunki bu sizning real vaqtingizga zarar etkazishi mumkin.

21 -qadam:

Arduino 1.0.2 versiyasini bu erdan yuklab oling va o'rnating.

Eslatma: Bu yuklash Helios boshqaruv kodini va uni ishga tushirishingiz kerak bo'lgan barcha kutubxonalarni o'z ichiga oladi. O'rnatish uchun papkani yuklab oling va oching. Arduino dasturi to'g'ridan -to'g'ri o'z katalogidan chiqadi, rasmiy o'rnatish talab qilinmaydi. Umumiy o'rnatish ko'rsatmalari va Arduino drayverlarini o'rnatish bo'yicha ko'rsatmalarni bu erdan oling.

22 -qadam:

Bu erdagi ko'rsatmalarga asoslanib Blink Arduino eskizini ishga tushiring. Qisqa eskizni ishga tushirgandan so'ng, siz Arduino -ni kompyuteringizga to'g'ri ulaganingizga amin bo'lishingiz mumkin.

23 -qadam:

Heliostatning vaqtini va joylashishini belgilash va dasturni Arduino -ga yuklash uchun boshqaruv dasturini (ArduinoCode> Helios_2013) oching.

1) Heliosning quyosh paneli kabi harakat qilishini va quyoshni kuzatishini xohlaysizmi (heliostat = 0 o'zgaruvchisini o'rnating) yoki geliostat (heliostat = 1 o'zgaruvchisini o'rnating).

a. Eslatma: Siz kutganingizdek harakat qilishiga ishonch hosil qilish uchun avval uni quyosh paneli sifatida sinab ko'rishingizni tavsiya qilamiz. Agar o'qning biri o'chirilganga o'xshasa, siz servolardan birini orqaga qo'ygan bo'lishingiz mumkin.

2) Heliosni soat yo'nalishi bo'yicha sekin aylantiring. Keyin butun mashinani sharqqa yo'naltiring.

3) Joylashuvingiz koordinatalarini kiriting.

a. Manzilni Google qidirib, manzil koordinatalarini toping. Keyin, manzilni o'ng tugmasini bosing va "Bu erda nima bor?" Ni tanlang. Koordinatalar qidiruv maydonida kenglik va uzunlik bilan ko'rsatiladi.

b. Dasturdagi odatiy kenglik va uzunlik qiymatlarini Helios kenglik va uzunlik qiymatlariga o'zgartiring.

4) Agar siz Helios -dan quyosh batareyasi sifatida foydalanishni tanlasangiz, bu bosqichni o'tkazib yuboring. Agar siz Heliosni geliostat sifatida ishlatishni tanlasangiz, Helios nishonining balandligi va azimut burchagini kiriting. Koordinatalar tizimi 15 -rasmda aniqlangan.

5) Haqiqiy vaqt soatini o'rnatish uchun, UTC bo'yicha joriy vaqtni aniqlang va mos keladigan o'zgaruvchilarni bu qiymatlarga, harbiy vaqtga almashtiring. Keyin "//" belgisini o'chirib tashlang, eskizni yuklang va "//" o'rnini qo'ying (Chiq. 18:30 EST - UTC - 22:30. Dasturda bu soat = 22, daqiqa = 30 va soniya = 0)

a. Soat o'rnatilgandan so'ng, servolarni uzing va kodni "quyosh paneli" rejimida ishga tushiring (heliostat = 0). Quyosh kuzatuvchisining hisoblangan burchaklarini sunearthtools.com saytidagi quyosh pozitsiyasi kalkulyatori bilan tekshiring (https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php). "DAzimut" - Helios tomonidan bashorat qilingan quyoshning Azimut burchagi va "balandlik" - quyoshning balandlik /balandlik burchagi. Helios ham, veb -sayt bashoratlari ham taxminan besh darajaga to'g'ri kelishi kerak. Bu diapazondagi har qanday tafovut yuklangan vaqtdan bir necha daqiqaga to'g'ri keladi va Heliosning xatti -harakatlarida sezilmaydigan o'zgarishlarga olib keladi.

b. Quyoshning joylashuvi haqidagi Helios bashorati aniq bo'lgach, soatni belgilaydigan kodni "//" bilan almashtiring. Haqiqiy vaqt soati faqat bir marta o'rnatilishi kerak, shuning uchun siz yangi eskizlarni yuklaganingizda yoki maqsadlarni o'zgartirganingizda uni yangilash shart emas.

6) USB va quvvatni Arduino -dan chiqarib oling va servo motorlarni qayta ulang.

