DIY Günəş İzləyicisi: 27 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-23 12:54

Giriş

Gənc tələbələri mühəndislik ilə tanış etməyi və onlara günəş enerjisi haqqında öyrətməyi hədəfləyirik; kurikulumlarının bir hissəsi olaraq Helios qurmalarını istəyərək. Mühəndislikdə enerji istehsalını fosil yanacaqların istifadəsindən uzaqlaşdırmaq və daha yaşıl alternativlərə yönəltmək üçün bir səy var. Yaşıl enerji üçün bir seçim, günəş işığını gün ərzində bir hədəfə yönəltmək üçün güzgüdən istifadə edən heliostat adlı cihazdan istifadə etməkdir. Belə bir cihaz, günəş enerjisini bir elektrik stansiyasının istilik anbarına cəmləşdirməkdən və günəşdən qorunan sahələri işıqlandırmaq üçün bir çox tətbiq üçün istifadə edilə bilər.

Bu texnologiyadan istifadə sayına əlavə olaraq, günəş izləməsini təmin etmək üçün dizayn edilmiş müxtəlif quruluşlar da mövcuddur. Helios dizaynının fiziki quruluşu, digər heliostat dizaynlarında olduğu kimi, iki idarə olunan oxa güzgü quraşdırmaq funksiyasını yerinə yetirir. Mexanizm, Heliosun qlobal mövqeyinə əsaslanaraq, günün göydə ulduzun yerini hesablamaq üçün bir proqram istifadə edərək günəşi izləyəcək. Proqramı idarə etmək və iki servo mühərriki idarə etmək üçün bir Arduino mikro nəzarətçi istifadə ediləcək.

Dizayn mülahizələri

Bu layihənin geniş yayılmasını təmin etmək üçün ümumi alətlər və ucuz materiallarla inşa ediləcək Heliosun dizaynına böyük səy sərf edildi. İlk dizayn seçimi, bədəni demək olar ki, tamamilə köpük nüvədən hazırlamaq idi, bu da sərt, əlverişli, əldə etmək asan və kəsmək asandır. Ayrıca, maksimum güc və sərtlik üçün, bütün köpük hissələrinin ya gərginlikdə, ya da sıxılmada olması üçün bədənin dizaynına diqqət yetirildi. Bu, köpük nüvəsinin gərginlik və sıxılma gücündən istifadə etmək üçün edildi və istifadə olunan yapışqan əyilmədən daha çox gərginlik yükünü dəstəkləməkdə daha təsirli olduğu üçün edildi. Əlavə olaraq, güzgüyə bərkidilmiş şaft, zamanlayıcı kəmər vasitəsilə hərəkətə gəlir, bu da motorla güzgü arasında kiçik bir uyğunlaşma səhvinə imkan verir, servo mühərriklər 1 dərəcəyə qədər dəqiqdir və platforma açıq mənbəli Arduino üzərində işləyir. platforma. Bu dizayn seçimləri, bir neçə digər mülahizələrlə yanaşı, təqdim olunan dizaynı davamlı və əlverişli bir təhsil vasitəsi halına gətirir.

Açıq mənbə vədimiz

Heliosun məqsədi mühəndislik təhsilini inkişaf etdirməkdir. Bu bizim əsas diqqət mərkəzimiz olduğundan, işlərimiz GNU FDL lisenziyası altında lisenziyalaşdırılmışdır. İstifadəçilər, eyni lisenziya altında etməyə davam etdikləri müddətcə etdiklərimizi təkrarlamaq və təkmilləşdirmək üçün tam hüquqlara malikdirlər. Ümid edirik ki, istifadəçilər dizaynı yaxşılaşdıracaq və Heliosu daha təsirli bir öyrənmə vasitəsi halına gətirməyə davam edəcəklər.

