Dual Axis Tracker V2.0: 15 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Kembali di tahun 2015 kami merancang Simple Dual Axis Tracker untuk digunakan sebagai proyek siswa atau hobi yang menyenangkan. Itu kecil, berisik, sedikit rumit, dan memancing banyak komentar komunitas yang sangat aneh. Meskipun demikian, tiga setengah tahun kemudian kami masih menerima email dan panggilan telepon dari orang-orang di seluruh dunia yang ingin membangun milik mereka sendiri.

Karena keberhasilan posting proyek asli kami, video youtube, dan kit yang kami jual, kami menerima berbagai umpan balik dari berbagai pengguna. Sebagian besar baik, beberapa menjengkelkan, dan beberapa yang sejalan dengan "pengkabelan hal ini benar-benar rumit jadi silakan menghabiskan satu jam di telepon dengan kami untuk mencari tahu." Dengan pemikiran itu, kami menghabiskan beberapa bulan mendesain ulang proyek dari bawah ke atas untuk menjadikannya aktivitas yang jauh lebih ramping dan mudah.

Dalam tulisan ini, Anda akan menemukan informasi tentang peningkatan kami, cara kerja pelacak surya, daftar suku cadang, tautan ke perangkat keras Sumber Terbuka kami, kode Sumber Terbuka, dan tautan ke tempat Anda dapat membeli banyak barang ini.

Pengungkapan Penuh: Kami menjual proyek ini dan semua bagiannya sebagai kit pendidikan. Anda tidak perlu membeli apapun dari kami untuk membuat proyek ini. Bahkan Anda dapat menggunakan semua sumber daya kami untuk membuat PCB Anda sendiri, memotong kayu Anda sendiri dengan laser di Ruang Pembuat atau Universitas setempat, atau bahkan hanya menggunakan sekumpulan karton dan lem panas untuk membuat kreasi Anda sendiri yang mengagumkan. Ini adalah proyek Open Source terus menerus.

Give Aways: Kami mencoba sesuatu yang baru di 2019. Ikuti kami di instruksi, facebook, Instagram, dan atau youtube untuk kesempatan memenangkan beberapa bagian gratis (khusus Penduduk AS). Sukai dan komentari postingan dan video kami untuk proyek ini dan kami akan memilih beberapa pemenang selama bulan depan. Kami akan memberikan beberapa batch PCB dan beberapa kit.

Langkah 1: Mengapa Pelacak Surya?

Panel Surya ada di mana-mana. Mereka tidak mahal, tersedia, dan sangat mudah digunakan. Ada puluhan ribu proyek panel surya skala kecil yang ditemukan di seluruh situs web youtube dan DIY.

Kebanyakan orang mungkin memiliki beberapa pengaturan surya skala besar di lingkungan mereka berkat proliferasi Solar Group Buys dan insentif pemerintah. Di sebagian besar pengaturan ini, panel surya dipasang di atap bangunan yang mengarah 45 derajat ke Selatan (ketika di Belahan Bumi Utara). Pengaturan surya tetap sejauh ini merupakan cara paling sederhana untuk memberi daya pada rumah atau bangunan karena hanya membutuhkan sedikit perawatan dan pemeliharaan. Kami sering memberi tahu orang-orang yang menghubungi kami bahwa jauh lebih hemat biaya untuk TIDAK membangun pelacak surya untuk rumah Anda, tetapi hanya menambahkan lebih banyak panel surya ke susunan Anda.

Namun, cara paling efisien untuk mengumpulkan energi dari satu panel adalah melalui pelacak surya. Hal ini memungkinkan panel surya berada pada posisi optimal sepanjang hari yang meningkatkan pembangkitan energi lebih dari 20%. Sistem semacam ini sangat cocok untuk bangunan atau fasilitas yang tidak memiliki banyak ruang atap datar atau situasi di mana energi matahari tidak konsisten.

Kami akan mendemonstrasikan Active Solar Tracker yang bergerak pada sumbu X dan Y. Sistem semacam ini menggunakan pengontrol mikro, atau sirkuit analog yang dirancang dengan baik, dan sensor untuk menjaga panel surya pada posisi yang tepat. Meskipun ini membuat demo yang sangat apik yang dapat Anda pamerkan menggunakan senter di ruang kelas, ini juga menggunakan banyak daya dan memiliki banyak bagian yang bergerak.