24 -qadam:

Agar Helios to'g'ri yig'ilgan bo'lsa, u siz buyurgan nishonga ishora qilishi va Arduino -ga yana kuch ishlatilganda, quyosh nuri aks etishi kerak. Helios quyosh nurini har darajada to'g'rilaydi. Bu shuni anglatadiki, quyosh nurlari bir darajaga burilguncha o'zgaradi, bu vaqtda Helios aks ettirishni to'g'rilaydi. Dastur qanday ishlashini tushunganingizdan so'ng, har qanday montaj xatosini bartaraf etish uchun "ofset_Elv" (Elevation) va "offset_Az" (Azimuth) o'zgaruvchilari bilan o'ynashingiz mumkin. Bu o'zgaruvchilar Helios koordinata tizimining yo'nalishini nazorat qiladi.

25 -qadam: havolalarni sotib olish

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 ko'pik+yadro

Rod: https://www.mcmaster.com/#cast-acrylic/=i6zw7m (qism raqami: 8528K32)

Qutini kesuvchi:

Servo:

Lenta: 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= ko'rinmas+lenta

Shablonlar: Ushbu hujjatning oxiridagi sahifalarni chop eting. Qog'ozni Internetda sotib olish mumkin:

Kvadrat yong'oq: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-square-nuts/=hflvij (Part raqami: 98694A125)

Super elim:

Super elim jeli: 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+purpose+ tezkor+krazy+elim

To'g'ri chekka:

Quvvat matkapi:

Vintlardek: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-fasteners/=mumsm1 (qism raqami: 90272A115)

Yong'oqlar: https://www.mcmaster.com/#hex-nuts/=mums50 (qism raqami: 90480A005)

Oyna: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3571/=i705h8 (qism raqami: 1518T18)

Tornavida to'plami:

Vaqt kamarining 2 kasnagi: https://sdp-si.com/eStore/Direct.asp?GroupID=218 (qism raqami: A 6M16-040DF25)

Vaqt kamari: https://www.mcmaster.com/#timing-belts/=i723l2 (qism raqami: 7887K82)

Matkap uchlari:

Yuvish mashinalari: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3226/=hzc366 (qism raqami: 95630A246)

Katta vitse-qo'llar:

Tirnoqlar: https://www.mcmaster.com/#standard-nails/=i708x6 (qism raqami: 97850A228)

Arduino to'plami:

Haqiqiy vaqtda soat moduli:

Quvvat manbai:

Batareya:

Qarshiliklar:

26 -qadam: Ishlar keltirilgan

4 ta rasm. (2112, 07 07). 3d kompas navigatsiya. 2013 yil 6-iyun, 4-rasmdan olingan:

Commons, C. (2010 yil, 1 yanvar). Haqiqiy vaqtda soat moduli. 2013 yil 28 -mayda Sparkfun -dan olingan:

Commons, C. (2011 yil, 1 yanvar). DC Barrel Jek Adapter - Breadboard mos keladi. 2013 yil 28 -mayda Sparkfun -dan olingan:

Commons, C. (2013 yil, 16 may). Ethernet kutubxonasi. 2013 yil 28 -mayda Arduino -dan olingan:

ElmarM. (2013 yil, 24 mart). Qo'rqinchli qo'g'irchoq. 2013 yil 28-mayda ko'rsatmalardan olingan: https://www.instructables.com/id/Now-the-fun-part-create-a-creepy-story-to-go-wit/step17/Arduino-and-Breadboard -sozlash/

Nigoh, M. (nd). STEPsss. 2013 yil 28 -mayda kennyviper -dan olingan:

sonlineshop. (2012 yil, 1 yanvar). Rezistor 2.2K Ohm. 2013 yil 28 -mayda https://sonlineshop.com/index.php?route=product/product&product_id=72 saytidan olingan.

27 -qadam: Qo'llab -quvvatlaganingiz uchun tashakkur !!

Bizni qo'llab -quvvatlovchi maslahatchi Aleksandr Mitsosga va ushbu loyiha davomida bizni qo'llab -quvvatlagan barchaga katta rahmat aytmoqchimiz:

• Uitni Meriueter
• Benjamin Bangsberg
• Valter Bryan
• Radha Krishna Gorle
• Metyu Miller
• Katarina Uilkins
• Garratt Gallager
• Reychel Nottelling
• Randall Xit
• Pol Shoemaker
• Bryus Bok
• Robert Devi
• Nik Bolito
• Nik Bergeron
• Pol ingliz
• Aleksandr Mitsos
• Mett C.
• Uilyam Brays
• Nilton Lessa
• Emerson Yilvud
• Jost Jahn
• Karl Erkaklar
• Nina
• Maykl va Liz
• Valter Likteig
• Endryu Xayn
• Boy Ramsland
• Bryan Miller
• Netiya Makkrey
• Roberto Melendes

Texnik tanlovda ikkinchi o'rinni egalladi

"Epilog Challenge VI" da ikkinchi o'rinni egalladi