簡(jiǎn)易太陽(yáng)能雙軸跟蹤器的制作

第1步：為何選擇太陽(yáng)能跟蹤器？

太陽(yáng)能電池板無(wú)處不在。它們價(jià)格低廉，且易于使用。

由于太陽(yáng)能集團(tuán)購(gòu)買(mǎi)和政府激勵(lì)措施的激增，大多數(shù)人可能在他們的社區(qū)有幾個(gè)更大規(guī)模的太陽(yáng)能設(shè)施。在絕大多數(shù)這些設(shè)置中，太陽(yáng)能電池板固定在建筑物的屋頂上，指向南45度（在北半球時(shí)）。固定太陽(yáng)能裝置是迄今為止最簡(jiǎn)單的為家庭或建筑供電的方式，因?yàn)樾枰苌俚木S護(hù)和保養(yǎng)。我們經(jīng)常告訴聯(lián)系我們的人，不為你家建造太陽(yáng)能跟蹤器更有成本效益，而只需在陣列中添加更多的太陽(yáng)能電池板。

然而，最有效的收集能源的方法來(lái)自單個(gè)面板通過(guò)太陽(yáng)能跟蹤器。這允許太陽(yáng)能電池板整天處于最佳位置，這使得能量產(chǎn)生增加超過(guò)20％。這種系統(tǒng)非常適用于沒(méi)有大量平屋頂空間或太陽(yáng)能不協(xié)調(diào)的建筑物或設(shè)施。

我們將演示一個(gè)在X軸和Y軸上移動(dòng)的 Active Solar Tracker 。這種系統(tǒng)使用微控制器或精心設(shè)計(jì)的模擬電路和傳感器，以使太陽(yáng)能電池板保持在正確的位置。雖然這確實(shí)是一個(gè)非常光滑的演示，你可以在教室里使用手電筒炫耀，它也使用了很多電源，并有許多移動(dòng)部件。

基于日期的跟蹤器或預(yù)定跟蹤器每天都會(huì)使用日期和時(shí)間信息來(lái)跟蹤設(shè)置路徑，因?yàn)樘?yáng)的移動(dòng)是100％可預(yù)測(cè)的。一個(gè)這樣的例子是Instructable用戶(hù)pdaniel7的項(xiàng)目，它在一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)中使用兩個(gè)伺服系統(tǒng)來(lái)非常有效地跟蹤太陽(yáng)。此類(lèi)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確保軟件設(shè)置為最適合您的確切位置。

人員跟蹤器是由人員提供支持的。這可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的事情，例如一個(gè)人每年幾次改變太陽(yáng)能電池板的角度，將面板放在一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，該平臺(tái)連接到每天早上重置的加重滑輪。例如，我們所知道的當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在他的院子里有幾個(gè)安裝在PVC管道上的太陽(yáng)能電池板。每個(gè)月他都略微改變了它們的位置和角度。它非常簡(jiǎn)單，有助于從系統(tǒng)中獲得更多的能量。

第2步：升級(jí)到原始設(shè)計(jì)

我們的原始版本更關(guān)注物理力學(xué)，而不是關(guān)于電子學(xué)，這被證明是它最大的垮臺(tái)。當(dāng)我們開(kāi)始重新設(shè)計(jì)這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，我們決定將我們的布線從“電線束”方法改為簡(jiǎn)單的“即插即用”方法，因?yàn)槲覀兊挠^眾往往是學(xué)生。

我們做的第一件事是創(chuàng)建一個(gè)自定義的Arduino Shield來(lái)插入伺服器和傳感器。最初的設(shè)計(jì)采用了通用的Arduino傳感器護(hù)罩，適用于Servos，但對(duì)傳感器效果不佳。我們的盾牌總體上并不特別，它是迄今為止最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方面。 （我們還將它用于我們需要插入簡(jiǎn)單傳感器和伺服器的其他項(xiàng)目。）

為了保持傳感器的位置，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的傳感器支架，可以很容易地?cái)Q到木頭。然后，一組引腳頭允許我們使用母跳線將傳感器PCB連接到屏蔽。對(duì)這種設(shè)置進(jìn)行故障排除比我們?cè)瓉?lái)的“電線束”或面包板要容易得多。

最后我們重新設(shè)計(jì)并將相當(dāng)多的木材從四分之一英寸改為八英寸以減少重量。雖然我們從來(lái)沒(méi)有任何關(guān)于人們對(duì)他們的9G伺服系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的報(bào)道，但他們的重量越輕越好。這也減少了我們的成本和運(yùn)輸重量，因?yàn)槲覀儍A向于在國(guó)際上運(yùn)送許多套件。

