Thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời: 25 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Bằng cách làm theo các bước sau, bạn sẽ có thể tạo và triển khai một bảng điều khiển năng lượng mặt trời điều chỉnh vị trí của nó để đi theo mặt trời. Điều này cho phép lượng năng lượng thu được tối đa trong suốt cả ngày. Thiết bị có thể cảm nhận cường độ ánh sáng mà nó đang nhận bằng hai quang trở và nó sử dụng thông tin này để quyết định hướng mà nó phải đối mặt.

Mục tiêu học tập

• Tìm hiểu về cách đấu dây bảng mạch
• Tìm hiểu cách thực hiện các chức năng cơ bản (tải lên / khởi tạo mã) trên Arduino
• Tìm hiểu về các thành phần điện khác nhau
• Tìm hiểu về cách có thể tăng cường sản xuất năng lượng thay thế

Vì đây là một dự án dành cho lớp học, chúng tôi đang tìm cách giải quyết một số Tiêu chuẩn về Trình độ Công nghệ (STL) của ITEEA. Những gì chúng tôi muốn sinh viên học được từ dự án này là:

Tiêu chuẩn 16: Công nghệ năng lượng và năng lượng

Mọi công dân có trách nhiệm bảo tồn các nguồn năng lượng để đảm bảo rằng các thế hệ tương lai sẽ được tiếp cận với các nguồn tài nguyên thiên nhiên này. Để quyết định những nguồn năng lượng nào nên được phát triển hơn nữa, mọi người phải đánh giá một cách nghiêm túc các tác động tích cực và tiêu cực của việc sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau đối với môi trường.

Lớp 6-8 Hệ thống điện được sử dụng để truyền động và cung cấp lực đẩy cho các hệ thống công nghệ khác Phần lớn năng lượng được sử dụng trong môi trường của chúng ta không được sử dụng một cách hiệu quả.

Lớp 9-12 Năng lượng có thể được nhóm thành các dạng chính: nhiệt, bức xạ, điện, cơ, hóa học, hạt nhân và các dạng khác

Ước tính chi phí dành cho Bộ bảng điều khiển năng lượng mặt trời (50 đô la), Bộ Arduino (40 đô la) và các bộ phận Lego các loại (25 đô la) với tổng số 115 đô la cho tất cả các bộ phận, hoàn toàn mới.

Bước 1: Cơ sở hỗ trợ

Lấy bốn viên gạch lego 1x16 (15 lỗ) này và ghép chúng lại với nhau như trong hình thứ hai

Bước 2: Gắn xoay

Hai trong số các thành phần này sẽ được thực hiện, vì vậy hãy nhân đôi các thành phần cần thiết và đảo ngược chúng cho mặt còn lại.

Lấy một trong những miếng màu xám này, một đầu nối chữ "H" màu đen và một chốt kết nối duy nhất với một chốt cộng ở một bên và một chốt tròn ở bên kia.

Xây dựng thành phần như thể hiện trong hình thứ hai và xây dựng thành phần thứ hai theo cách đảo ngược cho phía đối diện.

Bước 3: Kết hợp các bước 1 & 2

Lắp ráp phần đế và các phần đính kèm trước đó như trong hình

Bước 4: Cơ sở bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Nhân đôi các đại lượng này và xây dựng ngược lại cho mặt đối diện.

Lấy một thanh kết nối 11x1, hai mảnh góc và 8 mảnh kết nối tròn đều.

Lắp ráp như trong hình thứ hai.

Bước 5: Khe bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Xây dựng trùng lặp.

Sử dụng bốn đầu nối 90 độ, hai thanh kết nối 15x1 và hai thanh kết nối 9x1 và lắp ráp như trong hình thứ hai

Bước 6: Kết nối ổn định

Xây dựng trùng lặp.

Lấy hai đầu nối 90 độ và một đầu nối 13x1 và gắn chúng lại với nhau như trong hình thứ hai.

Bước 7: Lắp ráp bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Lấy các bộ phận đã xây dựng trước đó và lắp ráp.

Bước 8: Cánh tay bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Gắn đầu nối H và đầu nối L như trong hình thứ hai.

Bước 9: Bảng điều khiển năng lượng mặt trời Arms Cont

Sử dụng một đầu nối L khác và hai chốt đơn, gắn chúng như hình minh họa.

Bước 10: Bảng điều khiển năng lượng mặt trời Arms Cont

Tiếp theo, bạn nên lấy một đầu nối L khác, một đầu nối có đế ngắn hơn và thêm hai chốt nữa và kết nối chúng.

Bước 11: Bảng điều khiển năng lượng mặt trời Arms Cont

Bây giờ bạn sẽ thêm một đoạn thẳng và hai chốt nữa vào bộ phận lắp ráp như hình minh họa.

Bước 12: Bảng điều khiển năng lượng mặt trời Arms Cont

Đối với bước cuối cùng trong việc lắp ráp cánh tay, hãy thêm một mảnh L cuối cùng như hình minh họa. Miếng này sẽ hướng lên trên để giúp giữ tấm pin mặt trời.

Bước 13: Thêm Part vào Assembly

Kết nối phần bạn vừa tạo với bộ phận lắp ráp như thể hiện trong hình ảnh. Sau đó, tạo một cái khác giống hệt như nó và thêm nó vào phía bên kia.

Bước 14: Cơ sở

Sử dụng các mảnh hiển thị trong hình, bạn sẽ lắp ráp thành các mảnh giống nhau để làm cơ sở cho thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời. Sau khi lắp ráp, hãy gắn chúng vào như hình.

