อุปกรณ์ติดตามแสงอาทิตย์: 25 ขั้นตอน

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

เมื่อทำตามขั้นตอนเหล่านี้ คุณจะสามารถสร้างและติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่ปรับตำแหน่งให้ตามดวงอาทิตย์ได้ ซึ่งช่วยให้สามารถรับพลังงานได้สูงสุดตลอดทั้งวัน อุปกรณ์สามารถรับรู้ความแรงของแสงที่ได้รับโดยใช้โฟโต้รีซิสเตอร์สองตัว และใช้ข้อมูลนี้ในการตัดสินใจว่าควรหันไปทางใด

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

• เรียนรู้เกี่ยวกับการเดินสายเขียงหั่นขนม
• เรียนรู้วิธีใช้งานฟังก์ชันพื้นฐาน (อัปโหลด/เริ่มต้นโค้ด) บน Arduino
• เรียนรู้เกี่ยวกับส่วนประกอบทางไฟฟ้าต่างๆ
• เรียนรู้ว่าจะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานทดแทนได้อย่างไร

เนื่องจากเป็นโครงการสำหรับชั้นเรียน เราจึงต้องการจัดการกับมาตรฐานการรู้หนังสือทางเทคโนโลยี (STL) โดย ITEEA สิ่งที่เราต้องการให้นักเรียนเรียนรู้จากโครงงานนี้คือ:

มาตรฐานที่ 16: เทคโนโลยีพลังงานและพลังงาน

เป็นความรับผิดชอบของประชาชนทุกคนในการอนุรักษ์ทรัพยากรพลังงานเพื่อให้แน่ใจว่าคนรุ่นต่อไปจะสามารถเข้าถึงทรัพยากรธรรมชาติเหล่านี้ได้ ในการตัดสินใจว่าทรัพยากรพลังงานใดควรได้รับการพัฒนาต่อไป ผู้คนต้องประเมินผลกระทบเชิงบวกและเชิงลบของการใช้แหล่งพลังงานต่างๆ ที่มีต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีวิจารณญาณ

ระบบไฟฟ้าเกรด 6-8 ใช้สำหรับขับเคลื่อนและขับเคลื่อนระบบเทคโนโลยีอื่นๆ พลังงานส่วนใหญ่ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมของเราไม่ได้ใช้อย่างมีประสิทธิภาพ

ระดับ 9-12 พลังงานสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ ความร้อน การแผ่รังสี ไฟฟ้า เครื่องกล เคมี นิวเคลียร์ และอื่นๆ ทรัพยากรพลังงานทดแทนหรือหมุนเวียนไม่ได้ ระบบไฟฟ้าต้องมีแหล่งพลังงาน กระบวนการ และโหลด

การประมาณราคาสำหรับ Solar Panel Kit ($ 50), Arduino Kit ($ 40) และ Assorted Lego Parts ($ 25) รวมเป็น $ 115 สำหรับทุกชิ้นส่วนใหม่เอี่ยม

ขั้นตอนที่ 1: ฐานสนับสนุน

หยิบอิฐเลโก้ 1x16 (15 หลุม) สี่ก้อนมาประกอบเข้าด้วยกันดังรูปที่สอง

ขั้นตอนที่ 2: แท่นหมุน

ส่วนประกอบสองชิ้นนี้จะถูกสร้างขึ้น ดังนั้นให้เพิ่มส่วนประกอบที่จำเป็นเป็นสองเท่าและกลับด้านสำหรับอีกด้านหนึ่ง

หยิบชิ้นส่วนสีเทาชิ้นใดชิ้นหนึ่ง ขั้วต่อ "H" สีดำหนึ่งตัว และหมุดเชื่อมต่อตัวเดียวพร้อมหมุดบวกที่ด้านหนึ่ง และหมุดกลมที่อีกด้านหนึ่ง

สร้างส่วนประกอบตามที่แสดงในรูปภาพที่สอง และสร้างส่วนประกอบที่สองในลักษณะที่กลับด้านสำหรับฝั่งตรงข้าม

ขั้นตอนที่ 3: รวมขั้นตอนที่ 1 & 2

ประกอบฐานและสิ่งที่แนบก่อนหน้าตามที่แสดงในภาพ

ขั้นตอนที่ 4: ฐานแผงโซลาร์เซลล์

ทำซ้ำปริมาณเหล่านี้และสร้างย้อนกลับสำหรับฝั่งตรงข้าม

หยิบร็อดเชื่อมต่อ 11x1 หนึ่งชิ้น ชิ้นส่วนสองมุม และชิ้นส่วนเชื่อมต่อทั้งหมด 8 ชิ้น

ประกอบตามที่แสดงในภาพที่สอง

ขั้นตอนที่ 5: ช่องแผงโซลาร์เซลล์

การก่อสร้างซ้ำซ้อน

ใช้คอนเนคเตอร์ 90 องศาสี่อัน แท่งต่อ 15x1 สองอัน และแท่งต่อ 9x1 สองอัน และประกอบตามที่แสดงในภาพที่สอง

