جهاز تعقب الطاقة الشمسية: 25 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

باتباع هذه الخطوات ، ستتمكن من إنشاء وتنفيذ لوحة شمسية تضبط موضعها لتتبع الشمس. هذا يسمح بأقصى قدر من الطاقة الملتقطة طوال اليوم. الجهاز قادر على استشعار قوة الضوء الذي يستقبله باستخدام مقاومين للصور ، ويستخدم هذه المعلومات لتحديد الاتجاه الذي يجب أن يواجهه.

أهداف التعلم

• تعرف على كيفية توصيل اللوح
• تعرف على كيفية إجراء الوظائف الأساسية (تحميل / تهيئة التعليمات البرمجية) على Arduino
• تعرف على المكونات الكهربائية المختلفة
• تعرف على كيفية تحسين إنتاج الطاقة البديلة

نظرًا لأن هذا مشروع للفصل الدراسي ، فإننا نتطلع إلى معالجة بعض معايير محو الأمية التكنولوجية (STL) من قبل ITEEA. ما نريد أن يتعلمه الطلاب من هذا المشروع هو:

المعيار 16: تقنيات الطاقة والطاقة

تقع على عاتق جميع المواطنين مسؤولية الحفاظ على موارد الطاقة لضمان وصول الأجيال القادمة إلى هذه الموارد الطبيعية. لتحديد موارد الطاقة التي يجب تطويرها بشكل أكبر ، يجب على الناس إجراء تقييم نقدي للآثار الإيجابية والسلبية لاستخدام موارد الطاقة المختلفة على البيئة.

تستخدم أنظمة الطاقة من الصفوف 6-8 للقيادة وتوفير الدفع للأنظمة التكنولوجية الأخرى. لا يتم استخدام الكثير من الطاقة المستخدمة في بيئتنا بكفاءة.

يمكن تصنيف الطاقة في الصفوف 9-12 في أشكال رئيسية: حرارية ، ومشعة ، وكهربائية ، وميكانيكية ، وكيميائية ، ونووية ، وغيرها يمكن أن تكون موارد الطاقة متجددة أو غير متجددة ، يجب أن يكون لأنظمة الطاقة مصدر للطاقة ، وعملية ، وأحمال

تقدير التكلفة لمجموعة الألواح الشمسية (50 دولارًا) ومجموعة Arduino (40 دولارًا) وأجزاء Lego المتنوعة (25 دولارًا) بإجمالي 115 دولارًا لجميع الأجزاء ، العلامة التجارية الجديدة.

الخطوة 1: قاعدة الدعم

احصل على أربعة من طوب ليغو 1 × 16 (15 حفرة) وضعها معًا كما في الصورة الثانية

الخطوة 2: التثبيت الدوار

سيتم تصنيع اثنين من هذه المكونات ، لذا ضاعف المكونات المطلوبة واعكسها للجانب الآخر.

احصل على واحدة من هذه القطع الرمادية ، وموصل أسود "H" ، وربط ربط واحد مع ربط زائد من جانب ووتد دائري على الجانب الآخر.

قم ببناء المكون كما هو موضح في الصورة الثانية وقم ببناء المكون الثاني بطريقة معكوسة للجانب الآخر.

الخطوة 3: اجمع بين الخطوتين 1 و 2

قم بتجميع القاعدة والمرفقات السابقة كما هو موضح في الصورة

الخطوة 4: قاعدة الألواح الشمسية

ضاعف هذه الكميات وعكس البناء للجانب الآخر.

أمسك بقضيب موصل 11 × 1 ، وقطعتين بزاوية ، و 8 قطع متصلة بالكامل.

قم بالتجميع كما هو موضح في الصورة الثانية.

الخطوة 5: فتحة الألواح الشمسية

بناء مكرر.

استخدم أربعة موصلات بزاوية 90 درجة ، وقضبان توصيل مقاس 15 × 1 ، وقضبان توصيل 9 × 1 وقم بتجميعها كما هو موضح في الصورة الثانية

الخطوة 6: موصلات الاستقرار

بناء مكرر.

خذ موصلين بزاوية 90 درجة ، وقضيب موصل 13x1 وقم بفكهما معًا كما هو موضح في الصورة الثانية.

