如何利用ESP8266制作一個超級太陽能追蹤器

這個項目是通過我們不斷發(fā)展，使用從第一臺跟蹤器計算機中吸取的經(jīng)驗教訓，同時在代碼中結合了一些新東西制作而成的。

背景

我從小就對太陽能追蹤器很著迷，曾在詹姆斯邦德的電影《拿著金槍的人》中看到過太陽能追蹤器。于是我想，為什么不制作一個我多年來一直夢寐以求的東西呢，除開另外一個不切實際的“死亡射線”。

該項目由兩個（雙）塔建成。就像大多數(shù)雙胞胎一樣，他們有點細小的偏差，但最后一切都取得了好的結果。我自己設計/制造了這些，因為沒有適用于中小型陣列的現(xiàn)成跟蹤器套件。跟蹤一兩個面板是小菜一碟，但如果帆面積超過9平方米的8個面板則是一個完全不同的命題，尤其是在風速超過80公里/小時的情況下。

當我即將對”雙胞胎“進行改造/大修時，出于機械原因，顯而易見的選擇可能首先是南塔。它是用東西顛倒的機制建造的。這是一個實驗，它告訴我有充分的理由以“正確的方式”構建事物。“雙胞胎”是更小的單元，每個單元只有1.5KW，。兩座塔為位于北塔上的單個雙輸入逆變器供電。每個塔都有自己的電池組、太陽能調節(jié)器和跟蹤計算機。然而，它們都來自位于南塔的同一個DC面板。這兩個都是24V系統(tǒng)，而不是像東塔那樣的12V。

而之所以途中需要更換改造的原因，相信在下圖你也能夠顯而易見的看出來：

改進的同時我還希望該裝置更緊湊，最好放在一個盒子里，這樣我就可以安裝在跟蹤器框架的背面，與第一個裝置中的傳感器大致相同。當然，我決心把OTA搞好，這樣我就不必帶著筆記本電腦爬上電源階梯來更改程序。

更大的CPU

是時候帶上Mega和ESP8266了。Mega芯片的優(yōu)點在于它有4個串行端口，這是芯片中串行通信最適合不過的。所以我可以連接GPS和逆變器以及藍牙適配器，并且仍然有診斷端口的空間。與此同時，它還擁有更多的內(nèi)存/代碼空間。

取代物聯(lián)網(wǎng)的GUI

是的，我們這次不把液晶面板放在設備上。

編碼

我們棄用了80%的GUI原始代碼。因此，我們可以獲得一個堆內(nèi)存空間，從而再刪除它，此外還使用了更多的裝載量來運行Web服務器。

這是一個方便的版本，易于拔出，并且I2C代碼實際上可以留在原處，因此我可以隨時將其重新插入以進行基準測試。

我使用TinyGPS作為GPSNEMA流的解析器。這從u-blox提供的大量數(shù)據(jù)中挑選出了跟蹤器所需的3位信息。GPS鎖定部分似乎非常重要，它確定數(shù)據(jù)是否有效。

作為ArduinoIoT的新手，寫網(wǎng)頁發(fā)生的第一件事就是我的可變內(nèi)存用完了。經(jīng)過一番閱讀后，事實證明“F（）”宏是一個方便的工具包，這將字符串塞回它們可能屬于的“代碼段”中。

我必須為網(wǎng)頁設計道歉，非常習慣于在一個大量空閑運行的龐然大物上使用ASP來生成我的頁面（我是一個老派的純HTML粉絲）。在Arduino領域，可憐的舊CPU正在尖叫著生成一個基本頁面。更好的方法是使用javascript將負載卸載到Web瀏覽器，因為主機CPU很可能打包至少10倍于Mega的計算機功率。也就是說，我的頁面與99.9%的設備/瀏覽器兼容，因為它是純HTML并且不需要生成其他在線服務。非常適合獨立應用。

該網(wǎng)站也是第一個切入點，因為我仍在研究在Arduino領域適合我的方法。因此，有很多代碼示例Frankensteined以及我的一點點展示。

時間的東西有點令人生畏，因為似乎有太多的標準和細節(jié)需要結合在一起。最后，我設法弄清楚每個部分的方式和原因，并將計算全部放在同一個時區(qū)基礎上，無論傳入的真相來源是什么。跟蹤器通過外部RTC使用基于Internet的GPSNTP。這是矯枉過正，但代碼是這樣編寫的，因此您可以在硬件構建中刪除時間源，并且軟件在很大程度上可以接受。一個問題是，一旦你綁定到一個實時源，你就不能作弊，只需將時鐘提前以偏置陣列或補償角度偏移。您實際上必須使用角度偏移，因為時鐘成為絕對變量而不是變量。

