Stepper Motor + Arduino + Solar Tracker (EV)

11 Schritt:Schritt 1: Materialien Schritt 2: Struktur-Design Schritt 3: Solar Panel Schritt 4: Azimuthal Bewegung Schritt 5: Zenithal Bewegung Schritt 6: Prototype Schritt 7: Betrieb Schritt 8: Elektronisches Design Schritt 9: Code Schritt 10: Prozess und Montage von mechanischen Teilen Schritt 11: Abschließende Tests!

Stepper Motor + Arduino + Solar Tracker (EV)

Diese instructable ist die Übersetzung eine andere, die ursprünglich in Spanisch verfasst wurde, also ich bitte um Entschuldigung, wenn ich viele grammatikalische Fehler, wenn so off würde ich lieben, mich vorschlagen, um es zu bearbeiten. Ich tue es nur, weil Ich mag meine Projekte zu teilen.
Es ist ein Solar-Tracker, jedoch nicht vor nennens meine Inspiration waren Geräte von geo Bruce und aplavins, außer in meinem Fall den Einsatz von Schrittmotoren, die den Preis der Motoren reduzieren und erhöhen Kapazität für Güter oder bewegten;).
Wir alle wissen, dass die Tracker haben den Vorteil der Steigerung der Effizienz der Erfassung von Solarenergie, als die Erde setzt seine edlen Bewegung, das Projekt spiegelt die Bedeutung dieses Phänomens, und versuchen Sie, eine einfache Tracking-System, das die Installation zu erleichtern, kann Design. Ich hoffe, ich kann so explizit wie möglich sein und versuchen, alle zu beseitigen doubts.Step 1: Materialien



Aluminiumplatte Aluminium bar Angle Aluminium Edelstahlzylinder 316 Edelstahlplatte Nylon 6.6 bar Schraube 1/2 "x 21/2" Trockenbau Schrauben 1 "lange Schraube 7/16" x 21/2 "Mutter 7/16" Federring 7 / 16 "Lager R10RS UCF oarlock 3/4" Riemenscheiben Zahnriemen Schneckensystem LDRs Endschalter Steckverbinder Widerstände (10K, 1K, 100Ω, 800Ω) Schrittmotoren ULN2803 L298N LM324N BPW34 Photodiode Schottky-Dioden-Transistor BC547C Kondensator (220pF, 1nF) Arduino UNO R3 Draht Holz-Farbe Truack sicher w / Außen 5/8 "Schritt 2: Struktur-Design

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Die vorgeschlagene Konstruktion besteht aus einem System mit biaxialen Drehung mit einer zylindrischen Basis, die die Sonne in einer effizienten, um kompakt wie möglich, um einen großen Raumbereich zu vermeiden verfolgen, zusätzlich ermöglicht.
Grundsätzlich werde ich den Prototyp zu simulieren, ist es eine Möglichkeit, die ich getroffen haben, um die wenigsten Fehler zu vermeiden (obwohl es oft rutschen :)), versuchen Sie, andere Materialien zu verwenden, wenn sie es für richtig halten, sofern die ausgeführt Bewegungen ermöglichen chords.Step 3 : Sonnenkollektor

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Zur Befestigung der Sonnenkollektor verwendet eine Basis von L-Profilen, besser im Markt bekannt als Winkel, die den Photovoltaik-Modul ruhen gebildet. Diese Basis wird durch ein Paar von Vierkantstangen an den Enden der diese gestützt werden, so dass das Gewicht des gesamten Systems, und dies wiederum wird einer Achse, um die azimutale Bewegung durchführen zu können ausgeglichen werden. Es ist wichtig, wieder zu bemerken, daß die gesamte beschriebene Anordnung wird sehr leicht, den Einsatz von Motoren mit großen Abmessungen zu vermeiden, da sie die Kosten und die Komplexität des Systems zu erhöhen.
Das Paar der Lager ermöglichen es Operation, die sie auf der Oberseite des Zylinders zu unterstützen. Hierzu ist ein Paar von Lagern, die an der Basis befestigt bleiben wird verwendet. Mit den Lagern können die Kugellager und der Welle legen, sich zu drehen und Ruhe in einer time.Step 4: Azimuthal Bewegung