ขั้นตอนที่ 6: ตัวเชื่อมต่อความเสถียร

การก่อสร้างซ้ำซ้อน

ใช้ขั้วต่อ 90 องศาสองตัวและแกนขั้วต่อ 13x1 แล้วยึดเข้าด้วยกันดังแสดงในภาพที่สอง

ขั้นตอนที่ 7: ชุดประกอบแผงโซลาร์เซลล์

นำชิ้นส่วนที่สร้างไว้ก่อนหน้านี้และประกอบ

ขั้นตอนที่ 8: แขนแผงโซลาร์เซลล์

แนบขั้วต่อ H และขั้วต่อ L ตามที่แสดงในภาพที่สอง

ขั้นตอนที่ 9: ต่อแขนแผงโซลาร์เซลล์

ใช้ขั้วต่อ L อื่นและหมุดเดี่ยวสองตัว ติดตามที่แสดง

ขั้นตอนที่ 10: ต่อแขนแผงโซลาร์เซลล์

ต่อไป คุณควรคว้าขั้วต่อ L อีกตัวหนึ่ง ตัวหนึ่งมีฐานที่สั้นกว่า และหมุดอีกสองตัว แล้วเชื่อมต่อด้วย

ขั้นตอนที่ 11: ต่อแขนแผงโซลาร์เซลล์

ตอนนี้คุณจะเพิ่มชิ้นตรงและหมุดอีกสองตัวเข้ากับชุดประกอบดังที่แสดง

ขั้นตอนที่ 12: ต่อแขนแผงโซลาร์เซลล์

สำหรับขั้นตอนสุดท้ายในการประกอบแขน ให้เพิ่มชิ้น L สุดท้ายตามภาพ ชิ้นนี้จะหงายขึ้นเพื่อช่วยยึดแผงโซลาร์เซลล์

ขั้นตอนที่ 13: เพิ่มส่วนในแอสเซมบลี

เชื่อมต่อส่วนที่คุณเพิ่งสร้างเข้ากับชุดประกอบตามที่แสดงในภาพ จากนั้นสร้างอีกอันที่เหมือนกันและเพิ่มไปยังอีกด้านหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 14: ฐาน

เมื่อใช้ชิ้นส่วนที่แสดงในภาพ คุณจะประกอบเป็นชิ้นส่วนที่เหมือนกันเพื่อใช้เป็นฐานสำหรับเครื่องติดตามแสงอาทิตย์ เมื่อประกอบแล้วให้ติดตามภาพ

ขั้นตอนที่ 15: หมุนชุดประกอบ

เพื่อให้ชุดประกอบหมุนได้ เราจำเป็นต้องแนบชิ้นส่วนอื่นที่ด้านล่างเพื่อทำสิ่งนี้ สร้างสี่เหลี่ยมจัตุรัสโดยใช้ 4 ชิ้นดังที่แสดงไว้ก่อนหน้าในคำแนะนำและต่อตัวเชื่อมต่อตามที่แสดง

ขั้นตอนที่ 16: การใส่แผงโซลาร์เซลล์

ในการใส่แผงโซลาร์เซลล์ คุณอาจต้องถอดแขนข้างหนึ่งออก เพียงถอดออก เลื่อนแผง แล้วใส่กลับเข้าไปใหม่

ขั้นตอนที่ 17: การติดเซอร์โวมอเตอร์

ใช้ชิ้นส่วนที่วางไว้ สร้างชุดประกอบตามที่แสดง

ขั้นตอนที่ 18:

คุณควรติดชิ้นต่อไปนี้โดยใช้ลวดหรือสิ่งที่คล้ายกันเพื่อรักษาความปลอดภัย

ขั้นตอนที่ 19:

แนบชุดประกอบที่เพิ่งสร้างใหม่เข้ากับชุดประกอบโดยรวมตามที่แสดง ซึ่งจะช่วยในการจัดวางเซอร์โวมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 20: เชื่อมต่อ Photo-resistor กับ Wires

ต่อปลายโฟโต้ตัวต้านทานแต่ละตัวเข้ากับสายไฟตามที่แสดง

ขั้นตอนที่ 21: แนบ Photo-Resistors เข้ากับ Assembly

ใช้เทปหรือกาวอื่นๆ ติด photo-resistor ที่ปลายแต่ละด้านของชุดประกอบตามภาพ

ขั้นตอนที่ 22: รวบรวมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้แสดงชิ้นส่วนทั้งหมดหรือเทียบเท่า ก่อนที่คุณจะเริ่มการประกอบทางไฟฟ้า

-Arduino: Uno R3 บอร์ดควบคุม

-9x สายจัมเปอร์

-4x สายดูปองท์หญิงกับชาย

-1x 9V แบตเตอรี่

-1x คลิปหนีบหนีบแบตเตอรี่

-2x 1K ตัวต้านทานโอห์ม

-2x โฟโต้รีซิสเตอร์ (Photocell)

-1x เซอร์โวมอเตอร์ (SG90)