الخطوة 7: تركيب الألواح الشمسية

خذ الأجزاء المبنية مسبقًا وقم بتجميعها.

الخطوة 8: أذرع الألواح الشمسية

قم بتوصيل الموصل H والموصل L كما هو موضح في الصورة الثانية.

الخطوة 9: إنشاء أذرع الألواح الشمسية

باستخدام موصل L مختلف واثنين من الأوتاد الفردية ، قم بتوصيلهم كما هو موضح.

الخطوة العاشرة: إنشاء أذرع الألواح الشمسية

بعد ذلك ، يجب عليك الحصول على موصل L آخر ، أحدهما بقاعدة أقصر ، واثنين من الأوتاد ، وتوصيلهما أيضًا.

الخطوة 11: إنشاء أذرع الألواح الشمسية

ستقوم الآن بإضافة قطعة مستقيمة ووتادين آخرين إلى التجميع كما هو موضح.

الخطوة 12: إنشاء أذرع الألواح الشمسية

للخطوة الأخيرة في تجميع الذراع ، أضف قطعة L نهائية كما هو موضح. ستواجه هذه القطعة للمساعدة في تثبيت الألواح الشمسية.

الخطوة 13: إضافة جزء إلى التجميع

قم بتوصيل الجزء الذي قمت بإنشائه للتو بالتجميع كما هو موضح في الصور. ثم قم بإنشاء واحدة أخرى مثلها تمامًا وأضفها إلى الجانب الآخر.

الخطوة 14: القاعدة

باستخدام القطع الموضحة في الصور ، ستقوم بتجميع القطع المتشابهة التي ستكون بمثابة قاعدة لتعقب الطاقة الشمسية. بمجرد تجميعها ، قم بإرفاقها كما هو موضح.

الخطوة 15: تدوير الجمعية

للسماح للتجميع بالدوران ، نحتاج إلى إرفاق قطعة أخرى بالجزء السفلي للقيام بذلك. قم ببناء المربع باستخدام 4 قطع كما هو موضح سابقًا في الدليل ، وقم بتوصيل الموصلات كما هو موضح.

الخطوة 16: إدخال الألواح الشمسية

لإدخال اللوح الشمسي ، قد تحتاج إلى إزالة أحد الذراعين. ما عليك سوى إخراج مرة واحدة ، ثم حركها في اللوحة ، ثم أعد توصيلها.

الخطوة 17: توصيل محرك سيرفو

باستخدام القطع الموضوعة ، قم ببناء التجميع كما هو موضح.

الخطوة 18:

يجب عليك إرفاق هذه القطعة التالية باستخدام سلك أو شيء مشابه لتثبيتها.

الخطوة 19:

قم بتوصيل التجميع المشكل حديثًا بالتجميع الكلي كما هو موضح. سيساعد هذا في وضع محرك سيرفو.

الخطوة 20: قم بتوصيل مقاومات الصور بالأسلاك

قم بتوصيل أطراف كل مقاوم للصور بالأسلاك كما هو موضح.

الخطوة 21: إرفاق مقاومات الصور بالتجميع

باستخدام شريط لاصق أو مادة لاصقة أخرى ، قم بإرفاق مقاومات الصور بكل طرف من طرفي المجموعة كما هو موضح.

الخطوة 22: جمع الأجزاء الإلكترونية

تأكد من عرض جميع الأجزاء ، أو ما يعادلها ، قبل البدء في التجميع الكهربائي.

-أردوينو: لوحة تحكم Uno R3

-9x أسلاك توصيل

-4x أسلاك دوبونت من أنثى إلى ذكر

-1x بطارية 9 فولت

-1x مشبك موصل البطارية الإضافية

-2x 1 كيلو أوم مقاومات

-2x مقاوم للصور (ضوئي)

-1x محرك سيرفو (SG90)

تتوفر جميع المكونات بسهولة في مجموعة Elegoo Super Starter Kit

الخطوة 23: قم بتوصيل محرك سيرفو

قم بتوصيل محرك سيرفو باللوح و Arduino كما هو موضح. السلك البني سالب ، السلك الأحمر موجب ، والسلك الأصفر هو التحكم في المؤازرة.