Epilog Zing 16 Lazer, daha keyfiyyətli layihələr həyata keçirməyimə və onlarla birlikdə olduğum təsir miqdarını artırmağa imkan verərdi. Bir Epliog Laser də mənə daha maraqlı şeylər qurmağa və təmir etdiyim Kayakla bağlı daha sərin Təlimatlar yazmağa imkan verərdi. Növbəti məqsədim, karbon lif və ya şüşə liflə möhkəmləndirilmiş lazerlə kəsilmiş kontrplakdan, eləcə də struktur liflə bükülmüş karton sörf lövhəsindən bir qayıq düzəltməkdir.

Mən də Tech və Teach It yarışmalarında bu təlimata daxil oldum. Bu yazını bəyəndinizsə, səs verin!

Addım 1: Mündəricat

Mündəricat:

• Giriş: DIY Günəş İzləyicisi
• Mündəricat
• Alətlər və materiallar siyahısı
• Addım 1-16 Avadanlıq Quraşdırması
• Addım 17-22 Elektronika Quraşdırması
• Linklərin alınması
• Alınan əsərlər
• Dəstəyiniz üçün təşəkkürlər !!!

Addım 2: Alətlər və Materiallar Qaydası

Bütün bu vasitələri yerli mağazalarda və ya istinad bölməsindəki bağlantılardan əldə etmək olar. Bu materialların hamısı verilən bağlantılarda onlayn olaraq satın alındıqda ümumi dəyəri təxminən 80 dollardır.

BOM

• Güc Matkabı
• Matkap Uçları (.1258 ",.18" və.5 "Çap)
• Tornavida dəsti
• Düz kənar
• Qutu kəsici
• Böyük Vitse Grips
• 2 Köpük Nüvəli Çarşaf (20 "X 30", ~.2in qalınlığında)
• 9.5 "Uzunluğunda 1/2" Çubuq
• Kare Somun (7/16 "-14 İplik Ölçüsü, 3/8" Qalın)
• Vigor VS-2A Servo (39.2 g/5 kq/0.17 saniyə)
• Tape
• Zamanlama kəmər kasnaqları (2), 1”OD
• Yuyucular
• Krazy yapışqan
• Zamanlama kəməri 10"
• Şablonlar (əlavə edilmiş fayllar)
• Güzgülü akril təbəqə (6 "X 6")
• Krazy yapışqan gel
• 8 Maşın Vidası (4-40, 25 mm uzunluğunda)
• 8 Fındıq (4-40)
• 1.5 "uzun dırnaqlar
• Arduino Uno üçün Başlanğıc Kit
• Real vaxt saatı modulu
• Divar Adapteri Güc Təchizatı (5VDC 1A)
• 9V batareya
• 3.3 KOhm Rezistor (2)

Addım 3:

Şablonları əlavə edilmiş faylda çap edin.

Qeyd: Bunlar tam miqyasda çap olunmalıdır. Yazıcınızın ölçüsünü dəyişmədiyinə əmin olmaq üçün çap sənədlərini PDF ilə müqayisə edin.

Addım 4:

Şablonları Şəkil 1 -də göstərildiyi kimi poster lövhəsinə yapışdırın və orta xətləri bələdçi olaraq istifadə edərək.18 düym və.5 düymlük deliklər qazın.

Qeyd: Artırılmış dəqiqlik üçün əvvəlcə.18 düymlük matkapla.5 düymlük deliklər qazın.

Addım 5:

Kəskin bir qutu kəsici ilə fərdi komponentləri kəsin.

Qeyd: Köpük nüvəsini qutu kəsicinin birdən çox keçidi ilə kəsin, bu daha təmiz bir kəsiklə nəticələnəcək. Bir vərəqdə bütün vərəqi kəsməyə çalışmayın.

Addım 6:

Super yapışqan istifadə edərək, uyğun kəsikləri Şəkil 2 -də göstərildiyi kimi yapışdırın. Kəsiklərə baxa və bütün deliklərin hizalandığını, 1 və 2 -ci hissələrin əsasının düz olmasını və 3 -cü hissədəki bir şablonun yuxarıya baxdığını görməlisiniz.

