Dual Axis Tracker V2.0 : 15 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

En 2015, nous avons conçu un traqueur simple à double axe à utiliser comme projet amusant d'étudiant ou de passe-temps. C'était petit, bruyant, un peu compliqué et a provoqué beaucoup de commentaires de la communauté vraiment étranges. Cela étant dit, trois ans et demi plus tard, nous recevons toujours des e-mails et des appels téléphoniques de personnes du monde entier qui souhaitent créer le leur.

En raison du succès de notre article de projet original, de notre vidéo youtube et des kits que nous vendions, nous avons reçu un large éventail de commentaires d'un large éventail d'utilisateurs. La plupart sont bons, certains ennuyeux, et un certain nombre d'entre eux étaient du genre "le câblage de cette chose est vraiment très compliqué, alors s'il vous plaît, passez une heure au téléphone avec nous pour le découvrir". Dans cet esprit, nous avons passé plusieurs mois à reconcevoir le projet à partir de zéro pour en faire une activité beaucoup plus rationalisée et facile.

Dans cet article, vous trouverez des informations sur nos mises à niveau, le fonctionnement des trackers solaires, une liste de pièces, des liens vers notre matériel Open Source, du code Open Source et des liens vers où vous pouvez acheter bon nombre de ces choses.

Divulgation complète: Nous vendons ce projet et toutes les pièces sous forme de kit pédagogique. Vous n'avez pas besoin d'acheter quoi que ce soit chez nous pour réaliser ce projet. En fait, vous pouvez utiliser toutes nos ressources pour fabriquer vos propres PCB, découper au laser votre propre bois dans un Maker Space ou une université locale, ou même simplement utiliser un tas de carton et de colle chaude pour créer votre propre création impressionnante. Il s'agit d'un projet Open Source de bout en bout.

Give Aways: Nous essayons quelque chose de nouveau en 2019. Suivez-nous sur instructables, facebook, Instagram et/ou youtube pour avoir une chance de gagner des pièces gratuites (résidents américains uniquement). Aimez et commentez nos publications et vidéos pour ce projet et nous choisirons des gagnants au cours du mois prochain. Nous allons donner quelques lots de PCB et quelques kits.

Étape 1: Pourquoi des trackers solaires ?

Les panneaux solaires sont partout. Ils sont peu coûteux, facilement disponibles et très faciles à utiliser. Il existe des dizaines de milliers de projets de panneaux solaires à petite échelle sur les sites Web YouTube et DIY.

La plupart des gens ont probablement quelques installations solaires à plus grande échelle dans leur quartier grâce à la prolifération des achats de groupe solaire et des incitations gouvernementales. Dans la grande majorité de ces configurations, des panneaux solaires sont fixés sur le toit d'un bâtiment orienté à 45 degrés sud (lorsqu'il se trouve dans l'hémisphère nord). Les installations solaires fixes sont de loin le moyen le plus simple d'alimenter une maison ou un bâtiment car elles nécessitent très peu d'entretien et d'entretien. Nous disons fréquemment aux personnes qui nous contactent qu'il est beaucoup plus rentable de NE PAS construire de suiveur solaire pour votre maison, mais d'ajouter simplement plus de panneaux solaires à votre réseau.

Cependant, le moyen le plus efficace de collecter de l'énergie à partir d'un seul panneau consiste à utiliser un tracker solaire. Cela permet au panneau solaire d'être dans la position optimale toute la journée, ce qui augmente la production d'énergie de plus de 20 %. Ce type de système est parfait pour les bâtiments ou les installations qui n'ont pas beaucoup d'espace sur le toit plat ou les situations où l'énergie solaire est inconsistante.

Nous allons faire une démonstration d'un suiveur solaire actif qui se déplace à la fois sur les axes X et Y. Ce type de système utilise un microcontrôleur, ou un circuit analogique bien conçu, et des capteurs pour maintenir le panneau solaire dans la bonne position. Bien que cela constitue une démonstration vraiment élégante que vous pouvez montrer à l'aide d'une lampe de poche dans une salle de classe, elle utilise également beaucoup d'énergie et comporte de nombreuses pièces mobiles.

Un suivi basé sur la date ou un suivi programmé utilise les informations de date et d'heure pour suivre un chemin défini chaque jour, car le mouvement du soleil est prévisible à 100%. Un exemple de ceci est le projet de l'utilisateur Instructable pdaniel7 et il utilise deux servos dans une nouvelle conception pour suivre très efficacement le soleil. La clé de ce type de conception est de s'assurer que le logiciel est configuré pour être le plus efficace possible pour votre emplacement exact.

Un traqueur alimenté par une personne est alimenté par des personnes. Cela peut aller de quelque chose d'aussi simple qu'une personne changeant l'angle de ses panneaux solaires quelques fois par an à mettre un panneau sur une plate-forme rotative attachée à une poulie lestée qui est réinitialisée chaque matin. Par exemple, un agriculteur local que nous connaissons a plusieurs panneaux solaires montés sur des tuyaux en PVC dans sa cour. Chaque mois, il en changeait légèrement la position et l'angle. C'est très simple et l'aide à gagner quelques ampères d'énergie supplémentaires hors de son système.

Étape 2: Mises à niveau vers la conception originale

Notre version originale était plus préoccupée par la mécanique physique que par l'électronique et cela s'est avéré être sa plus grande chute. Lorsque nous avons commencé à reconcevoir ce projet, nous avons pris la décision de changer notre câblage d'une approche « faisceau de fils » à une approche simple « plug and play » puisque notre public avait tendance à être des étudiants.

