بناء متعقب تلقائي للطاقة الشمسية باستخدام Arduino UNO: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

أصبحت الطاقة الشمسية منتشرة بشكل متزايد في جميع أنحاء العالم. حاليًا ، يتم البحث عن العديد من الطرق لجعل الألواح الشمسية تنتج المزيد من الطاقة ، مما يقلل من اعتمادنا على الوقود الأحفوري والفحم. تتمثل إحدى طرق القيام بذلك في تحريك الألواح ، بحيث تكون دائمًا في مواجهة الشمس في السماء. هذا يسمح بجمع الطاقة الأمثل ، مما يجعل الألواح الشمسية أكثر كفاءة.

سينظر هذا Instructable في كيفية عمل أجهزة تعقب الطاقة الشمسية ، وتنفيذ مثل هذه الطريقة في نموذج أولي لتعقب الطاقة الشمسية باستخدام Arduino UNO.

الخطوة 1: كيف تعمل أجهزة تعقب الطاقة الشمسية

هناك 3 طرق رئيسية تستخدم للتحكم في جهاز تعقب الطاقة الشمسية. الأول هو نظام التحكم السلبي ، والآخران هما أنظمة تحكم نشطة. لا يحتوي جهاز تعقب الطاقة الشمسية الذي يتم التحكم فيه بشكل سلبي على أجهزة استشعار أو مشغلات ولكنه يغير موضعه بناءً على حرارة الشمس. باستخدام غاز بنقطة غليان منخفضة في حاوية مثبتة على مفصلات في منتصفها ، على غرار المنشار ، يمكن للوحة الشمسية تغيير موضعها بناءً على اتجاه الحرارة من الشمس.

الأنظمة النشطة مختلفة بعض الشيء. كلاهما يتطلب نظام معالجة ، بالإضافة إلى مشغلات لتحريك الألواح. تتمثل إحدى طرق التحكم الفعال في الألواح الشمسية في نقل موضع الشمس إلى الألواح. ثم توجه الألواح نفسها إلى هذا الموضع في السماء. طريقة أخرى هي استخدام أجهزة الاستشعار لاكتشاف موقع الشمس. باستخدام المقاومات المعتمدة على الضوء (LDRs) ، من الممكن اكتشاف مستويات الضوء المختلفة. ثم تُستخدم هذه المستشعرات لتحديد مكان الشمس في السماء ، مما يسمح للوحة بتوجيه نفسها بشكل مناسب.

في هذا Instructable ، سوف نستخدم نظام التحكم النشط القائم على المستشعر.

الخطوة 2: مخطط النظام / نظرة عامة على المكونات

كيف يعمل هذا النظام موضحة في الصور أعلاه. سيكون هناك مقاوم واحد يعتمد على الضوء على كل جانب من جوانب الحاجز. سوف يلقي هذا الحاجز بظلاله على المستشعر على جانب واحد من اللوحة ، مما يخلق فرقًا كبيرًا بين قراءات المستشعرات. سيؤدي ذلك إلى دفع النظام للتحرك نحو الجانب الأكثر إشراقًا لمعادلة قراءات المستشعر ، وتحسين موضع الألواح الشمسية. في حالة المتعقب الشمسي ذي المحورين ، يمكن استخدام نفس المبدأ ، مع 3 مستشعرات بدلاً من اثنين (1 على اليسار ، 1 على اليمين ، 1 في الأسفل). يمكن حساب متوسط المستشعرات اليمنى واليسرى ، ويمكن مقارنة هذه القراءة مع المستشعر السفلي لتحديد مقدار تحرك اللوحة لأعلى أو لأسفل.

نظرة عامة على المكونات الرئيسية

Arduino UNO: هذا هو المتحكم الدقيق لهذا المشروع. يقرأ بيانات المستشعر ويحدد مقدار الاتجاه الذي يجب أن تدور فيه الماكينات وفي أي اتجاه.

المؤازرة: هذه هي المحركات المستخدمة لهذا المشروع. إنها سهلة التحكم ودقيقة للغاية ، مما يجعلها مثالية لهذا المشروع.

المقاومات المعتمدة على الضوء (LDRs): هي مقاومات متغيرة تكتشف مستويات الضوء. تستخدم هذه لتحديد موقع الشمس في السماء.

الخطوة 3: المواد / المعدات

المواد المستخدمة في بناء هذا المشروع هي:

1. اردوينو UNO
2. 2 أجهزة
3. 3 مقاومات تعتمد على الضوء (LDRs)
4. 3 مقاومات 10 كيلو أوم
5. عصي المصاصة
6. ورق مقوى

الأدوات المستخدمة لبناء هذا المشروع هي:

1. لحام حديد
2. الشريط
3. مقص
4. سكين متعدد الاستخدام
5. مسدس الغراء الساخن

الخطوة 4: مخطط الدائرة

أعلاه هو المخطط المستخدم لتوصيل جهاز تعقب الطاقة الشمسية معًا.

اتصالات دبوس:

المقاوم الضوئي الأيسر

دبوس 1 - 3.3 فولت

دبوس 2 - A0 ، GND (مقاوم 10 كيلو أوم بين Pin 2 و GND)

المقاوم الضوئي الأيمن

دبوس 1 - 3.3 فولت

دبوس 2 - A1 ، GND (مقاوم 10 كيلو أوم بين Pin 2 و GND)

المقاوم الضوئي السفلي

دبوس 1 - 3.3 فولت

دبوس 2 - A2 ، GND (مقاوم 10 كيلو أوم بين Pin 2 و GND)

أجهزة LR

الإشارة - 2

الأرض - GND

بطارية VCC - 6 فولت

تيرا بايت سيرفو

الإشارة - 3

الأرض - GND

بطارية VCC - 6 فولت

اردوينو باور

VIN - حزمة بطارية 6 فولت

GND - حزمة بطارية 6 فولت GND

الخطوة 5: التجميع

بعد لحام الدائرة معًا على لوحة الأداء (لا تتردد في استخدام اللوح بدلاً من ذلك) ، حان الوقت لتجميع الجهاز. لقد استخدمت الورق المقوى وكتلة الستايروفوم لإنشاء قاعدة وحامل لوحة لجهاز التعقب ، بالإضافة إلى جدار فاصل لأجهزة الاستشعار باستخدام عصي المصاصة. هذه الخطوة متروكة لك. جرب تجربة أطوال مختلفة للجدار والارتفاعات والأشكال ، بالإضافة إلى وضع المستشعر ، لترى كيف يؤثر ذلك على قدرة الجهاز على التتبع.

الخطوة 6: البرمجيات

الآن اكتمل هذا التجميع ، حان الوقت لإنشاء برنامج للجهاز. رسم Arduino مرفق أدناه.

الخطوة 7: مخطط انسيابي للبرنامج

فيما يلي مخطط انسيابي لكيفية عمل الجهاز.

الخطوة 8: الخاتمة

إذا قمت بتشغيل الجهاز وألقت ضوءًا ساطعًا على اللوحة ، فسيقوم المتعقب بتوجيه نفسه لمواجهة الضوء مباشرة. لقد أرفقت مقطع فيديو تجريبيًا للمشروع أدناه. أتمنى أن يعجبك هذا المشروع! لا تتردد في طرح أي سؤال في قسم التعليقات وسأحاول الإجابة عليها. شكرا!