Qeyd: Bir səthə yapışqan tətbiq etdikdən sonra hissələri birləşdirin və 30 saniyə bir -birinə sıxın. Sonra yapışqanın beş dəqiqə dayanmasına icazə verin.

Addım 7:

Super yapışqan jeli istifadə edərək, Şəkil 3 -də göstərildiyi kimi 1, 2 və 3 -cü hissələri birlikdə yapışdırın. Parçaların.5”diametrli deliklərin təməlin qısa etiketli hissəsinə ən yaxın olacağına əmin olun. bazadakı şablonun aşağı/aşağıya baxdığını. Yapışqanın beş dəqiqə dayanmasına icazə verin. Yapışqan quruduqdan sonra, əlavə dəstək üçün altdan və diklərin hər birinə 3 dırnaq daxil edin.

Addım 8:

Şəkil 4 -də göstərildiyi kimi hər iki çarpaz kirişin üst təbəqəsini kəsib Helios -a daxil edin. mavi. Yapışqanın beş dəqiqə dayanmasına icazə verin.

Addım 9:

Şəkil 5 -də göstərildiyi kimi kəsiklər boyunca bir parça bant qoyun.

Addım 10:

Şəkil 6 -da göstərildiyi kimi şablonla düzəldərək boşluğu bazaya super yapışdırın və yapışqanın beş dəqiqə dayanmasına icazə verin.

Addım 11:

Ən böyük servo buynuzu alt bazaya mərkəzləşdirin və Şəkil 7 -də göstərildiyi kimi super yapışqan ilə bərkidin. Yapışqanın beş dəqiqə dayanmasına icazə verin.

Addım 12:

Zamanlama kəmər kasnaqlarından birini.5 düymlük matkap ucundan istifadə edərək.5 "diametrli bir çuxura çəkin və.5" diametrli milə uyğun olub olmadığını yoxlayın. Ya basmalı, ya da super yapışqan ilə doldurulacaq qədər kiçik bir boşluq olmalıdır. Qazılmış çuxur çox kiçikdirsə, milin xarici diametrini əllə zımparalayın.

Addım 13:

Diqqətlə.5”diametrli deliklərə iki kvadrat qoz -fındıq çıxarın və şaftın üzərinə möhkəm oturduğunu yoxlayın.

Qeyd: Qozu bir cüt tutacaq ilə qurbanlıq bir səthə sıxın və.5 diametrli bir çuxur qalana qədər çuxurun diametrini çoxlu bitlərlə tədricən artırın. Matkapı yavaş -yavaş qozun içinə atmağı unutmayın.

Addım 14:

Burada göstərildiyi kimi zamanlama kəmərinin kasnağına bir servo buynuzu bağlayın, Şəkil 8 -də göstərildiyi kimi servo buynuzunun oxunu kasnaqla ortalayın.

Addım 15:

Şaftı və servoyu yapışqan olmadan yığın və Şəkil 9 -da göstərildiyi kimi iki zamanlama kəmər kasnağını hizalayın. Çubuğun bir hissəsi kasnağın qarşısındakı divardan açılmalıdır.

Qeyd: Vidaları köpük nüvəsindən keçirməmək üçün diqqətli olun və servo buynuzu servoya vidalayın. Vintlər yerinə super yapışqan istifadə edə bilərsiniz, ancaq cihazı asanlıqla sökə bilməyəcəksiniz.

Addım 16:

Şaftın kasnağı servonun kasnağı ilə hizalandıqdan sonra, daxili yuyucular dəstini hər divara sürüşdürün və super yapışqan jeli istifadə edərək şafta yapışdırın. Şaftın hizalanmadan sürüşməsinin qarşısını alacaqlar. Ayrıca, super yapışqan istifadə edərək kasnağı milə yapışdırın. Yapışqanın beş dəqiqə dayanmasına icazə verin.

