簡易太陽能雙軸跟蹤器的制作

第1步：為何選擇太陽能跟蹤器？

太陽能電池板無處不在。它們價格低廉，且易于使用。

由于太陽能集團購買和政府激勵措施的激增，大多數人可能在他們的社區(qū)有幾個更大規(guī)模的太陽能設施。在絕大多數這些設置中，太陽能電池板固定在建筑物的屋頂上，指向南45度（在北半球時）。固定太陽能裝置是迄今為止最簡單的為家庭或建筑供電的方式，因為需要很少的維護和保養(yǎng)。我們經常告訴聯系我們的人，不為你家建造太陽能跟蹤器更有成本效益，而只需在陣列中添加更多的太陽能電池板。

然而，最有效的收集能源的方法來自單個面板通過太陽能跟蹤器。這允許太陽能電池板整天處于最佳位置，這使得能量產生增加超過20％。這種系統非常適用于沒有大量平屋頂空間或太陽能不協調的建筑物或設施。

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

基于日期的跟蹤器或預定跟蹤器每天都會使用日期和時間信息來跟蹤設置路徑，因為太陽的移動是100％可預測的。一個這樣的例子是Instructable用戶pdaniel7的項目，它在一個新穎的設計中使用兩個伺服系統來非常有效地跟蹤太陽。此類設計的關鍵是確保軟件設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。這可以是一個簡單的事情，例如一個人每年幾次改變太陽能電池板的角度，將面板放在一個旋轉平臺上，該平臺連接到每天早上重置的加重滑輪。例如，我們所知道的當地農民在他的院子里有幾個安裝在PVC管道上的太陽能電池板。每個月他都略微改變了它們的位置和角度。它非常簡單，有助于從系統中獲得更多的能量。

第2步：升級到原始設計

我們的原始版本更關注物理力學，而不是關于電子學，這被證明是它最大的垮臺。當我們開始重新設計這個項目時，我們決定將我們的布線從“電線束”方法改為簡單的“即插即用”方法，因為我們的觀眾往往是學生。

我們做的第一件事是創(chuàng)建一個自定義的Arduino Shield來插入伺服器和傳感器。最初的設計采用了通用的Arduino傳感器護罩，適用于Servos，但對傳感器效果不佳。我們的盾牌總體上并不特別，它是迄今為止最簡單的設計方面。 （我們還將它用于我們需要插入簡單傳感器和伺服器的其他項目。）

為了保持傳感器的位置，我們設計了一個非常簡單的傳感器支架，可以很容易地擰到木頭。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。對這種設置進行故障排除比我們原來的“電線束”或面包板要容易得多。

最后我們重新設計并將相當多的木材從四分之一英寸改為八英寸以減少重量。雖然我們從來沒有任何關于人們對他們的9G伺服系統出現問題的報道，但他們的重量越輕越好。這也減少了我們的成本和運輸重量，因為我們傾向于在國際上運送許多套件。

步驟3：需要的部件

要構建此項目，您將需要以下內容項目：

工具：

螺絲刀

計算機

激光切割機或CNC路由器，如果您自己裁剪零件

電子產品：

Arduino Uno

太陽能跟蹤器屏蔽（引腳接頭和10，000歐姆電阻器）

傳感器支架PCB（引腳接頭和光檢測電阻器）

母對母跳線電纜

2 x 9G大小的金屬齒輪伺服電機

硬件：

激光切割或CNC木制零件

4 x M3螺絲+長度約14-16mm的螺母

4 x尺寸2木螺絲1/4英寸長度或類似長度的M1螺釘

21 x 8-32長度為1/2英寸的螺釘

1 x 8-32（3/4英寸）

1 x 8-32螺釘長2.5英寸，可選螺母

24 x 8-32螺母

4 x橡膠腳

可選：

太陽能電池（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OSHPark.com或其他PCB服務來完成。確保你獲得了他們提供的額外torc的金屬齒輪9G伺服系統。

最后，我們確實制造和銷售包含所有東西的套件。我們也只銷售木制零件和電子產品，因為我們收到了很多選項要求。我們的套件已經焊接完畢，包括構建該項目所需的所有部件，并且我們提供客戶支持。

Aaaaaaaaa在我們開始收到很多人們憤怒的怪異評論之前，這是一個100％的開源項目。您可以使用我們的指示自行制作。

步驟4：準備PCB

如果您正在使用我們的套件或部件兩個PCB已經為您焊接。

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

一般來說，通過空穴焊接非常容易。請務必使用末端帶有適當尖端的烙鐵。

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：光檢測電阻正面朝上，引腳接頭面朝下。

我們還設計了一塊采用Arduino Nano的PCB，但未經測試。如果有人做了其中一個，我們很樂意看到它的實際效果！

第5步：準備木制部件

我們很幸運能夠在我們的車間安裝激光切割機和CNC路由器，這使得切割零件對我們來說非常容易。大多數人需要在當地的創(chuàng)客空間，大學或圖書館尋找機器。任何臺式激光切割機或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。我們已經有幾個學生團體用手工切割的泡沫板或紙板成功地建造了這個項目。