Pelacak Berbasis Tanggal atau Pelacak Terjadwal menggunakan informasi tanggal dan waktu untuk mengikuti jalur yang ditetapkan setiap hari karena pergerakan matahari 100% dapat diprediksi. Salah satu contohnya adalah proyek oleh pengguna yang dapat diinstruksikan pdaniel7 dan menggunakan dua servos dalam desain baru untuk melacak matahari dengan sangat efisien. Kunci untuk jenis desain ini adalah memastikan perangkat lunak diatur agar paling efisien untuk lokasi Anda yang sebenarnya.

Pelacak Bertenaga Orang adalah pelacak yang didukung oleh orang. Ini dapat berkisar dari sesuatu yang sederhana seperti seseorang mengubah sudut panel surya mereka beberapa kali dalam setahun hingga meletakkan panel pada platform berputar yang terpasang pada katrol berbobot yang disetel ulang setiap pagi. Misalnya seorang petani lokal yang kita kenal memiliki beberapa panel surya yang dipasang pada pipa PVC di halaman rumahnya. Setiap bulan dia sedikit mengubah posisi dan sudut mereka. Ini sangat sederhana dan membantunya mendapatkan beberapa amp energi lagi dari sistemnya.

Langkah 2: Tingkatkan ke Desain Asli

Versi asli kami lebih mementingkan mekanika fisik daripada elektronik dan ini terbukti menjadi kejatuhan terbesarnya. Ketika kami mulai mendesain ulang proyek ini, kami membuat keputusan untuk mengubah kabel kami dari pendekatan 'bundel kabel' menjadi pendekatan 'plug and play' yang mudah karena audiens kami cenderung mahasiswa.

Hal pertama yang kami lakukan adalah membuat Arduino Shield khusus untuk mencolokkan servo dan sensor. Desain aslinya menggunakan Perisai Sensor Arduino generik yang bekerja dengan baik untuk Servo tetapi tidak baik untuk Sensor. Perisai kami tidak ada yang istimewa secara keseluruhan dan sejauh ini merupakan aspek yang paling sederhana untuk dirancang. (Kami juga menggunakannya untuk proyek lain di mana kami perlu memasang sensor sederhana dan servo.)

Untuk menjaga agar sensor tetap di tempatnya, kami merancang dudukan sensor yang sangat sederhana yang dapat dengan mudah disekrup ke kayu. Satu set pin header kemudian memungkinkan kami untuk menghubungkan PCB sensor ke pelindung dengan jumper wanita. Pemecahan masalah pengaturan ini jauh lebih mudah daripada 'bundel kabel' asli kami atau papan tempat memotong roti.

Terakhir kami membahas desain kami dan mengubah sedikit kayu dari seperempat inci menjadi delapan inci untuk mengurangi berat. Meskipun kami tidak pernah memiliki laporan tentang orang-orang yang mengalami masalah dengan Servo 9G mereka yang terbakar, semakin sedikit bobot yang mereka pindahkan, semakin baik. Ini juga mengurangi biaya dan berat pengiriman bagi kami karena kami cenderung mengirimkan banyak kit secara internasional.

Langkah 3: Bagian yang Dibutuhkan

Untuk membangun proyek ini, Anda akan membutuhkan barang-barang berikut:

Peralatan:

• Pengemudi Sekrup
• Komputer
• Pemotong Laser atau Router CNC jika Anda memotong sendiri bagian-bagiannya

Elektronik:

• Arduino Uno
• Solar Tracker Shield (Pin Header dan Resistor 10.000 ohm)
• Dudukan Sensor PCB (Header Pin dan Resistor Pendeteksi Cahaya)
• Kabel Jumper Wanita ke Wanita
• Servo Gear Logam Berukuran 2 x 9G

Perangkat keras:

• Potong Laser atau Bagian Kayu CNC
• 4 x M3 Sekrup + Kacang dengan panjang sekitar 14-16mm
• 4 x Ukuran 2 Sekrup Kayu dengan panjang 1/4 inci, atau beberapa Sekrup M1 dengan panjang yang sama
• 21 x 8-32 Sekrup dengan panjang 1/2 inci
• 1 x 8-32 pada 3/4 inci
• 1 x 8-32 Sekrup dengan panjang 2,5 inci, dan mur opsional
• 24 x 8-32 Kacang
• 4 x Kaki Karet

Opsional:

• Sel Surya (6V 200mA adalah yang kami gunakan)
• Pengukur Volt LED
• Kawat untuk menghubungkan keduanya bersama-sama

Sebagian besar bagian ini cukup mudah ditemukan. Jika Anda ingin membuat PCB sendiri, Anda dapat melakukannya melalui OSHPark.com atau layanan PCB lainnya. Pastikan Anda mendapatkan Metal Gear 9G Servos untuk torc ekstra yang mereka berikan.