Addım 17:

Vaxt kəmərini 7.2 düym ətrafında düzgün uzunluğa qısaldın və Şəkil 10 -da göründüyü kimi şaftın kasnağını servonun kasnağına bağlayan bir döngə düzəltmək üçün super yapışqan gel istifadə edin. Əvvəlcə kəməri hər iki kasnağa sarın və çıxarın lənglik İndi, kəmərin hər iki ucundakı dişlərdən dərhal sonra kəsin, kəmərin ucları bir -birinə çatsın. İndi çıxardığınız parçadan təxminən 5 düymlük kəmər kəsin. Nəhayət, hər iki ucu bir araya gətirin və bu əlavə uzunluqdakı kəmər, şəkil 2 ilə yapışdırın. Yapışqan quruduqdan sonra kəməri kasnaqların ətrafına yerləşdirin. Kəməri taxmaq üçün kasnağı servodan çıxartmalı olacaqsınız. Uyğundursa, daha sonra kənara qoyun.

Addım 18:

Güzgü şablonunu aynanın arxasına yapışdırın və ya mərkəzi xətti əllə çəkin. Sonra xətti bələdçi olaraq istifadə edərək, super yapışqan jeli ilə düzbucaqlı qozları güzgüyə yapışdırın. Güzgünün heç bir şeyə müdaxilə etmədən düz üzdən yuxarıya doğru düz 180 dərəcə dönə biləcəyinə əmin olun və sonra kvadrat qoz -fındıqları super yapışqan jeli ilə şafta yapışdırın.

Qeyd: Kvadrat yuyucunun alt kənarı şablondakı nöqtəli xəttlə hizalanmalıdır.

Addım 19:

Son servoyu quraşdırın, alt bazanı servo buynuzundan vida ilə son servoya bağlayın və Heliosu tamamlamaq üçün vaxt kəmərini kasnaqlara yerləşdirin.

Qeyd: Elektronikanın və proqramın necə işlədiyini başa düşdükdən sonra, aşağıda oxuyaraq Heliosunuzu dəqiqliyini artırmaq üçün tənzimləyə bilərsiniz.

Addım 20:

Gücünü DC jakından ayıraraq servoları göstərildiyi kimi bağlayın. (Şəkil 12)

Qeyd: 9 voltluq batareyanı lövhədəki jak vasitəsilə birbaşa Arduino -ya qoşun və Arduino -nu USB portu vasitəsilə kompüterinizə qoşun. 9 voltluq batareyanı prototip lövhəsinə QOŞULMAYIN, çünki bu, real vaxt saatınıza zərər verə bilər.

Addım 21:

Arduino 1.0.2 versiyasını buradan yükləyin və quraşdırın.

Qeyd: Bu yükləməyə Helios idarəetmə kodu və onu işə salmaq üçün lazım olan bütün kitabxanalar daxildir. Qurmaq üçün qovluğu yükləyin və açın. Arduino proqramı birbaşa qovluğundan çıxır, heç bir rəsmi quraşdırma tələb olunmur. Ümumi quraşdırma təlimatları və Arduino üçün sürücülərin necə qurulacağına dair təlimatlar üçün bura daxil olun.

Addım 22:

Buradakı təlimatlara əsasən Blink Arduino Sketch -i işə salın. Bu qısa eskizi işə saldıqdan sonra Arduinonu kompüterinizə düzgün bağladığınızdan əmin ola bilərsiniz.

Addım 23:

Heliostatın vaxtını və yerini təyin etmək və proqramı Arduinoya yükləmək üçün nəzarət proqramını (ArduinoCode> Helios_2013) açın.