無線連接

回到WeMos，無論是作為屏蔽還是通過串行或modbusRTU接口的獨立接口。另一種選擇是外部以太網(wǎng)橋，功率是唯一的問題，因為需要手動繪制大約100mA。請注意，經(jīng)過幾次測量后，arduino以太網(wǎng)防護罩也變成了一只饑餓的野獸。

從我第一次體驗ESP8266開始，它似乎真的很難生成頁面。不過請注意，我一直在使用錯誤的螺絲刀一端，這個算是您應該將處理加載到更好的CPU的示例，或者在和我相同的情況下，只需將螺絲刀保持在正確的方向！

之后我又置辦了一個新的WiFi模塊，它只有一個uart、電平轉換器，僅此而已。將它連接到CH340并從我最喜歡的工具之一向其發(fā)送AT命令，這讓我陶醉在哪里以及如何浪費時間。如果您組織起來并且可以一次性吐出所有響應，那么這些工作非常出色，對于即時構建來說不是那么好，因為在您交換發(fā)送模式時會有很大的發(fā)送開銷。這與Arduino以太網(wǎng)屏蔽不同，無論您發(fā)送多小塊，它似乎都沒有受到影響。因此，根據(jù)經(jīng)驗教訓，我將跟蹤器配置頁面的生成時間從10秒縮短到了幾秒。在我侵入已經(jīng)工作的以太網(wǎng)屏蔽版本之前，這也是在概念驗證代碼中完成的。最終結果是Mega的兩個版本的代碼，

外殼

我決定把除了保險絲以外的所有電子設備都放在一個有透明蓋子的盒子里，這樣我就可以從下面看到我的LED矩陣。Web界面允許我交換XY軸并翻轉+/-，因此我可以將設備放置在任何地方并且仍然可以正常工作。

透明的亞克力板也被用作安裝所有板的底盤，因為我希望它對光和微波都是透明的。我沒有測試過的一個問題是，如果GPS可以看穿太陽能電池板，但是考慮到外部天線的B計劃。單個底盤層迅速變成了2層，并帶有所有額外的衣架以實現(xiàn)功能蔓延。

以太網(wǎng)屏蔽有點像操作時刻，RJ45連接器靠在外殼邊緣。也許我們需要將插座更換為垂直安裝的插座，或者更換為可以安裝在電子設備頂層的不同類型的屏蔽罩。最后，我將代碼分成兩個版本，以太網(wǎng)和ESP通過串行接口連接。同一個網(wǎng)站不同的輸出界面。

我以為我的大盒子里會有很多空間，但功能蠕變是一個殺手，電源、RTC、矩陣顯示、GPS和藍牙模塊。我的一位同事總是建議留出25%的額外機柜空間，只要你不想多放30%就可以了。

在塔上，到跟蹤器上的N/S和E/W電機的執(zhí)行器電纜必須重新布線，使用的電纜要少得多，因為它們不需要連接到塔底部的控制箱。當我們剛剛用完盒子里的空間時，保險絲將安裝在外部，沒什么大不了的，而且還可以斷開設備進行維修。我將使用一條臨時電源線并將設備連接到跟蹤器的底部并進行老化測試。我不會工作，但不會連接到電機。我可以監(jiān)控它并確保它在交換之前是100%。

功耗是唯一出現(xiàn)的問題?？偣母哂陬A期。我實際上認為可能存在短路，但對12V的輸入電源進行了一些測量并發(fā)現(xiàn)。

總功耗為250mA

全球定位系統(tǒng)60mA

WiFi60mA

LED顯示10-20mA

傳感器20mA

RS-23210mA

剩下的（Mega和H橋）90mA

現(xiàn)在，在24V時，整個電池的電流約為150mA，因此我們的夜間燃燒量將在1.2到2.1AH之間，具體取決于季節(jié)。嗯，我們需要它來適應7/9AH電池的20%放電深度。