Terakhir, kami sebenarnya membuat dan menjual kit untuk ini yang mencakup semuanya. Kami juga hanya menjual suku cadang kayu dan elektronik karena kami menerima banyak permintaan untuk opsi. Kit kami sudah disolder, termasuk semua bagian yang Anda perlukan untuk membangun proyek ini, dan kami menyediakan dukungan pelanggan.

Aaaaaaaaa dan sebelum kita mulai mendapatkan banyak komentar aneh yang marah dari orang-orang, ini adalah proyek Open Source 100%. Jangan ragu untuk membuat sendiri menggunakan petunjuk kami.

Langkah 4: Mempersiapkan PCB

Jika Anda menggunakan kit atau suku cadang kami, kedua PCB sudah akan disolder untuk Anda.

Jika Anda ingin membuat sendiri, Anda dapat menemukan file PCB kami di GitHub Repo kami dan kemudian menggunakan layanan seperti OSHPark untuk membuat beberapa PCB. Anda juga membutuhkan 10.000 Ohm Resistor, Pin Header, dan Light Detecting Resistor untuk mengisi papan.

Secara umum ini cukup mudah melalui penyolderan lubang. Pastikan untuk menggunakan besi solder dengan ujung yang sesuai di ujungnya.

Perisai Solder: Solder Header Pin Servo dan Sensor menghadap ke Atas dan header pin penghubung Arduino menghadap ke bawah.

Solder Sensor: Resistor Pendeteksi Cahaya menghadap ke atas, Header Pin menghadap ke bawah.

Kami juga memiliki PCB yang dirancang menggunakan Arduino Nano, tetapi belum teruji. Jika seseorang membuat salah satu dari ini, kami ingin melihatnya beraksi!

Langkah 5: Mempersiapkan Bagian Kayu

Kami cukup beruntung memiliki Pemotong Laser dan Router CNC di bengkel kami yang membuat pemotongan bagian menjadi sangat mudah bagi kami. Kebanyakan orang perlu mencari mesin di Maker Space, Universitas, atau Perpustakaan lokal mereka. Setiap pemotong laser desktop atau router CNC akan dapat menangani kayu berukuran 1/8 dan 1/4 inci yang kami gunakan. Kami telah memiliki beberapa kelompok siswa yang berhasil membangun proyek ini dengan Foam Board atau Cardboard yang dipotong dengan tangan.

Satu hal yang TIDAK kami sarankan untuk digunakan adalah Akrilik. Ini sangat berat dan padat yang dapat mengalahkan kedua Servo.

PDF dengan garis vektor dapat dengan mudah ditemukan di Repo GitHub kami. Lemparkan ini ke perangkat lunak pemotong laser pilihan Anda, inkscape, atau perangkat lunak menggambar lainnya. Harap dicatat bahwa kami memiliki garis CUT dan garis ETCHING di file kami.

Jika Anda ingin menyederhanakan proyek ini, Anda dapat mencoba menghilangkan Servo Y yang mengontrol platform sel surya dan kemudian hanya menyesuaikan Sumbu Y secara manual. Ini akan mengubahnya menjadi Pelacak Sumbu Tunggal yang cukup bagus.

Kami memiliki banyak permintaan untuk HANYA bagian kayu yang dipotong laser. Kami menjualnya sebagai opsi di situs web kami dan pastikan untuk mengirim semua sekrup yang sesuai juga.

Langkah 6: Pasang Servo X, Kaki, dan Basis

Catatan: Ada banyak cara untuk menyusun proyek ini dan urutan pembuatannya tidak terlalu penting. Jika Anda ingin melihat beberapa arah gaya seni garis, Anda dapat melakukannya dengan petunjuk di situs web kami.

Saat membangun langkah pertama adalah memasang salah satu servos ke Circle Servo Mount.

Gunakan sekrup yang disertakan dengan servo Anda dan pasang ke bagian bawah potongan kayu. Ini adalah sisi TANPA etsa di atasnya.

Kemudian pasang keempat Kaki dengan satu 8-32 Sekrup dan mur. Jangan mengacaukannya sepenuhnya, sisakan ruang gerak.

Terakhir hubungkan keempat kaki ke potongan Basis Proyek kayu besar dengan empat Sekrup dan Mur 8-32 lagi. Setelah terpasang kencang, kencangkan keempat sekrup lainnya di Circle Servo Mount.

Ini juga merupakan saat yang tepat untuk meletakkan kaki karet di bagian bawah potongan kayu Basis Proyek Anda sehingga sekrup tidak menggores meja Anda.