ส่วนประกอบทั้งหมดมีพร้อมให้ใช้งานใน Elegoo Super Starter Kit

ขั้นตอนที่ 23: แนบเซอร์โวมอเตอร์

ต่อเซอร์โวมอเตอร์เข้ากับเขียงหั่นขนมและ Arduino ตามที่แสดง สายสีน้ำตาลเป็นค่าลบ สายสีแดงเป็นค่าบวก และสายสีเหลืองเป็นตัวควบคุมสำหรับเซอร์โว

ขั้นตอนที่ 24: Wire Photo-Resistors

ต่อโฟโต้ตัวต้านทานเข้ากับเขียงหั่นขนมตามที่แสดง จากนั้นวางส่วนประกอบทางไฟฟ้าลงในฐานตามที่แสดง

ขั้นตอนที่ 25: โหลดโค้ด

สำเนา PDF ของโค้ดรวมถึงไฟล์โปรแกรม Arduino จริงถูกรวมไว้เพื่อการใช้งาน รวมไลบรารีของ Servo แล้ว และจะต้องบันทึกไว้ในคอมพิวเตอร์ก่อนที่จะรวบรวมโค้ด

สำเนาข้อความของรหัสของเราอยู่ด้านล่าง มันดูน่ารังเกียจเพราะขาดการจัดรูปแบบเมื่อวาง แต่ควรรวบรวม

//Solar Tracker//NC State University //TDE 331 //Taylor Blankenship, Preston McMillan, Taylor Ussery // 3 ธันวาคม 2018 /* * โปรแกรมนี้เขียนขึ้นเพื่อควบคุมตัวติดตามแสงอาทิตย์แบบแกนเดียวแบบง่าย * โปรแกรมวัดค่าความต้านทานผันแปรจากตัวต้านทานภาพถ่ายสองตัว ตัวหนึ่งอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของแผงโซลาร์เซลล์ * ในโลกแห่งความเป็นจริง ตัวต้านทานทั้งสองตัวจะกำหนดทิศทางที่จะหมุนแผงโซลาร์เซลล์ไปทางทิศตะวันออกหรือทิศตะวันตก ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดวงอาทิตย์เพื่อเพิ่มการผลิตไฟฟ้าพลังงานทดแทนให้สูงสุด */ // คุณจะต้องรวมแพ็คเกจเซอร์โวที่แนบมาเพื่อให้ Arduino รู้วิธีควบคุมการทำงานของมัน #include // สร้างวัตถุเซอร์โวเพื่อควบคุมเซอร์โวเซอร์โว myservo; // ตัวแปรเพื่อเก็บตำแหน่งเซอร์โว int pos = 90; // รายการพินสำหรับตัวต้านทานตาแมว int east = 0; int ตะวันตก = 1; // ค่า photocell ที่จะนำมาเปรียบเทียบ int eastRead; int ตะวันตกอ่าน; // แผงโซลาร์ควรหันไปทางไหน? เข็มทิศ int = -1; การตั้งค่าเป็นโมฆะ () (// แนบเซอร์โวบนพิน 9 กับวัตถุเซอร์โว myservo.attach (9); // เริ่มต้นเซอร์โวเป็น 90 องศา ซึ่งอยู่ตรงกลางของช่วง myservo.write(90); // อนุญาตให้ผู้ใช้วางเซอร์โวบนเมานต์ภายใน 5000ms หรือล่าช้า 5 วินาที (5000);

//เริ่มการมอนิเตอร์แบบอนุกรมเพื่อการทดสอบ Serial.begin(9600); } วงเป็นโมฆะ () {// กำหนดค่าจากตัวต้านทานโฟโตเซลล์ eastRead = analogRead (ตะวันออก); westRead = analogRead (ตะวันตก); //แผงโซลาร์เซลล์ต้องหันไปทางทิศตะวันออกหรือไม่? ถ้า (eastRead > westRead) { Serial.println ("East"); //ตั้งค่าตัวแปรให้หมุนเซอร์โวไปทางทิศตะวันออก = 0; } //แผงโซลาร์เซลล์ต้องหันไปทางทิศตะวันตกหรือไม่? ถ้า (westRead > eastRead) { Serial.println ("ตะวันตก"); //ตั้งค่าตัวแปรให้หมุนเซอร์โวไปทางทิศตะวันตก = 1;

} // ด้านล่างกลุ่ม if(compass == 0) { degree tolerance if (5 <= pos && pos <= 175) { // ลบ 1 จากตัวแปร "pos" และเขียนทับจำนวนเต็ม pos -= 1; //กำหนดตำแหน่งของเซอร์โว myservo.write(pos); } Serial.println(pos); } //รหัสด้านล่างจะเปลี่ยนแผงโซลาร์เซลล์ไปทางทิศตะวันตก if(compass == 1)

รหัสเปลี่ยนแผงโซลาร์เซลล์ไปทางทิศตะวันออกอยู่ระหว่าง 5 ถึง 175 //0 และ 180 เป็นค่าสูงสุดของเซอร์โวและมี 5

//ถ้าเซอร์โว

{//หากตำแหน่งเซอร์โวอยู่ระหว่าง 5 ถึง 175 //0 ถึง 180 เป็นค่าสูงสุดของเซอร์โวและค่านี้จะมีค่าความคลาดเคลื่อน 5 องศาหาก(5