我們不建議使用的一件事是丙烯酸。它非常沉重和密集，可能會壓倒兩個舵機。

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軟件，inkscape或其他繪圖軟件中。請注意，我們的文件中有CUT線和ETCHING線。

如果您想簡化此項目，可以嘗試取消控制太陽能電池平臺的Y伺服，然后手動調整Y軸。這將把它變成一個非常漂亮的單軸跟蹤器。

我們確實有很多要求激光切割木制部件。我們確實在我們的網站上將它們作為一個選項出售，并確保同時發(fā)送所有適當的螺釘。

步驟6：連接X伺服，腿和基座

注意：有很多方法把這個項目放在一起，你構建它的順序并不重要。如果您想查看一些線條藝術風格的指示，您可以通過我們網站上的說明進行查看。

構建第一步時，將其中一個伺服系統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。這是沒有蝕刻的一面。

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

最后將四條腿連接到大型木質項目基座上，另外還有四個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螺釘。

這也是將橡膠支腳放在Project Base木制底座上的好時機，因此螺釘不會劃傷你的桌子。

步驟7：連接Y伺服并構建中心

使用上圖構建中心部件。

使用隨附的螺絲安裝伺服器。使用木制件的哪一側無關緊要，只需將伺服體指向內部即可。

接下來，松開連接兩個長矩形件和兩個長螺釘導件。

步驟8：附加伺服喇叭

注意：這是迄今為止這個構建中最煩人的部分。如果你打破一個伺服喇叭不用擔心，你有額外的原因。

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

使用另一個伺服喇叭對兩個三角翼中的一個做同樣的事情。

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將其放在底座上。不要將它擰到位。

回原點X伺服

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

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

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。如果可以的話，有一個帶磁性尖端的螺絲刀是有幫助的。

步驟10：構建面，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螺絲將兩個分隔器連接在一起。

接下來，將兩個三角翼擰入面板。

確保具有伺服喇叭的機翼匹配Y軸伺服的位置。

歸位伺服

我們在這里做同樣的事情。使用伺服喇叭順時針轉動伺服。

然后將整個面板連接起來，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英寸螺絲連接一個面板的一側通過大型激光切割孔與中心對接。

然后使用另一個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螺絲，但我們增加了四個孔。然后將盾牌連接到Arduino。

將舵機插入盾牌。務必將水平伺服連接到X軸連接，將垂直伺服連接到Y軸連接。

匹配傳感器PCB和屏蔽之間的五個連接，它們都標有標記。連接所有四根電線。

注意：如果您遇到問題，那將是因為您錯誤連接了一些東西。如有疑問，請仔細檢查傳感器導線并仔細檢查您的伺服器是否在正確的位置。

步驟12：上傳代碼

我們的代碼非常簡單。它比較了擊中四個光檢測電阻中的每一個的光，并試圖使它們均勻。這也是一種非常低效的做事方式，對于較大的項目來說，這絕不會很好。這段代碼的最大優(yōu)點是觀看它很有趣。跟蹤器將非常容易地跟隨手電筒。最大的缺點是，它并不是特別準確，如果你整天都在陽光下，它不會經常移動。您可以調整代碼以使其更敏感，但這是一個很多的試驗和錯誤。

如果你想編寫自己的代碼，或嘗試不同的東西，真棒！請務必在評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插入，您會看到它晃動到“Home”位置，暫停一秒鐘，然后再次移動。

步驟13：常見問題和解答

人們給我們打電話的常見問題。

Q1）它在陽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，而是完全通過進入Arduino的USB電纜運行。

Q2）頭部猛烈撞擊其他部位或身體！

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

Q3）它沒有太大的變化，我該如何改變呢？

A3）試試在昏暗的房間里使用手電筒。在室外陽光下可能會不堪重負。

Q4）我的Arduino不會上傳。我做錯了什么？

A4）確保你安裝了Arduino的驅動程序，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用！你們很糟糕。

A4）感謝你們提出這個富有洞察力的評論，即使這不是一個問題，你是否從YouTube來到這里？是的，我們會為套件版本收取費用，但我們會為您提供所需的所有組件，并為您提供真實，實時，客戶支持。如果您不想從我們這里購買，請使用我們的開源文件和本指導指南。

步驟14：裝飾

當我們做這個項目的套件版本時，我們還包括一個6V 200mA太陽能電池以及一個便宜的LED伏特計。這個小太陽能電池不會做很多事情，但你可以從中獲得一些數據。

我們通常使用維可牢尼龍搭扣或泡沫膠帶將太陽能電池連接到面部。請記住，雖然你可以在技術上將巨型太陽能電池板連接到這個項目，但你會立即粉碎它。太大的太陽能電池也會給伺服系統帶來額外的壓力。 （較大的跟蹤器會想要使用齒輪式步進電機。）

在我們的激光切割文件中，您將找到一個簡單的LED伏特儀器支架，可以使用另外兩個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能電池。這些類型的伏特表由它們的電源供電，在這種情況下是太陽能電池。黑線到負線，紅線和白線變?yōu)檎?/p>

第15步：享受！