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Um die Lager zu setzen, sind ein paar Stücke von rostfreiem Stahl mit dem gleichen Außendurchmesser mit dem zylindrischen Grund, in dieser Weise verwendet werden, die Lager können auf kleinen Flächen liegen, ist es wichtig zu beachten, die Kürzungen in der Basis gemacht, einige erlauben Überqueren der Achse, während andere nur, um das Gewicht des Gerätes zu reduzieren (auch ich habe es aus ästhetischen;)).
Mit diesen Elementen können wir die azimutale Drehung zu erreichen, müssen Sie nur eine kreisförmige Getriebemechanismus, entweder durch ein System von Zahnrädern oder Riemenscheiben mit Gürtel. Aus Gründen der Einfachheit und der Weichheit, ist es notwendig, das zweite System zu verwenden, das heißt, wir halten die Welle hält die Basis des Sonnenkollektors in der Mitte, durch eine Antriebsscheibe. Um zu verhindern Verrutschen zu einer Zahnriemenscheibe und einen Riemen mit der gleichen Funktion ist used.Step 5: Zenithal Bewegung

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Der nächste Schritt ist, um die andere Bewegung (Zenit) laufen, was wiederum zeigt keine große Sache und kann mit verschiedenen mechanischen Elemente durchgeführt werden. Es wurde entschieden, einen Übertragungsmechanismus durch ein System von Schneckengetriebe an der Unterseite der Struktur zirkuliert verwenden. Dieser Satz wird verwendet, wenn Sie große Anstrengungen zu übertragen und die Sendeleistung zu erhöhen möchten. In der Regel arbeitet in sich kreuzenden Achsen zu 90⁰.
Es gibt viele Schwierigkeiten, wenn ein Gangsystem verwendet wird, aber das häufigste Problem ist, wenn man mit einer Variation zwischen ihren Zentren in Betrieb, so muss es schnell montiert, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.
Das System Schneckenritzel erlauben Drehung des Gerätes wird durch die Halterung an Polymerscheibe, dh die Achse der Krone als männliche gekoppelt, während Polymerscheibe fit als weibliche Da der Durchmesser der Scheibe (hoffentlich in :( Bilder begutachten) ist ähnlich wie der Innendurchmesser des Zylinders und dieser sehr groß ist, sollte die Polymerscheibe verringert werden, so daß es ein Lager mit kleinerem Durchmesser sitzt.
Tatsächlich ist die UCF oarlock unterliegt die Scheibe durch eine Stellschraube, während der Zylinder wird von diesem durch Stellschrauben gehalten. Grundsätzlich mit diesen beiden Systemen können wir die erforderlichen Bewegungen in der project.Step 6 bieten: Prototype

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Schließlich kann man die Gerätemontage, in der ersten Figur ich einen transparenten Material, so dass sie die Montage der mechanischen Komponenten zu sehen ist, wie für die zweite Figur, ist ein Prototyp Simulation bemerken.
So können sie Blick auf den Prototyp zu schätzen wissen, lasse ich das Video unten:
[Play Video] Schritt 7: Betrieb

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LDRs helfen, festzustellen, wo es mehr Licht während des Tages, diese wurden in den Ecken der Platte angeordnet ist, in einer Weise, die in der vorherigen Figur gesehen werden kann, das heißt, ein Paar an der Oberseite und ein Paar an der gruppierte unten. Für eine bessere Genauigkeit hinsichtlich der Helligkeitsmess sollte Fotoresists sein Abdeckung zu vermeiden Kommissionierung um die diffuse Sonnenstrahlung, in anderen Worten, die Ausbreitung von Licht (elektromagnetische Wellen), die verstreut und in der Luft reflektiert.
Gruppierung der Sensoren erlauben zu bestimmen, und führen Sie beide Bewegungen, zum Beispiel Gruppen von LDR genannt links und rechts, werden verglichen und wenn eine höhere oder niedrigere Bereich um Empfindlichkeitsunterschied ermittelt dann aus den Gruppen der oben ausgeführt eine entsprechende Bewegung, der gleichermaßen und Boden-Sensoren, auch nur diese die Bewegung der anderen Achse zu bestimmen.
Ich bestimmt auch die durchschnittliche Strahlung zwischen den vier Sensoren, für was?, So die Idee ist, dass am Ende des Tages, wenn die Sonnenprojektion Null ist, die Plattenbasis drehen in entgegengesetzter Richtung, in der Morgendämmerung, in der Hoffnung am nächsten Tag, die Sonne kommt wieder raus.
OPTIONAL
Ich mache auch die Verwendung einer Photodiode, es ist die BPW34, befasst sich auch die Kontrolle, wenn Sie es wünschen, können Sie diesen Sensor überspringen, da die Hauptanwendung, die ich verwendet, es war für die Sonnenspektrum und Aufzeichnungsstrahlungsmengen Solar Maßnahme, wurde auf dem Photovoltaik-Modul unterworfen. Denken Sie daran, den Code zu ändern, wenn Sie nicht mit it.Step 8: Elektronisches Design