步驟3：需要的部件

要構(gòu)建此項(xiàng)目，您將需要以下內(nèi)容項(xiàng)目：

工具：

螺絲刀

計(jì)算機(jī)

激光切割機(jī)或CNC路由器，如果您自己裁剪零件

電子產(chǎn)品：

Arduino Uno

太陽(yáng)能跟蹤器屏蔽（引腳接頭和10，000歐姆電阻器）

傳感器支架PCB（引腳接頭和光檢測(cè)電阻器）

母對(duì)母跳線電纜

2 x 9G大小的金屬齒輪伺服電機(jī)

硬件：

激光切割或CNC木制零件

4 x M3螺絲+長(zhǎng)度約14-16mm的螺母

4 x尺寸2木螺絲1/4英寸長(zhǎng)度或類(lèi)似長(zhǎng)度的M1螺釘

21 x 8-32長(zhǎng)度為1/2英寸的螺釘

1 x 8-32（3/4英寸）

1 x 8-32螺釘長(zhǎng)2.5英寸，可選螺母

24 x 8-32螺母

4 x橡膠腳

可選：

太陽(yáng)能電池（我們使用6V 200mA）

LED電壓表

將兩者連接在一起的電線

這些部件大部分都很容易找到。如果您想制作自己的PCB，可以通過(guò)OSHPark.com或其他PCB服務(wù)來(lái)完成。確保你獲得了他們提供的額外torc的金屬齒輪9G伺服系統(tǒng)。

最后，我們確實(shí)制造和銷(xiāo)售包含所有東西的套件。我們也只銷(xiāo)售木制零件和電子產(chǎn)品，因?yàn)槲覀兪盏搅撕芏噙x項(xiàng)要求。我們的套件已經(jīng)焊接完畢，包括構(gòu)建該項(xiàng)目所需的所有部件，并且我們提供客戶(hù)支持。

Aaaaaaaaa在我們開(kāi)始收到很多人們憤怒的怪異評(píng)論之前，這是一個(gè)100％的開(kāi)源項(xiàng)目。您可以使用我們的指示自行制作。

步驟4：準(zhǔn)備PCB

如果您正在使用我們的套件或部件兩個(gè)PCB已經(jīng)為您焊接。

如果你想得到自己的產(chǎn)品，你可以在我們的GitHub Repo上找到我們的PCB文件，然后使用OSHPark等服務(wù)來(lái)制作一些PCB。您還需要一些10，000歐姆的電阻器，引腳接頭和光檢測(cè)電阻器來(lái)填充電路板。

一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)空穴焊接非常容易。請(qǐng)務(wù)必使用末端帶有適當(dāng)尖端的烙鐵。

屏蔽焊接：將伺服和傳感器引腳接頭朝上，Arduino連接接頭朝下。

傳感器焊接：光檢測(cè)電阻正面朝上，引腳接頭面朝下。

我們還設(shè)計(jì)了一塊采用Arduino Nano的PCB，但未經(jīng)測(cè)試。如果有人做了其中一個(gè)，我們很樂(lè)意看到它的實(shí)際效果！

第5步：準(zhǔn)備木制部件

我們很幸運(yùn)能夠在我們的車(chē)間安裝激光切割機(jī)和CNC路由器，這使得切割零件對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常容易。大多數(shù)人需要在當(dāng)?shù)氐?a target="_blank">創(chuàng)客空間，大學(xué)或圖書(shū)館尋找機(jī)器。任何臺(tái)式激光切割機(jī)或CNC路由器都能夠處理我們正在使用的1/8英寸和1/4英寸木材。我們已經(jīng)有幾個(gè)學(xué)生團(tuán)體用手工切割的泡沫板或紙板成功地建造了這個(gè)項(xiàng)目。

我們不建議使用的一件事是丙烯酸。它非常沉重和密集，可能會(huì)壓倒兩個(gè)舵機(jī)。

帶有矢量線的PDF可以很容易地在我們的GitHub Repo上找到。將它們放入您首選的激光切割機(jī)軟件，inkscape或其他繪圖軟件中。請(qǐng)注意，我們的文件中有CUT線和ETCHING線。

如果您想簡(jiǎn)化此項(xiàng)目，可以嘗試取消控制太陽(yáng)能電池平臺(tái)的Y伺服，然后手動(dòng)調(diào)整Y軸。這將把它變成一個(gè)非常漂亮的單軸跟蹤器。