Langkah 7: Pasang Servo Y dan Bangun Pusatnya

Gunakan diagram di atas untuk membangun bagian Tengah.

Pasang servo menggunakan sekrup yang menyertainya. Tidak masalah sisi mana dari potongan kayu yang Anda gunakan, hanya saja badan servonya mengarah ke dalam.

Selanjutnya, hubungkan dua Potongan Rectangle panjang dan dua potongan Panduan Sekrup Panjang.

Langkah 8: Pasang Tanduk Servo

Catatan: Sejauh ini ini adalah bagian yang paling mengganggu dari build ini. Jika Anda mematahkan klakson servo jangan khawatir, Anda memiliki tambahan karena suatu alasan.

Pasang salah satu Tanduk Servo berbentuk X, yang disertakan dengan servo Anda, ke bagian Lingkaran Tengah yang besar. Anda akan memasangnya di bagian bawah, yang merupakan sisi tanpa menggoresnya. Untuk melakukan ini, gunakan dua sekrup kayu kecil #2.

Lakukan hal yang sama dengan salah satu dari dua Sayap Segitiga menggunakan Servo Horn lainnya.

Langkah 9: Hubungkan Pusat dan Basis, Beranda Servo X

Hubungkan bagian Center Circle yang baru saja Anda pasang klakson dan hubungkan dengan bagian Y Servo Center dari sebelumnya. Hubungkan bagian-bagiannya dan gunakan empat Sekrup dan mur 8-32 untuk menyatukannya.

Kemudian, letakkan di Base menggunakan tanduk Servo sebagai titik koneksi Anda. JANGAN sekrup ke tempatnya dulu.

Menghadirkan Servo X

Menggunakan klakson servo yang sekarang terhubung ke servo Anda, putar servo searah jarum jam. (Anda juga dapat menggunakan salah satu Tanduk Servo yang tersisa untuk ini juga.)

Ambil bagian tengah dan letakkan di posisi berlawanan arah jarum jam terjauh. Gunakan sudut Basis Proyek sebagai titik referensi.

Terakhir gunakan sekrup yang sangat kecil yang disertakan dengan servo Anda untuk memasang klakson ke servo. Ini membantu untuk memiliki obeng dengan ujung magnet jika Anda bisa.

Langkah 10: Membangun Wajah, Beranda Servo Y, dan Hubungkan Semuanya

Pertama, kencangkan PCB Sensor ke Pelat Wajah menggunakan Mur dan Sekrup 8-32 setengah inci (atau 3/4 inci) Anda. Kemudian pasang dua pembagi di sekitarnya menggunakan lebih banyak 8-32 Sekrup.

Selanjutnya, kencangkan kedua Sayap Segitiga ke Pelat Wajah.

Pastikan Wing yang memiliki Servo Horn cocok dengan tempat Servo Y Axis kamu berada.

Memutar Servo

Kami melakukan hal yang sama di sini. Putar Servo searah jarum jam menggunakan klakson servo.

Kemudian pasang seluruh Faceplate sehingga hampir vertikal, namun tidak membentur bagian kayu lainnya.

Menghubungkan Semuanya

Sekrup 2,5 Inci menghubungkan satu sisi Pelat Wajah dengan Bagian Tengah melalui lubang potong laser besar.

Kemudian gunakan sekrup servo yang sangat kecil lainnya untuk memasang klakson ke Servo Sumbu Y.

Langkah 11: Pasang Arduino dan Hubungkan Kabel

Terakhir kita perlu memasang Arduino kita ke Pelat Dasar menggunakan beberapa Sekrup dan Mur M3. Kami biasanya hanya menggunakan dua sekrup tetapi kami menambahkan lubang untuk empat. Kemudian pasang Shield ke Arduino.

Tancapkan Servo ke Perisai. Pastikan untuk menghubungkan Servo Horizontal ke koneksi Sumbu X dan Servo Vertikal ke Koneksi Sumbu Y.

Cocokkan lima koneksi antara Sensor PCB dan Shield, keduanya diberi label. Hubungkan keempat kabel.

Catatan: Jika Anda akan mengalami masalah, itu karena Anda salah memasang kabel. Jika ragu, periksa kembali kabel sensor dan periksa kembali apakah servos Anda berada di tempat yang benar.