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In diesem Schritt zeige ich die Schaltungen, die verwendet wurden, um den Prototyp zu entwickeln, vergessen Sie nicht, die Datenblätter der Fahrer zu überprüfen, dass zu prüfen, ob sie in der Lage, um die Motoren, die 9 occupy.Step bewegt sind: Code

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Ich verlasse den Steuercode, ich hoffe, ich habe nichts verpasst, weil der Herausgeber wandte meine ganze haha ​​XD.
// Schrittmotor Solar Tracker von hectorhhg
#include // Integration Bibliothek für den Umgang Stepper.h Schrittmotoren
#include // Integration von Design math.h Bibliothek für grundlegende mathematische Operationen
// Vereinbarung von Konstanten
#define motorStephor 200 // Schritte zur horizontalen Kraft
#define motorStepver 200 // Schritte zur vertikalen Motor
// Digitale Stifte
#define motor1hor 6
#define motor2hor 7
#define motor1ver 8
#define motor2ver 9
// Variablen
int prom; // Durchschnitt von vier LDR
int pyr; // BPW34 Photodiode
int h = 60; // Schritte durch die horizontale Motor ausgeführt
int v = 5; // Schritte von der vertikalen Motor ausgeführt
int ltsensor; // Wert der linken oberen LDR
int rtsensor; // Wert von der oberen rechten LDR
int rdsensor; // Wert der unteren rechten LDR
int ldsensor; // Wert von links unten LDR
int sen = 50; // Sensibility
int dil; // Durchschnittssatz LDR links
int dit; // Durchschnittssatz LDR top
int dir; // Durchschnittssatz LDR rechts
int tat; // Durchschnittssatz LDR unten
int diff; // Unterschied zwischen LDR über dem Boden
int diff2; // Unterschied zwischen LDR links nach rechts
int pup; // Obere Schalter
int Pdown; // Untere Schalter
Stepper horStep (motorStephor, motor1hor, motor2hor);
Stepper Stepper verStep (motorStepver, motor1ver, motor2ver);
// Programm-Initialisierung
Leere setup ()
{
horStep.setSpeed ​​(30); // RPM horizontal Motor
verStep.setSpeed ​​(10); // RPM vertikalen Motor
//Serielle Schnittstelle
Serial.begin (9600);
// Pins Konfiguration
pinMode (pyr, INPUT);
pinMode (ltsensor, INPUT);
pinMode (rtsensor, INPUT);
pinMode (ldsensor, INPUT);
pinMode (rdsensor, INPUT);
pinMode (pup, INPUT);
pinMode (Pdown, INPUT);
}
Leere Schleife ()
{
machen
{
pyr = analogRead (0); // Lesen Analogeingänge
ltsensor = analogRead (1) * 1,022; // (Konstant ist, um die Kalibrierung LDR)
rtsensor = analogRead (2) * 1,007;
ldsensor = analogRead (3);
rdsensor = analogRead (4) * 1,013;
pup = digitalRead (3); // Leseschalter
Pdown = digitalRead (4);
prom = (ltsensor + ldsensor + rtsensor + rdsensor) / 4; // Durchschnittliche LDR
dit = (ltsensor + rtsensor) / 2; // Durchschnittliche Sensoren up
tat = (ldsensor + rdsensor) / 2; // Durchschnittliche Sensoren nach unten
diff = (dit - tat); // Differenz zwischen der Höhe der Strahlungs
Verzögerung (50);
if ((pyr == 0) && (pup == HIGH) && (prom <= 8) || (pyr == 0) && (Pdown == HIGH) && (prom <= 8)) // Wenn der Wert von pyr Null ist und der Durchschnitt der Sensoren gleich oder kleiner als 8 ist und die Schalter haben den Bereich
mov (); // Mov Funktion
}
while ((pyr == 0) && (pup == HIGH) && (prom <= 8) || (pyr == 0) && (Pdown == HIGH) && (prom <= 8));
if (-1 * sen> || diff diff> sen) // Wenn die gemessene Differenz zwischen dem Satz von Sensoren größer oder kleiner als der Empfindlichkeitswert ist
{
if (dit <did) // wenn der Mittelwert der genannten Sensoren kleiner sind als die unteren Sensoren
{
if (Pdown == HIGH)
{
verStep.step (0); // Beenden vertikalen Motor
Verzögerung (10);
}
sonst
if (Pdown == LOW)
{
verStep.step (v); // Drehen Motor up
Verzögerung (50);
}
}
else if (dit> tat) // Wenn der Durchschnittswert der unteren Sensoren kleiner sind als die oben genannten Sensoren ist
{
if (pup == HIGH)
{
verStep.step (0); // Beenden vertikalen Motor
Verzögerung (10);
}
else if (pup == LOW)
{
verStep.step (-v); // Motor nach unten drehen
Verzögerung (50);
}
}
else // jedem anderen Fall
{
verStep.step (0); // Beenden vertikalen Motor
Verzögerung (10);
}
}
Verzögerung (10);
pyr = analogRead (0); // Sensormesswerte wieder für mögliche Änderung
ltsensor = analogRead (1) * 1,022;
rtsensor = analogRead (2) * 1,007;
ldsensor = analogRead (3);
rdsensor = analogRead (4) * 1,013;
dil = (ltsensor + ldsensor) / 2; // Durchschnittliche Sensoren links
dir = (rtsensor + rdsensor) / 2; // Durchschnittliche Sensoren rechts
diff2 = (dil - dir); // Differenz zwischen der Höhe der Strahlungs
Verzögerung (50);
if (-1 * sen> diff2 || diff2> sen) // Wenn die gemessene Differenz zwischen dem Satz von Sensoren größer oder kleiner als der Empfindlichkeitswert ist
{
if (dil <dir) // Wenn der Mittelwert des linken Sensors kleiner als der rechte Sensor
{
horStep.step (h); // Motor Biegen Sie rechts ab
Verzögerung (10);
}
sonst
if (dil> dir) // wenn der Mittelwert des linken Sensors größer ist als der rechte Sensor
{
horStep.step (H); // Motor links drehen
Verzögerung (10);
}
else // jedem anderen Fall
{
horStep.step (0); // Beenden horizontal Motor
Verzögerung (10);
}
}
Verzögerung (10);
}
// "Mov-Funktion"
nichtig mov ()
{
if (pup == HIGH)
{
verStep.step (72); // Drehen Sie 72 Schritte bis (sind die Schritte, um Position zu ändern, nachdem die Sonne verbergen)
Verzögerung (50);
}
else if (Pdown == HIGH)
{
verStep.step (-72); // Drehen 72 Stufen nach unten
Verzögerung (50);
}
Verzögerung (10);
} Schritt 10: Prozess und Montage von mechanischen Teilen