我們確實(shí)有很多要求激光切割木制部件。我們確實(shí)在我們的網(wǎng)站上將它們作為一個(gè)選項(xiàng)出售，并確保同時(shí)發(fā)送所有適當(dāng)?shù)穆葆敗?/p>

步驟6：連接X(jué)伺服，腿和基座

注意：有很多方法把這個(gè)項(xiàng)目放在一起，你構(gòu)建它的順序并不重要。如果您想查看一些線條藝術(shù)風(fēng)格的指示，您可以通過(guò)我們網(wǎng)站上的說(shuō)明進(jìn)行查看。

構(gòu)建第一步時(shí)，將其中一個(gè)伺服系統(tǒng)連接到圓形伺服安裝座。

使用伺服器附帶的螺釘將其固定在木制件的底部。這是沒(méi)有蝕刻的一面。

然后用一個(gè)8-32螺絲和螺母連接四個(gè)腿。不要將它們完全擰緊，留下一些擺動(dòng)空間。

最后將四條腿連接到大型木質(zhì)項(xiàng)目基座上，另外還有四個(gè)8-32螺絲和螺母。一旦他們確保擰緊圓形伺服安裝座上的其他四個(gè)螺釘。

這也是將橡膠支腳放在Project Base木制底座上的好時(shí)機(jī)，因此螺釘不會(huì)劃傷你的桌子。

步驟7：連接Y伺服并構(gòu)建中心

使用上圖構(gòu)建中心部件。

使用隨附的螺絲安裝伺服器。使用木制件的哪一側(cè)無(wú)關(guān)緊要，只需將伺服體指向內(nèi)部即可。

接下來(lái)，松開(kāi)連接兩個(gè)長(zhǎng)矩形件和兩個(gè)長(zhǎng)螺釘導(dǎo)件。

步驟8：附加伺服喇叭

注意：這是迄今為止這個(gè)構(gòu)建中最煩人的部分。如果你打破一個(gè)伺服喇叭不用擔(dān)心，你有額外的原因。

將一個(gè)隨伺服附帶的X形伺服喇叭連接到大型中心圓片上。你將它擰到底部，這是沒(méi)有蝕刻的一面。為此，請(qǐng)使用兩個(gè)小的＃2木螺釘。

使用另一個(gè)伺服喇叭對(duì)兩個(gè)三角翼中的一個(gè)做同樣的事情。

步驟9：連接中心和基座，回家X伺服

連接剛剛連接喇叭的中心圓片并連接它與之前的Y伺服中心件相同。連接件并使用四個(gè)8-32螺釘和螺母將它們固定在一起。

然后，使用伺服喇叭作為連接點(diǎn)將其放在底座上。不要將它擰到位。

回原點(diǎn)X伺服

使用現(xiàn)在連接到伺服的伺服喇叭，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)伺服。 （你也可以使用左邊的一個(gè)Servo Horns。）

拿起中心并將它放在最逆時(shí)針位置。使用Project Base的一角作為參考點(diǎn)。

最后使用伺服器附帶的非常小的螺絲將喇叭擰入伺服系統(tǒng)。如果可以的話(huà)，有一個(gè)帶磁性尖端的螺絲刀是有幫助的。

步驟10：構(gòu)建面，Y伺服回家，連接所有東西

首先，使用半英寸（或3/4英寸）8-將傳感器PCB擰入面板32螺母和螺絲。然后使用更多的8-32螺絲將兩個(gè)分隔器連接在一起。

接下來(lái)，將兩個(gè)三角翼擰入面板。

確保具有伺服喇叭的機(jī)翼匹配Y軸伺服的位置。

歸位伺服

我們?cè)谶@里做同樣的事情。使用伺服喇叭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)伺服。

然后將整個(gè)面板連接起來(lái)，使其幾乎垂直，但不要敲入任何其他木制部件。

連接所有東西

2.5英寸螺絲連接一個(gè)面板的一側(cè)通過(guò)大型激光切割孔與中心對(duì)接。

然后使用另一個(gè)非常小的伺服螺絲將喇叭擰入Y軸伺服。

步驟11：連接Arduino和連接線

最后，我們需要將Arduino擰入基板使用一些M3螺絲和螺母。我們通常只使用兩個(gè)螺絲，但我們?cè)黾恿怂膫€(gè)孔。然后將盾牌連接到Arduino。

