Tragač s dvije osovine V2.0: 15 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Još 2015. godine osmislili smo Jednostavni tragač s dvije osovine za upotrebu kao zabavan studentski ili hobi projekt. Bio je mali, bučan, pomalo kompliciran i izazvao je mnogo zaista čudnih komentara zajednice. S obzirom na to, tri i pol godine kasnije još uvijek primamo e -poštu i telefonske pozive od ljudi iz cijelog svijeta koji žele izgraditi vlastiti.

Zbog uspjeha našeg izvornog posta na projektu, videa na YouTubeu i kompleta koje smo prodavali dobili smo širok raspon povratnih informacija od širokog spektra korisnika. Većina toga je dobra, neka od njih iritantna, a dosta njih je bilo u stilu "povezivanja ove stvari je zaista komplicirano pa vas molimo da provedete sat vremena s nama na telefonu da to shvatimo". Imajući to na umu, proveli smo nekoliko mjeseci na ponovnom osmišljavanju projekta kako bismo ga učinili mnogo pojednostavljenijom i lakšom aktivnošću.

U ovom zapisu ćete pronaći informacije o našim nadogradnjama, načinu rada solarnih tragača, popis dijelova, veze do našeg Open Source hardvera, Open Source koda i veze do mjesta gdje možete kupiti mnoge od ovih stvari.

Potpuno otkrivanje podataka: Ovaj projekt i sve njegove dijelove prodajemo kao obrazovni komplet. Ne morate ništa kupovati od nas da biste napravili ovaj projekat. Zapravo, možete upotrijebiti sve naše resurse za izradu vlastitih PCB -a, lasersko rezanje vlastitog drva na lokalnom Maker Space -u ili sveučilištu ili čak samo koristiti hrpu kartona i vrućeg ljepila za stvaranje vlastite izvrsne kreacije. Ovo je projekat otvorenog koda.

Pokloni: Pokušavamo nešto novo u 2019. Pratite nas na uputstvima, facebook -u, Instagramu ili na youtube -u za priliku da osvojite neke besplatne dijelove (samo stanovnici SAD -a). Lajkujte i komentirajte naše objave i video zapise za ovaj projekt, a mi ćemo izabrati neke pobjednike u narednih mjesec dana. Poklonit ćemo nekoliko serija PCB -a i nekoliko kompleta.

Korak 1: Zašto solarni tragači?

Solarni paneli su posvuda. Oni su jeftini, lako dostupni i vrlo laki za upotrebu. Postoje desetine hiljada malih solarnih projekata pronađenih na youtube i DIY web stranicama.

Većina ljudi vjerojatno ima nekoliko solarnih instalacija većih razmjera u svom susjedstvu zahvaljujući sve većem broju kupovina Solar Group i državnim poticajima. U velikoj većini ovih postavki solarni paneli su pričvršćeni na krov zgrade okrenute 45 stepeni južno (kada su na sjevernoj hemisferi). Fiksne solarne instalacije daleko su najjednostavniji način napajanja kuće ili zgrade jer zahtijevaju vrlo malo održavanja i održavanja. Često govorimo ljudima koji nas kontaktiraju da je mnogo isplativije NE IZGRADITI solarni tragač za vaš dom, već jednostavno dodajte više solarnih panela u svoj niz.

Međutim, najefikasniji način prikupljanja energije s jedne ploče je putem solarnog tragača. Ovo omogućava solarnom panelu da bude u optimalnom položaju tokom cijelog dana, što povećava proizvodnju energije za preko 20%. Ova vrsta sistema savršena je za zgrade ili objekte koji nemaju puno prostora s ravnim krovom ili situacije u kojima je solarna energija nepostojana.

Pokazat ćemo Active Solar Tracker koji se kreće i po osi X i Y. Ova vrsta sistema koristi mikro kontroler ili dobro osmišljeno analogno kolo i senzore za održavanje solarnog panela u pravom položaju. Iako ovo čini zaista lijep demo koji možete pokazati s baterijskom lampom u učionici, on također koristi puno energije i ima mnogo pokretnih dijelova.