1) Heliosun günəş paneli kimi hərəkət etməsini və günəşi (dəyişən heliostat = 0) və ya heliostatı (heliostat = 1 dəyişənini təyin etməsini) istədiyini seçin.

a. Qeyd: Gözlədiyiniz şəkildə hərəkət etdiyinə əmin olmaq üçün əvvəlcə günəş paneli kimi sınamağı təklif edirik. Eksenlərdən biri sönmüş kimi görünürsə, o zaman servolardan birini geriyə qoydunuz.

2) Helios -u saat yönünde yumşaq bir şəkildə çevirin. Sonra bütün maşını şərqə yönəldin.

3) Yerinizin koordinatlarını daxil edin.

a. Google ünvan axtararaq bir yerin koordinatlarını tapın. Sonra, yeri sağ vurun və "Burada nə var?" Seçin. Koordinatlar, axtarış enleminde və boylamda görünəcək.

b. Proqramdakı standart enlem və boylam dəyərlərini Heliosun enlem və boylam dəyərlərinə dəyişdirin.

4) Helios -u günəş paneli kimi istifadə etməyi seçsəniz, bu addımı atlayın. Heliosu heliostat olaraq istifadə etməyi seçsəniz, Heliosun hədəfinin hündürlüyünü və azimut açısını daxil edin. Koordinat sistemi Şəkil 15 -də göstərilmişdir.

5) Real Zaman Saatını təyin etmək üçün UTC -də cari vaxtı təyin edin və müvafiq dəyişənləri hərbi vaxtda bu dəyərlərlə əvəz edin. Sonra "//" işarəsini silin, eskizi yükləyin və "//" yerinə qoyun (Çıxış 18:30 EST saat 22:30 UTC. Proqramda bu saat = 22, dəqiqə = 30 və saniyə = 0)

a. Saat təyin edildikdən sonra servoları ayırın və kodu "günəş paneli" rejimində işlədin (heliostat = 0). Günəş izləyicisinin hesablanmış açılarını sunearthtools.com -dan (https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php) günəş mövqeyi hesablayıcısı kimi bir şeylə yoxlayın. "DAzimuth", Heliosun proqnozlaşdırdığı kimi Günəşin Azimut bucağıdır və "Yüksəklik" Günəşin yüksəklik /yüksəklik bucağıdır. Həm Helios, həm də veb saytın proqnozları təxminən beş dərəcə ilə uyğun olmalıdır. Bu aralığa daxil olan hər hansı bir uyğunsuzluq, yüklənən vaxtdan bir neçə dəqiqə sonra baş verir və Heliosun davranışında nəzərə çarpmayan bir dəyişikliyə səbəb ola bilər.

b. Günəşin yeri ilə bağlı Heliosun proqnozu dəqiq olduqda, saatı təyin edən kodu şərh etmək üçün "//" işarəsini qoyun. Real vaxt saatı yalnız bir dəfə təyin olunmalıdır, buna görə yeni eskizlər yüklədiyiniz və ya hədəfləri dəyişdirdiyiniz zaman onu yeniləmək lazım olmayacaq.

6) USB və gücü Arduinodan çıxarın və servo mühərrikləri yenidən qoşun.

Addım 24:

Əgər Helios düzgün yığılıbsa, o zaman əmr etdiyiniz hədəfi göstərməli və Arduinoya yenidən güc tətbiq edildikdə günəşin əksini orada saxlamalıdır. Helios günəşin əksini hər dərəcədə düzəldəcək. Bu o deməkdir ki, günəşin refleksi günəş bir dərəcə hərəkət edənə qədər dəyişəcək, bu anda Helios əksini düzəltmək üçün hərəkət edəcək. Proqramın necə işlədiyini başa düşdükdən sonra hər hansı bir montaj səhvini kompensasiya etmək üçün "offset_Elv" (Elevation) və "offset_Az" (Azimuth) dəyişənləri ilə oynamaq istəyə bilərsiniz. Bu dəyişənlər Heliosun koordinat sisteminin istiqamətini idarə edir.