Langkah 12: Unggah Kode

Kode kami cukup sederhana. Ini membandingkan cahaya yang mengenai masing-masing dari empat Resistor Pendeteksi Cahaya dan mencoba membuatnya rata. Ini juga merupakan cara yang sangat tidak efisien dalam melakukan sesuatu dan tidak berarti skala ini baik untuk proyek yang lebih besar. Keuntungan terbesar dari kode ini adalah menarik untuk ditonton. Pelacak akan mengikuti senter dengan sangat mudah. Kelemahan terbesarnya adalah tidak terlalu akurat dan jika Anda meninggalkannya di bawah sinar matahari sepanjang hari, ia tidak akan terlalu sering bergerak. Anda dapat mengubah kode untuk membuatnya lebih sensitif, tetapi banyak percobaan dan kesalahan.

Jika Anda ingin menulis kode Anda sendiri, atau mencoba sesuatu yang berbeda, luar biasa! Pastikan untuk membagikan tautan ke sana di komentar.

Menggunakan perangkat lunak Arduino resmi, unggah kode ini ke Arduino.

Jika servo dan sensor Anda terpasang, Anda akan melihatnya tersentak ke posisi 'Home', berhenti sejenak, lalu bergerak lagi.

Langkah 13: Pertanyaan dan Jawaban Umum

Masalah Umum orang memanggil kami dengan.

Q1) Ada di bawah sinar matahari dan tidak berfungsi! Apa merobek

A1) Apakah dicolokkan ke sumber daya USB? Pelacak tidak memberi daya sendiri dan sepenuhnya dijalankan dari kabel USB yang masuk ke Arduino.

Q2) Kepalanya dipukul dengan keras ke bagian lain atau tubuh

A2) Anda perlu 'merumahkan' servos lagi. Kita perlu memberikan batas Servo. (Ini juga dapat dilakukan dalam kode juga)

Q3) Tidak banyak bergerak, bagaimana cara mengubahnya?

A3) Coba gunakan senter di ruangan yang minim cahaya. Itu bisa kewalahan ketika berada di luar di bawah sinar matahari.

Q4) Arduino saya tidak mau mengunggah. Apa yang saya lakukan salah?

A4) Pastikan Anda telah menginstal driver untuk Arduino Anda, pastikan Anda telah memilih Arduino Uno dari daftar papan, pastikan Anda telah memilih port komunikasi yang tepat.

Q4) Ini benar-benar rip off! Beraninya kau menagih sebanyak itu untuk sebuah kit! Kalian menyebalkan

A4) Terima kasih atas komentar yang berwawasan luas itu meskipun itu bukan pertanyaan, apakah Anda datang ke sini dari YouTube? Ya, kami mengenakan biaya untuk versi kit namun kami memberikan semua komponen yang Anda butuhkan dan memberikan dukungan pelanggan nyata, langsung, untuk Anda. Jika Anda tidak ingin membelinya dari kami, buatlah sendiri dengan File Sumber Terbuka kami dan panduan instruksi ini.

Langkah 14: Hiasan

Ketika kami melakukan versi Kit proyek ini, kami juga menyertakan sel surya 6V 200mA serta Volt Meter LED yang murah. Sel surya kecil ini tidak akan melakukan banyak hal, tetapi Anda bisa mendapatkan beberapa data darinya.

Kami biasanya menempelkan sel surya ke Wajah menggunakan velcro atau pita busa. Harap diingat bahwa meskipun Anda secara teknis dapat memasang panel surya raksasa ke proyek ini, Anda akan langsung menghancurkannya. Sel surya yang terlalu besar juga akan menambah beban pada Servos. (Pelacak yang lebih besar ingin menggunakan motor stepper yang diarahkan.)

Dalam file potong laser kami, Anda akan menemukan dudukan sederhana untuk Pengukur Volt LED yang dapat dipasang ke Basis menggunakan dua Sekrup 8-32 lagi. Kami menggunakan mur kawat untuk menghubungkan Volt Meter ke sel surya. Jenis Volt Meter ini ditenagai oleh sumbernya, dalam hal ini sel surya. Kabel hitam ke Negatif, kabel Merah dan Putih ke Positif.

Langkah 15: Nikmati

Kami berharap pembaruan ini membantu banyak orang dan membuat lebih banyak orang tertarik untuk membuat pelacak surya desktop mereka. Jika Anda memiliki pertanyaan, komentar, atau membuat Anda sendiri silahkan posting komentar di bawah ini. Kami senang melihat variasi menyenangkan yang dihasilkan orang.

Jika Anda tertarik dengan suku cadang atau persediaan kami, ambil dari BrownDogGadgets.com. Dan seperti yang telah kami katakan berkali-kali, ini adalah proyek Open Source, jadi silakan gunakan suku cadang dan persediaan Anda sendiri sebanyak yang Anda mau.