Tracker temeljen na datumu ili zakazani tracker koristi informacije o datumu i vremenu kako bi svaki dan slijedio zadatu putanju jer je kretanje sunca 100% predvidljivo. Jedan takav primjer je projekt korisnika Instructable pdaniel7 koji koristi dva servo -a u novom dizajnu za vrlo efikasno praćenje sunca. Ključ ove vrste dizajna je osigurati da je softver postavljen tako da bude najefikasniji za vašu tačnu lokaciju.

Tracker sa osobnim pogonom je onaj koji pokreću ljudi. To može varirati od nečeg tako jednostavnog kao što je osoba koja mijenja ugao svojih solarnih panela nekoliko puta godišnje do postavljanja panela na rotirajuću platformu pričvršćenu na ponderisani remenica koja se resetira svakog jutra. Na primjer, lokalni poljoprivrednik za kojeg znamo da ima nekoliko solarnih panela montiranih na PVC cijevima u svom dvorištu. Svakog mjeseca je malo mijenjao njihov položaj i ugao. Vrlo je jednostavno i pomaže mu da dobije još nekoliko pojačala energije iz svog sistema.

Korak 2: Nadogradnja originalnog dizajna

Naša originalna verzija više se bavila fizičkom mehanikom nego elektronikom i to se pokazalo kao njen najveći pad. Kada smo započeli s redizajniranjem ovog projekta, donijeli smo odluku da promijenimo svoje ožičenje sa pristupa „snop žica“na jednostavan pristup „uključi i radi“, budući da je naša publika uglavnom bila studenti.

Prvo što smo učinili bilo je stvoriti prilagođeni Arduino štit za priključivanje servomotora i senzora. Originalni dizajn je koristio generički Arduino senzorski štit koji je dobro funkcionirao za servomotore, ali ne i za senzore. Naš štit uopće nije ništa posebno i bio je daleko najjednostavniji aspekt za dizajn. (Koristili smo ga i za druge projekte gdje smo morali priključiti jednostavan senzor i servo.)

Da bi senzori ostali na mjestu, dizajnirali smo vrlo jednostavan držač senzora koji se lako može pričvrstiti za drvo. Skup zaglavlja pinova nam je tada omogućio povezivanje tiskane ploče senzora sa štitom pomoću ženskih kratkospojnika. Rješavanje problema s ovom postavkom daleko je lakše od našeg izvornog 'snopa žica' ili ploče.

Na kraju smo prešli preko našeg dizajna i promijenili dosta drveta sa četvrt inča na osmi inč da smanjimo težinu. Iako nikada nismo imali izvještaje o ljudima koji su imali problema sa sagorevanjem svojih 9G servo servera što su se manje kretali, to je bolje. Ovo nam je također smanjilo troškove i težinu otpreme budući da smo skloni isporučivati puno kompleta na međunarodnoj razini.

Korak 3: Potrebni dijelovi

Za izradu ovog projekta trebat će vam sljedeće stavke:

Alati:

• Screw Drivers
• Computer
• Laserski rezač ili CNC usmjerivač ako sami izrezujete dijelove

Elektronika:

• Arduino Uno
• Štitnik za praćenje sunca (zaglavlja iglica i otpornici od 10 000 ohma)
• PCB držač senzora (zaglavlja iglica i otpornici za otkrivanje svjetla)
• Ženski na ženski džamperski kabeli
• 2 x servo servo upravljača veličine 9G

Hardver:

• Laserski ili CNC drveni dijelovi
• 4 x M3 vijci + matice dužine oko 14-16 mm
• 4 x Drveni vijci veličine 2 duljine 1/4 inča ili neki vijci M1 slične dužine
• 21 x 8-32 vijci dužine 1/2 inča
• 1 x 8-32 na 3/4 inča
• 1 x 8-32 Vijak dužine 2,5 inča i opcionalna matica
• 24 x 8-32 Matice
• 4 x Gumene noge

Opciono:

• Solarna ćelija (6V 200mA je ono što koristimo)
• LED voltmetar
• Žica za spajanje njih dvije zajedno

Većinu ovih dijelova je prilično lako pronaći. Ako želite sastaviti vlastite PCB -e, to možete učiniti putem OSHPark.com ili drugih PCB usluga. Pobrinite se da nabavite Metal Gear 9G Servos za dodatnu snagu koju pružaju.