Bước 15: Xoay hội

Để cho phép lắp ráp xoay, chúng ta cần gắn một miếng khác vào phía dưới sẽ thực hiện điều này. Xây dựng hình vuông bằng cách sử dụng 4 mảnh như được hiển thị trước đó trong hướng dẫn và gắn các đầu nối như được hiển thị.

Bước 16: Chèn bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Để lắp bảng điều khiển năng lượng mặt trời, bạn có thể cần phải tháo một trong các cánh tay. Chỉ cần tháo một chiếc ra, trượt trong bảng và gắn lại.

Bước 17: Gắn động cơ Servo

Sử dụng các mảnh được đặt ra, xây dựng lắp ráp như hình minh họa.

Bước 18:

Bạn nên gắn phần tiếp theo này bằng dây hoặc thứ gì đó tương tự để cố định nó.

Bước 19:

Gắn cụm mới tạo thành cụm tổng thể như hình minh họa. Điều này sẽ giúp ích cho việc đặt mô tơ servo.

Bước 20: Kết nối điện trở quang vào dây

Nối các đầu của mỗi quang điện trở với các dây dẫn như hình vẽ.

Bước 21: Gắn điện trở quang vào lắp ráp

Sử dụng băng dính hoặc chất kết dính khác, gắn các điện trở quang vào mỗi đầu của cụm như hình minh họa.

Bước 22: Thu thập các bộ phận điện tử

Đảm bảo rằng bạn có tất cả các bộ phận được hiển thị hoặc tương đương của chúng trước khi bạn bắt đầu lắp ráp điện.

-Arduino: Bảng điều khiển Uno R3

-9x dây nhảy

-4x Dây Dupont từ Nữ đến Nam

-1x pin 9V

-1x Kẹp kết nối gắn pin

-2x Điện trở 1K Ohm

-2x Quang trở (Tế bào quang)

-1x Động cơ Servo (SG90)

Tất cả các thành phần đều có sẵn trong Elegoo Super Starter Kit

Bước 23: Gắn động cơ Servo

Nối động cơ servo vào breadboard và Arduino như hình minh họa. Dây màu nâu là cực âm, dây màu đỏ là cực dương và dây màu vàng là điều khiển cho servo.

Bước 24: Dây quang điện trở

Nối các quang điện trở vào bảng mạch như hình minh họa. Sau đó, đặt cụm điện vào đế như hình minh họa.

Bước 25: Nạp mã

Bản sao PDF của mã cũng như tệp chương trình Arduino thực tế đã được đưa vào để sử dụng. Thư viện Servo đã được bao gồm và sẽ cần được lưu trên máy tính trước khi biên dịch mã.

Dưới đây là một bản sao văn bản của mã của chúng tôi; nó trông khó chịu vì thiếu định dạng khi nó được dán, nhưng nó sẽ được biên dịch.

// Solar Tracker // NC State University // TDE 331 // Taylor Blankenship, Preston McMillan, Taylor Ussery // Ngày 3 tháng 12 năm 2018 / * * Chương trình này được viết để điều khiển một thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời một trục đơn giản. * Chương trình đo điện trở thay đổi từ hai quang điện trở, một ở hai bên của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. * Trong thế giới thực, hai điện trở sẽ quyết định cách quay của tấm pin mặt trời, Đông hay Tây, tùy thuộc vào vị trí của mặt trời để tối đa hóa việc sản xuất năng lượng thay thế của điện. * / // Bạn sẽ cần bao gồm gói servo đính kèm để Arduino biết cách kiểm soát các chức năng của nó #include // tạo đối tượng servo để điều khiển một servo Servo myservo; // biến để lưu vị trí servo int pos = 90; // liệt kê các chân cho điện trở của tế bào quang điện int East = 0; int west = 1; // các giá trị của tế bào quang học được so sánh int EastRead; int westRead; // bảng điều khiển năng lượng mặt trời nên quay theo hướng nào? int la bàn = -1; void setup () {// gắn servo trên chân 9 vào đối tượng servo myservo.attach (9); // Khởi tạo servo thành 90 độ, giữa dải của nó myservo.write (90); // Cho phép người dùng đặt servo trên mount trong vòng 5000ms hoặc độ trễ 5 giây (5000);

// Khởi động trình theo dõi nối tiếp cho mục đích kiểm tra Serial.begin (9600); } void loop () {// Xác định giá trị từ điện trở Photocell westRead = analogRead (west); westRead = analogRead (tây); // Bảng năng lượng mặt trời có cần quay về hướng Đông không? if (EastRead> westRead) {Serial.println ("Đông"); // Đặt biến để xoay servo về phía Đông la bàn = 0; } // Bảng điều khiển năng lượng mặt trời có cần quay về hướng Tây không? if (westRead> EastRead) {Serial.println ("West"); // Đặt biến để xoay servo theo hướng Tây la bàn = 1;

} // Bên dưới nhóm if (la bàn == 0) {dung sai độ if (5 <= pos && pos <= 175) {// Trừ 1 từ biến "pos" và ghi đè số nguyên pos - = 1; // Đặt vị trí của servo myservo.write (pos); } Serial.println (pos); } // Nhóm mã bên dưới quay bảng điều khiển năng lượng mặt trời về hướng Tây nếu (la bàn == 1)

mã quay bảng điều khiển năng lượng mặt trời về phía Đông vị trí nằm trong khoảng từ 5 đến 175 // 0 và 180 là giá trị tối đa của servo và giá trị này có 5

// Nếu servo

{// Nếu vị trí servo nằm trong khoảng từ 5 đến 175 // 0 và 180 là giá trị lớn nhất của servo và giá trị này có dung sai 5 độ nếu (5