สร้าง Solar Tracker อัตโนมัติด้วย Arduino UNO: 8 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นที่แพร่หลายมากขึ้นทั่วโลก ในปัจจุบัน มีการวิจัยหลายวิธีเพื่อให้แผงโซลาร์เซลล์มีพลังงานมากขึ้น ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและถ่านหินของเรา วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือให้แผ่นไม้เคลื่อนโดยหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าเสมอ ช่วยให้เก็บพลังงานได้อย่างเหมาะสม ทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีประสิทธิภาพมากขึ้น

คำแนะนำนี้จะพิจารณาว่าตัวติดตามแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร และนำวิธีการดังกล่าวไปใช้กับต้นแบบตัวติดตามแสงอาทิตย์โดยใช้ Arduino UNO

ขั้นตอนที่ 1: วิธีการทำงานของ Solar Trackers

มี 3 วิธีหลักที่ใช้ในการควบคุมตัวติดตามแสงอาทิตย์ ระบบแรกคือระบบควบคุมแบบพาสซีฟ และอีกสองระบบคือระบบควบคุมแบบแอคทีฟ เครื่องติดตามแสงอาทิตย์ที่ควบคุมแบบพาสซีฟไม่มีเซ็นเซอร์หรือตัวกระตุ้น แต่เปลี่ยนตำแหน่งตามความร้อนจากดวงอาทิตย์ ด้วยการใช้ก๊าซที่มีจุดเดือดต่ำในภาชนะที่ติดตั้งบนบานพับตรงกลาง คล้ายกับกระดานหก แผงโซลาร์เซลล์สามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้ตามทิศทางความร้อนจากดวงอาทิตย์

ระบบที่ใช้งานแตกต่างกันเล็กน้อย ทั้งสองต้องใช้ระบบประมวลผล เช่นเดียวกับตัวกระตุ้นเพื่อย้ายพาเนล วิธีหนึ่งในการควบคุมแผงโซลาร์เซลล์อย่างจริงจังคือการส่งตำแหน่งของดวงอาทิตย์ไปยังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แผงแล้วหันตัวเองไปยังตำแหน่งนี้ในท้องฟ้า อีกวิธีหนึ่งคือการใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ การใช้ตัวต้านทานแบบขึ้นกับแสง (LDR) ทำให้สามารถตรวจจับระดับแสงที่แตกต่างกันได้ จากนั้นเซ็นเซอร์เหล่านี้จะใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์อยู่บนท้องฟ้า ทำให้แผงปรับทิศทางตัวเองได้อย่างเหมาะสม

ในคำแนะนำนี้ เราจะใช้ระบบควบคุมแบบแอคทีฟที่ใช้เซ็นเซอร์

ขั้นตอนที่ 2: ภาพรวมระบบไดอะแกรม/ส่วนประกอบ

วิธีการทำงานของระบบนี้แสดงไว้ในรูปภาพด้านบน จะมีตัวต้านทานขึ้นอยู่กับแสง 1 ตัวที่แต่ละด้านของตัวแบ่ง ตัวแบ่งนี้จะทำให้เกิดเงาบนเซ็นเซอร์ที่ด้านหนึ่งของแผง ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากระหว่างการอ่านค่าเซ็นเซอร์ทั้งสอง สิ่งนี้จะแจ้งให้ระบบเคลื่อนไปทางด้านสว่างเพื่อทำให้การอ่านค่าเซ็นเซอร์เท่ากัน การปรับตำแหน่งแผงโซลาร์เซลล์ให้เหมาะสม ในกรณีของตัวติดตามแสงอาทิตย์แบบ 2 แกน สามารถใช้หลักการเดียวกันนี้ได้ โดยมีเซ็นเซอร์ 3 ตัวแทนที่จะเป็นสองตัว (1 ทางซ้าย 1 ทางขวา 1 ตัวที่ด้านล่าง) เซ็นเซอร์ด้านซ้ายและขวาสามารถหาค่าเฉลี่ยได้ และการอ่านนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับเซ็นเซอร์ด้านล่างเพื่อกำหนดว่าแผงหน้าปัดจะต้องเลื่อนขึ้นหรือลงมากเพียงใด