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Nun, es war Zeit, um die Ideen in die Realität übergeben;). Unnötig, um die Kopplung der mechanischen Elemente (ich hoffe, Sie in der Simulation verstanden haben) betonen, nur zeigen sie einige der Bearbeitungsprozesse Sie, um die Stücke zu erstellen verwenden. Und ich kann Ihnen versichern, dass die Arbeit mit Edelstahl ist hart :(, aber das Ziel ist groß, nicht nur ein Material, das die extremen Wetter unterstützt.
Ich teile Ihnen die Design-Dateien, die ich für den Prototyp verwendet, diese sind in Spanisch, aber Sie werden keine Probleme haben, zu interpretieren, sind alle Maße in milimeters..Step 11: Abschließende Tests!

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Schließlich wird, wenn der mechanische Teil fertig ist, ist es Zeit zu jedem der Sensoren und der Elektronik zu platzieren. Im Moment habe ich nicht über ein Solarpanel :(, aber ich habe eine Schaumplatte :) schließlich zu malen, sieht gut aus, was denken Sie? XD. Ich schlage vor, dass die Widerstände mit der Konfiguration von Klimmzüge für LDR und Schalter, legen Sie sie so nah an diese, erkannte ich, dass es fehlerhafte Daten erzeugt, wenn sie eine längere Strecke gebracht.
Was ist die Funktion der Endschalter ?, die Platte bewegt sich nach unten zu verhindern, und kann mit der Basis des Prototypen kollidieren, weshalb ein Stück Scheibe wurde konzentrisch zur Achse angeordnet, und während sie sich dreht, erreicht die Stelle, an der Pressschalter vorbehalten sind das Lager, so daß die Verschiebungsgrenze des Solarkollektors.
Bewahren Sie alle elektronischen Komponenten in einem Fall, weiterhin tun, die mit magischen 3D-Drucker oder Laserschneidanlagen und vermeiden, mit einem Feld von Schokolade wie mich :( haha.
Um mit Schwung schließen, lasse ich ein Video, wo er einige Tests Anhänger :). Bis bald!
[Play Video]