Addım 25: Linklərin alınması

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 köpük+əsas

Çubuq: https://www.mcmaster.com/#cast-acrylic/=i6zw7m (Parça nömrəsi: 8528K32)

Qutu kəsici:

Servo:

Bant: 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= görünməz+lent

Şablonlar: Bu sənədin sonundakı səhifələri çap edin. Kağız onlayn olaraq əldə edilə bilər:

Kare somun: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-square-nuts/=hflvij (Parça nömrəsi: 98694A125)

Super yapışqan:

Super yapışqan gel: 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+ ani+krazy+yapışqan

Düz Kenar:

Power Drill:

Vintlər: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-fasteners/=mumsm1 (Parça nömrəsi: 90272A115)

Fındıq: https://www.mcmaster.com/#hex-nuts/=mums50 (Parça nömrəsi: 90480A005)

Güzgü: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3571/=i705h8 (Parça nömrəsi: 1518T18)

Tornavida dəsti:

2 Zamanlama kəməri kasnağı: https://sdp-si.com/eStore/Direct.asp?GroupID=218 (Parça nömrəsi: A 6M16-040DF25)

Zamanlama kəməri: https://www.mcmaster.com/#timing-belts/=i723l2 (Parça nömrəsi: 7887K82)

Matkap Uçları:

Yuyucular: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3226/=hzc366 (Parça nömrəsi: 95630A246)

Böyük köməkçilər:

Dırnaqlar: https://www.mcmaster.com/#standard-nails/=i708x6 (Parça nömrəsi: 97850A228)

Arduino Kit:

Real vaxt saatı modulu:

Enerji təchizatı:

Batareya:

Rezistorlar:

Addım 26: Alınan əsərlər

4 şəkil. (2112, 07 07). 3d kompas naviqasiyası. 6 İyun 2013, 4 fotoşəkildən alındı:

Commons, C. (2010, 1 yanvar). Real vaxt saatı modulu. 28 May 2013 -cü ildə Sparkfun -dan əldə edildi:

Commons, C. (2011, 1 yanvar). DC Barel Jack Adapteri - Breadboard Uyğundur. 28 May 2013, Sparkfun -dan əldə edildi:

Commons, C. (2013, 16 may). Ethernet kitabxanası. 28 May 2013 Arduinodan alındı:

ElmarM. (2013, 24 mart). Haunted Doll. Təlimatlardan 28 May 2013 tarixində alındı: https://www.instructables.com/id/Now-the-fun-part-create-a-creepy-story-to-go-wit/step17/Arduino-and-Breadboard -qurmaq/

Baxış, M. (nd). STEPsss. Kennyviper -dən 28 May 2013 -cü ildə əldə edildi:

sonlineshop. (2012, 1 yanvar). Rezistor 2.2K Ohm Erişildi 28 May 2013,

Addım 27: Dəstəyiniz üçün təşəkkür edirik !

Köməkçi məsləhətçimiz Alexander Mitsos'a və bu layihə boyunca bizə dəstək olan bütün insanlara dərin təşəkkürümüzü bildirmək istərdik:

• Whitney Meriwether
• Benjamin Bangsberg
• Walter Bryan
• Radha Krishna Gorle
• Matthew Miller
• Katharina Wilkins
• Garratt Gallagher
• Rachel Nottelling
• Randall Heath
• Paul Shoemaker
• Bruce Bock
• Robert Davy
• Nik Bolitho
• Nik Bergeron
• Paul ingilis dili
• Alexander Mitsos
• Matt C.
• William Bryce
• Nilton Lessa
• Emerson İlvud
• Jost Jahn
• Carl Men
• Nina
• Michael və Liz
• Walter Lickteig
• Andrew Heine
• Zəngin Ramsland
• Bryan Miller
• Netia McCray
• Roberto Melendez

Texniki Müsabiqədə İkinci yer

Epilog Challenge VI -da Runner Up