ภาพรวมส่วนประกอบหลัก

Arduino UNO: นี่คือไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับโครงการนี้ มันอ่านข้อมูลเซ็นเซอร์และกำหนดว่าเซอร์โวจะต้องหมุนไปในทิศทางใดและในทิศทางใด

เซอร์โว: นี่คือแอคทูเอเตอร์ที่ใช้สำหรับโปรเจ็กต์นี้ ง่ายต่อการควบคุมและแม่นยำมาก ทำให้เหมาะสำหรับโครงการนี้

ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง (LDRs): เป็นตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ซึ่งตรวจจับระดับแสง สิ่งเหล่านี้ใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า

ขั้นตอนที่ 3: วัสดุ/อุปกรณ์

วัสดุที่ใช้ในการสร้างโครงการนี้คือ:

1. Arduino UNO
2. 2 เซอร์โว
3. 3 ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง (LDR)
4. ตัวต้านทาน 3 10k โอห์ม
5. ไอติมแท่ง
6. กระดาษแข็ง

เครื่องมือที่ใช้ในการสร้างโครงการนี้คือ:

1. หัวแร้ง
2. เทป
3. กรรไกร
4. มีดยูทิลิตี้
5. ปืนกาวร้อน

ขั้นตอนที่ 4: แผนผังวงจร

ด้านบนเป็นแผนผังที่ใช้ในการต่อสาย Solar Tracker เข้าด้วยกัน

การเชื่อมต่อพิน:

โฟโตรีซีสเตอร์ด้านซ้าย

พิน 1 – 3.3V

พิน 2 - A0, GND (ตัวต้านทาน 10k โอห์มระหว่างพิน 2 และ GND)

โฟโตรีซีสเตอร์ด้านขวา

พิน 1 – 3.3V

ขา 2 - A1, GND (ตัวต้านทาน 10k โอห์มระหว่างขา 2 และ GND)

โฟโตรีซีสเตอร์ด้านล่าง

พิน 1 – 3.3V

ขา 2 - A2, GND (ตัวต้านทาน 10k โอห์มระหว่างขา 2 และ GND)

LR เซอร์โว

สัญญาณ - 2

กราวด์ - GND

VCC - ชุดแบตเตอรี่ 6 V

TB เซอร์โว

สัญญาณ - 3

กราวด์ - GND

VCC - ชุดแบตเตอรี่ 6 V

Arduino Power

VIN - ชุดแบตเตอรี่ 6 V

GND - ชุดแบตเตอรี่ 6 V GND

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ

หลังจากบัดกรีวงจรเข้าด้วยกันบนบอร์ดที่สมบูรณ์แบบ (อย่าลังเลที่จะใช้เขียงหั่นขนมแทน) ก็ถึงเวลาประกอบอุปกรณ์ ฉันใช้กระดาษแข็งและบล็อกโฟมเพื่อสร้างฐานและที่ยึดแผงสำหรับตัวติดตาม เช่นเดียวกับผนังกั้นสำหรับเซ็นเซอร์โดยใช้แท่งไอติม ขั้นตอนนี้ขึ้นอยู่กับคุณ ลองทดลองกับความยาว ความสูง และรูปร่างของผนังกั้นแบบต่างๆ ตลอดจนการจัดวางเซ็นเซอร์ เพื่อดูว่าจะส่งผลต่อความสามารถในการติดตามของอุปกรณ์อย่างไร

ขั้นตอนที่ 6: ซอฟต์แวร์

เมื่อประกอบเสร็จเรียบร้อยแล้ว ก็ถึงเวลาสร้างซอฟต์แวร์สำหรับอุปกรณ์ ร่าง Arduino แนบมาด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 7: ผังงานซอฟต์แวร์

นี่คือผังงานวิธีการทำงานของอุปกรณ์

ขั้นตอนที่ 8: สรุป

หากคุณเปิดเครื่องและส่องแสงสว่างบนแผงควบคุม ตัวติดตามจะปรับทิศทางตัวเองให้หันไปทางแสงโดยตรง ฉันได้แนบวิดีโอทดสอบของโครงการด้านล่าง ฉันหวังว่าคุณจะชอบโครงการนี้! อย่าลังเลที่จะถามคำถามใด ๆ ในส่วนความคิดเห็นและฉันจะพยายามตอบพวกเขา ขอบคุณ!