Na kraju, mi zapravo za ovo izrađujemo i prodajemo komplet koji uključuje sve. Prodajemo i samo drvene dijelove i samo elektroniku jer smo primili mnogo zahtjeva za opciju. Naši kompleti su već lemljeni, uključuju sve dijelove koji su vam potrebni za izradu ovog projekta, a mi pružamo korisničku podršku.

Aaaaaaaaaai prije nego što počnemo dobivati mnogo ljutih i čudnih komentara ljudi, ovo je 100% otvoreni projekt. Slobodno napravite svoje prema našim uputama.

Korak 4: Priprema PCB -a

Ako koristite naše komplete ili dijelove, dvije PCB ploče će vam već biti lemljene.

Ako želite sami izraditi svoje datoteke PCB -a, možete ih pronaći u našem GitHub Repo -u, a zatim upotrijebiti uslugu poput OSHParka da biste izmislili neke PCB -ove. Za popunjavanje ploča trebat će vam i oko 10 000 ohmskih otpornika, pin zaglavlja i otpornika za otkrivanje svjetlosti.

Općenito, to je prilično jednostavno lemljenjem rupa. Obavezno koristite lemilicu s odgovarajućim vrhom na kraju.

Lemljenje štitom: Lemite zaglavlja servo i senzorskih pinova okrenuta prema gore i Arduino zaglavlja za povezivanje iglica prema dolje.

Lemljenje senzora: Otpornici za otkrivanje svjetla okrenuti prema gore, zaglavlja iglica okrenuta prema dolje.

Također imamo dizajniranu PCB ploču koja koristi Arduino Nano, ali nije provjerena. Ako neko napravi jednu od ovih, voljeli bismo to vidjeti na djelu!

Korak 5: Priprema drvenih dijelova

Imamo sreću da u našoj radionici imamo i laserski rezač i CNC usmjerivač, što nam vrlo olakšava izrezivanje dijelova. Većina ljudi morat će potražiti stroj u svom lokalnom Maker Space -u, na univerzitetu ili u biblioteci. Bilo koji stolni laserski rezač ili CNC usmjerivač moći će se nositi s drvom od 1/8 i 1/4 inča koje koristimo. Imali smo nekoliko studentskih grupa koje su uspješno gradile ovaj projekt ručno izrezanom pjenom ili kartonom.

Jedna stvar koju NE preporučujemo korištenje je akril. Vrlo je težak i gust što može nadjačati dva serva.

PDF -ovi s vektorskim linijama lako se mogu pronaći na našem GitHub Repo -u. Ubacite ih u željeni softver za laserske rezače, inkscape ili drugi softver za crtanje. Imajte na umu da u datotekama imamo linije CUT i ETCHING.

Ako želite pojednostaviti ovaj projekt, možete pokušati eliminirati Y servo koji kontrolira platformu solarnih ćelija, a zatim samo ručno podesite os Y. Ovo bi ga pretvorilo u prilično sjajan alat za praćenje jedne osi.

Imamo puno zahtjeva za SAMO laserski rezane drvene dijelove. Prodajemo ih kao opciju na našoj web stranici i obavezno šaljemo i sve odgovarajuće vijke.

Korak 6: Priključite X servo, noge i bazu

Napomena: Postoji mnogo načina sastavljanja ovog projekta i redoslijed u kojem ga gradite nije bitan. Ako želite vidjeti neke smjernice stila crteža, to možete učiniti pomoću uputa na našoj web stranici.

Prilikom izgradnje prvi korak je priključiti jedan od servo pogona na kružni servo nosač.

Upotrijebite vijke koji ste dobili uz servo i pričvrstite ih na dno drvenog komada. Ovo je strana BEZ urezivanja na njoj.

Zatim pričvrstite četiri noge s jednim vijcima i maticama 8-32. Ne zašrafite ih do kraja, ostavite malo prostora za kretanje.

Na kraju spojite četiri noge s velikim drvenim dijelom Project Base s još četiri 8-32 vijka i matice. Nakon što su osigurani, pritegnite ostala četiri vijka na kružnom servo nosaču.