الخطوة 24: مقاومات صور الأسلاك

قم بتوصيل مقاومات الصور بلوحة التجارب كما هو موضح. ثم ضع المجموعة الكهربائية في القاعدة كما هو موضح.

الخطوة 25: تحميل كود

تم تضمين نسخة PDF من الكود ، بالإضافة إلى ملف برنامج Arduino الفعلي للاستخدام. تم تضمين مكتبة المؤازرة وسيتعين حفظها على الكمبيوتر قبل تجميع الكود.

نسخة نصية من الكود لدينا أدناه ؛ يبدو سيئًا بسبب نقص التنسيق عند لصقه ، ولكن يجب تجميعه.

// Solar Tracker // NC State University // TDE 331 // Taylor Blankenship، Preston McMillan، Taylor Ussery // 3 ديسمبر 2018 / * * هذا البرنامج مكتوب للتحكم في متعقب شمسي بسيط من محور واحد. * يقيس البرنامج مقاومة متغيرة من مقاومين للصور ، أحدهما على جانبي اللوحة الشمسية. * في العالم الحقيقي ، ستحدد المقاوماتان طريقة تدوير الألواح الشمسية ، شرقًا أو غربًا ، اعتمادًا على موقع الشمس من أجل تعظيم إنتاج الطاقة البديلة للكهرباء. * / // ستحتاج إلى تضمين حزمة المؤازرة المرفقة حتى يعرف Arduino كيفية التحكم في وظائفه # تضمين // إنشاء كائن مؤازر للتحكم في سيرفو سيرفو مؤازر ؛ // متغير لتخزين موضع المؤازرة int pos = 90 ؛ // قائمة دبابيس للمقاومات الكهروضوئية int east = 0 ؛ int الغرب = 1 ؛ // قيم الخلية الكهروضوئية المراد مقارنتها في eastRead ؛ الغرب int // أي طريقة يجب أن تدور الألواح الشمسية؟ بوصلة int = -1 ؛ إعداد باطل () {// يقوم بإرفاق المؤازرة الموجودة على الرقم 9 بكائن مؤازر myservo.attach (9) ؛ // يقوم بتهيئة المؤازرة إلى 90 درجة ، منتصف نطاقها myservo.write (90) ؛ // يسمح للمستخدم بوضع المؤازرة على الحامل خلال 5000 مللي ثانية أو 5 ثوانٍ تأخير (5000) ؛

// يبدأ جهاز العرض التسلسلي لأغراض الاختبار Serial.begin (9600) ؛ } حلقة فارغة () {// تحدد القيم من مقاومات الخلية الضوئية eastRead = analogRead (شرق) ؛ westRead = analogRead (غرب) ، // هل تحتاج الألواح الشمسية إلى التوجه نحو الشرق؟ if (eastRead> westRead) {Serial.println ("East") ؛ // يعين متغيرًا لتحويل المؤازرة نحو البوصلة الشرقية = 0 ؛ } // هل تحتاج الألواح الشمسية إلى الالتفاف نحو الغرب؟ if (westRead> eastRead) {Serial.println ("West") ؛ // يعين متغيرًا لتحويل المؤازرة نحو البوصلة الغربية = 1 ؛

} // أدناه مجموعة من if (البوصلة == 0) {درجة التسامح إذا (5 <= pos && pos <= 175) {// تطرح 1 من متغير "pos" وتحل محل العدد الصحيح pos - = 1 ؛ // يعين موضع المؤازرة myservo.write (pos) ؛ } Serial.println (pos) ؛ } // مجموعة التعليمات البرمجية أدناه تحول الألواح الشمسية باتجاه الغرب إذا (البوصلة == 1)

يتحول الكود إلى لوحة شمسية باتجاه الشرق بين 5 و 175 // 0 و 180 هي القيم القصوى للمؤازرة وهذا يحتوي على 5

// إذا كانت المؤازرة

{// إذا كان موضع المؤازرة بين 5 و 175 // 0 و 180 هي القيم القصوى للمؤازرة وهذا له تفاوت 5 درجات إذا (5