將舵機(jī)插入盾牌。務(wù)必將水平伺服連接到X軸連接，將垂直伺服連接到Y(jié)軸連接。

匹配傳感器PCB和屏蔽之間的五個(gè)連接，它們都標(biāo)有標(biāo)記。連接所有四根電線。

注意：如果您遇到問(wèn)題，那將是因?yàn)槟e(cuò)誤連接了一些東西。如有疑問(wèn)，請(qǐng)仔細(xì)檢查傳感器導(dǎo)線并仔細(xì)檢查您的伺服器是否在正確的位置。

步驟12：上傳代碼

我們的代碼非常簡(jiǎn)單。它比較了擊中四個(gè)光檢測(cè)電阻中的每一個(gè)的光，并試圖使它們均勻。這也是一種非常低效的做事方式，對(duì)于較大的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，這絕不會(huì)很好。這段代碼的最大優(yōu)點(diǎn)是觀看它很有趣。跟蹤器將非常容易地跟隨手電筒。最大的缺點(diǎn)是，它并不是特別準(zhǔn)確，如果你整天都在陽(yáng)光下，它不會(huì)經(jīng)常移動(dòng)。您可以調(diào)整代碼以使其更敏感，但這是一個(gè)很多的試驗(yàn)和錯(cuò)誤。

如果你想編寫(xiě)自己的代碼，或嘗試不同的東西，真棒！請(qǐng)務(wù)必在評(píng)論中分享指向它的鏈接。

使用官方Arduino軟件將此代碼上傳到Arduino。

如果您的伺服器和傳感器已經(jīng)插入，您會(huì)看到它晃動(dòng)到“Home”位置，暫停一秒鐘，然后再次移動(dòng)。

步驟13：常見(jiàn)問(wèn)題和解答

人們給我們打電話(huà)的常見(jiàn)問(wèn)題。

Q1）它在陽(yáng)光下而不能正常工作！什么扯掉！

A1）它是否插入USB電源？跟蹤器不是自供電，而是完全通過(guò)進(jìn)入Arduino的USB電纜運(yùn)行。

Q2）頭部猛烈撞擊其他部位或身體！

A2）你需要再次“回家”舵機(jī)。我們需要給出伺服限制。 （這也可以在代碼中完成）

Q3）它沒(méi)有太大的變化，我該如何改變呢？

A3）試試在昏暗的房間里使用手電筒。在室外陽(yáng)光下可能會(huì)不堪重負(fù)。

Q4）我的Arduino不會(huì)上傳。我做錯(cuò)了什么？

A4）確保你安裝了Arduino的驅(qū)動(dòng)程序，確保你從主板列表中選擇了Arduino Uno，確保你選擇了正確的溝通端口。

Q4）這是徹頭徹尾的扯掉！你怎么敢為套裝收取那么多費(fèi)用！你們很糟糕。

A4）感謝你們提出這個(gè)富有洞察力的評(píng)論，即使這不是一個(gè)問(wèn)題，你是否從YouTube來(lái)到這里？是的，我們會(huì)為套件版本收取費(fèi)用，但我們會(huì)為您提供所需的所有組件，并為您提供真實(shí)，實(shí)時(shí)，客戶(hù)支持。如果您不想從我們這里購(gòu)買(mǎi)，請(qǐng)使用我們的開(kāi)源文件和本指導(dǎo)指南。

步驟14：裝飾

當(dāng)我們做這個(gè)項(xiàng)目的套件版本時(shí)，我們還包括一個(gè)6V 200mA太陽(yáng)能電池以及一個(gè)便宜的LED伏特計(jì)。這個(gè)小太陽(yáng)能電池不會(huì)做很多事情，但你可以從中獲得一些數(shù)據(jù)。

我們通常使用維可牢尼龍搭扣或泡沫膠帶將太陽(yáng)能電池連接到面部。請(qǐng)記住，雖然你可以在技術(shù)上將巨型太陽(yáng)能電池板連接到這個(gè)項(xiàng)目，但你會(huì)立即粉碎它。太大的太陽(yáng)能電池也會(huì)給伺服系統(tǒng)帶來(lái)額外的壓力。 （較大的跟蹤器會(huì)想要使用齒輪式步進(jìn)電機(jī)。）

在我們的激光切割文件中，您將找到一個(gè)簡(jiǎn)單的LED伏特儀器支架，可以使用另外兩個(gè)8-32連接到基座螺絲。我們使用線螺母將伏特表連接到太陽(yáng)能電池。這些類(lèi)型的伏特表由它們的電源供電，在這種情況下是太陽(yáng)能電池。黑線到負(fù)線，紅線和白線變?yōu)檎?/p>

第15步：享受！