Ovo bi također bilo dobro vrijeme da stavite gumene nožice na dno vašeg Project Base drvenog komada tako da vijci ne ogrebu vaš stol.

Korak 7: Priključite Y servo i izgradite centar

Koristite gornji dijagram za izgradnju središnjih dijelova.

Pričvrstite servo pomoću vijaka koji ste dobili s njim. Nije važno koju stranu drvenog komada koristite, samo što je servo tijelo usmjereno iznutra.

Zatim labavo spojite dva dugačka pravokutna dijela i dva dugačka vodiča.

Korak 8: Priključite servo trube

Napomena: Ovo je daleko najneugodniji dio ove konstrukcije. Ako slomite servo trubu, ne brinite, imate razloga s razlogom.

Pričvrstite jedan od servo -truba u obliku slova X, koji ste dobili s vašim servo -uređajem, na veliki dio centralnog kruga. Zašrafit ćete ga sa donje strane, sa strane bez urezivanja. Da biste to učinili, upotrijebite dva mala #2 vijka za drvo.

Učinite istu stvar s jednim od dva trokutasta krila koristeći drugu servo trubu.

Korak 9: Povežite centar i bazu, postavite X Servo

Spojite komad središnjeg kruga na koji ste upravo pričvrstili trubu i povežite ga s dijelovima Y Servo centra od ranije. Spojite dijelove i pričvrstite ih pomoću četiri vijka i matice 8-32.

Zatim ga postavite na bazu koristeći servo trubu kao svoju tačku povezivanja. NEMOJTE ga još pričvrstiti.

Poziv na X Servo

Pomoću servo trube koja je sada spojena na vaš servo okrenite servo u smjeru kazaljke na satu. (Za ovo možete koristiti i jedan od lijevih servo sirena.)

Podignite centar i postavite ga u krajnji položaj suprotno od kazaljke na satu. Koristite ugao Projektne baze kao referentnu tačku.

Na kraju upotrijebite vrlo mali vijak koji ste dobili uz servo za uvrtanje trube u servo. Pomaže ako imate odvijač s magnetskim vrhom ako možete.

Korak 10: Izgradite lice, postavite Y servo i povežite sve

Prvo pričvrstite tiskanu ploču osjetnika u prednju ploču pomoću svoje matice i vijka od pola inča (ili 3/4 inča) 8-32. Zatim pričvrstite dva razdjelnika oko sebe pomoću dodatnih 8-32 vijaka.

Zatim uvijte dva trokutasta krila u prednju ploču.

Provjerite da li se krilo sa servo trubom podudara s vašim servo osom Y.

Pozivanje Serva

Mi radimo istu stvar ovdje. Okrenite servo do kraja u smjeru kazaljke na satu pomoću servo trube.

Zatim pričvrstite cijelu prednju ploču tako da bude gotovo okomita, ali da ne udara u druge drvene dijelove.

Povezivanje svega

Vijak od 2,5 inča povezuje jednu stranu prednje ploče sa središtem putem velikog otvora za lasersko rezanje.

Zatim upotrijebite drugi vrlo mali servo vijak da uvrnete trubu u servo os Y.

Korak 11: Priključite Arduino i spojite žice

Na kraju, moramo uviti naš Arduino u osnovnu ploču pomoću nekih M3 vijaka i matica. Obično koristimo samo dva vijka, ali smo dodali rupe za četiri. Zatim pričvrstite štit na Arduino.

Uključite servosisteme u štit. Obavezno priključite vodoravni servo na vezu X osi, a okomiti servo na vezu osi Y.

Uskladite pet veza između tiskane ploče senzora i štita, obje su označene. Spojite sve četiri žice.

Napomena: Ako ćete imati problema, to će biti zato što ste nešto pogrešno povezali. Ako ste u nedoumici, dvaput provjerite žice senzora i dvaput provjerite jesu li servomotori na ispravnom mjestu.

Korak 12: Otpremite kôd

Naš kod je vrlo jednostavan. Upoređuje svetlost koja pada na svaki od četiri otpornika za detekciju svetlosti i pokušava da ih izjednači. Ovo je također vrlo neefikasan način rada i nikako se ovo ne bi dobro prilagodilo većim projektima. Najveća prednost ovog koda je to što ga je zanimljivo gledati. Tragač će vrlo lako pratiti baterijsku svjetiljku. Najveći nedostatak je što nije posebno precizan i ako se ostavite na suncu cijeli dan, neće se često kretati. Kôd možete prilagoditi kako biste ga učinili osjetljivijim, ali to je puno pokušaja i grešaka.

Ako želite napisati vlastiti kod ili isprobati nešto drugačije, sjajno! U komentarima podijelite vezu do njega.

Korištenjem službenog Arduino softvera prenesite ovaj kôd na Arduino.

Ako su vam servo upravljači i senzori priključeni, vidjet ćete kako se trznuo u položaj 'Home', pauzirajte na sekundu, a zatim se ponovno pomaknite.

Korak 13: Uobičajena pitanja i odgovori

Uobičajeni problemi sa kojima nas ljudi zovu.

P1) Na suncu je i ne radi! Kakvo otrcanje

A1) Je li priključen na USB izvor napajanja? Tracker se ne napaja sam i u potpunosti se pokreće s USB kabela koji ulazi u Arduino.

P2) Glava nasilno udara u druge dijelove ili tijelo

A2) Morate ponovo 'kući' servosisteme. Moramo dati Servo ograničenja. (To se može uraditi i u kodu)

P3) Ne kreće se previše, kako to promijeniti?

A3) Pokušajte koristiti svjetiljku u prostoriji sa slabim osvjetljenjem. Može biti preopterećen kada je vani na sunčevoj svjetlosti.

P4) Moj Arduino se neće učitati. Šta radim pogrešno?

A4) Provjerite imate li instalirane upravljačke programe za svoj Arduino, provjerite jeste li odabrali Arduino Uno sa popisa ploča, provjerite jeste li odabrali pravi komunikacijski port.

P4) Ovo je totalno otrcanje! Kako se usuđujete toliko naplatiti komplet! Vi momci ste loši

A4) Hvala na tom pronicljivom komentaru, iako nije pitanje, jeste li došli ovdje s YouTubea? Da, naplaćujemo novac za verziju kompleta, međutim dajemo vam sve potrebne komponente i pružamo vam stvarnu, uživo podršku za korisnike. Ako ga ne želite kupiti od nas, napravite ga sami pomoću naših datoteka otvorenog koda i ovog vodiča za upute.

Korak 14: Uljepšavanje

Kada radimo našu Kit verziju ovog projekta, uključujemo i 6V 200mA solarnu ćeliju, kao i jeftin LED voltmetar. Ova mala solarna ćelija neće učiniti puno, ali možete izvući neke podatke iz nje.

Solarnu ćeliju obično pričvršćujemo na lice pomoću čičak trake ili pjenaste trake. Imajte na umu da iako biste tehnički mogli na ovaj projekt priključiti ogromnu solarnu ploču, odmah biste je slomili. Prevelika solarna ćelija također bi dodatno opteretila Servosisteme. (Veći tragači bi htjeli koristiti koračni motor sa zupčanikom.)

U našim datotekama za lasersko rezanje pronaći ćete jednostavan držač za LED voltmetar koji se može pričvrstiti na bazu pomoću još dva vijka 8-32. Za spajanje voltmetra na solarnu ćeliju koristimo žičane matice. Ove vrste voltmetra napaja njihov izvor, u ovom slučaju solarna ćelija. Crna žica na negativnu, crvena i bijela žica na pozitivnu.

Korak 15: Uživajte

Nadamo se da će ovo ažuriranje pomoći mnogim ljudima i zainteresirati još više ljudi za stvaranje njihovog stolnog solarnog tragača. Ako imate pitanja, komentare ili kreirate vlastite, postavite komentar ispod. Volimo vidjeti kakve zabavne varijacije ljudi smišljaju.

Ako ste zainteresirani za neki od naših dijelova ili zaliha, skinite ih sa BrownDogGadgets.com. Kao što smo već mnogo puta rekli, ovo je projekt otvorenog koda, stoga slobodno koristite vlastite dijelove i zalihe koliko god želite.