La première chose que nous avons faite a été de créer un bouclier Arduino personnalisé pour brancher les servos et les capteurs. La conception originale utilisait un bouclier de capteur Arduino générique qui fonctionnait bien pour les servos mais pas bien pour les capteurs. Notre Shield n'a rien de spécial dans l'ensemble et c'était de loin l'aspect le plus simple à concevoir. (Nous l'avons également utilisé pour d'autres projets où nous devions brancher un simple capteur et un servo.)

Pour maintenir les capteurs en place, nous avons conçu un support de capteur très simple qui pourrait facilement se visser sur le bois. Un ensemble d'en-têtes de broches nous a ensuite permis de connecter le PCB du capteur au blindage avec des cavaliers femelles. Le dépannage de cette configuration est beaucoup plus facile que notre « faisceau de fils » d'origine ou une maquette.

Enfin, nous avons revu notre conception et changé une grande partie du bois d'un quart de pouce à un huitième de pouce pour réduire le poids. Bien que nous n'ayons jamais eu de rapports de personnes ayant des problèmes avec leurs servos 9G brûlant, moins ils bougeaient, mieux c'était. Cela nous a également permis de réduire les coûts et les poids d'expédition, car nous avons tendance à expédier de nombreux kits à l'international.

Étape 3: Pièces nécessaires

Pour construire ce projet, vous aurez besoin des éléments suivants:

Outils:

• Tournevis
• Ordinateur
• Coupeur laser ou routeur CNC si vous découpez les pièces vous-même

Électronique:

• Arduino Uno
• Bouclier de suivi solaire (broches et résistances de 10 000 ohms)
• PCB de support de capteur (embases à broches et résistances de détection de lumière)
• Câbles de raccordement femelle à femelle
• 2 servos à engrenages métalliques de taille 9G

Matériel:

• Pièces en bois découpées au laser ou CNC
• 4 x vis M3 + écrous d'une longueur d'environ 14-16 mm
• 4 vis à bois de taille 2 d'une longueur de 1/4 de pouce ou quelques vis M1 de longueur similaire
• 21 x 8-32 vis à 1/2 pouce de longueur
• 1 x 8-32 à 3/4 de pouce
• 1 vis 8-32 de 2,5 pouces de longueur et un écrou en option
• 24 x 8-32 Noix
• 4 x pieds en caoutchouc

Optionnel:

• Cellule solaire (6V 200mA est ce que nous utilisons)
• Voltmètre LED
• Fil pour connecter les deux ensemble

La plupart de ces pièces sont assez faciles à trouver. Si vous souhaitez créer vos propres circuits imprimés, vous pouvez le faire via OSHPark.com ou d'autres services de circuits imprimés. Assurez-vous d'obtenir des servos Metal Gear 9G pour le couple supplémentaire qu'ils fournissent.

Enfin, nous fabriquons et vendons en fait un kit pour cela qui comprend tout. Nous vendons également uniquement les pièces en bois et uniquement l'électronique car nous avons reçu de nombreuses demandes d'options. Nos kits sont déjà soudés, comprennent toutes les pièces dont vous auriez besoin pour construire ce projet, et nous fournissons un support client.

Aaaaaaaaa et avant que nous commencions à recevoir beaucoup de commentaires étranges de la part des gens, il s'agit d'un projet 100% Open Source. N'hésitez pas à créer le vôtre en suivant nos instructions.

Étape 4: Préparation des PCB

Si vous utilisez nos kits ou pièces, les deux PCB seront déjà soudés pour vous.

Si vous souhaitez créer le vôtre, vous pouvez trouver nos fichiers PCB sur notre GitHub Repo, puis utiliser un service tel que OSHPark pour obtenir certains PCB. Vous aurez également besoin de résistances de 10 000 ohms, d'en-têtes de broche et de résistances de détection de lumière pour remplir les cartes.

En général, c'est assez facile à souder par trou traversant. Assurez-vous d'utiliser un fer à souder avec une pointe appropriée à l'extrémité.

Soudage du blindage: soudez les en-têtes des broches du servo et du capteur vers le haut et les en-têtes des broches de connexion Arduino vers le bas.

Soudure du capteur: résistances de détection de lumière vers le haut, en-têtes de broche vers le bas.

Nous avons également un PCB conçu qui utilise un Arduino Nano, mais il n'a pas été testé. Si quelqu'un en fait un, nous serions ravis de le voir en action !

Étape 5: Préparation des pièces en bois

Nous avons la chance d'avoir à la fois une découpeuse laser et un routeur CNC dans notre atelier, ce qui rend la découpe de pièces très facile pour nous. La plupart des gens devront rechercher une machine dans leur Maker Space, leur université ou leur bibliothèque local. N'importe quel découpeur laser de bureau ou routeur CNC sera capable de gérer le bois de 1/8e et 1/4e de pouce que nous utilisons. Plusieurs groupes d'étudiants ont réussi à construire ce projet avec du carton mousse ou du carton découpé à la main.

Une chose que nous ne recommandons PAS d'utiliser est l'acrylique. C'est très lourd et dense qui peut dominer les deux Servos.

Les PDF avec des lignes vectorielles peuvent facilement être trouvés sur notre GitHub Repo. Jetez-les dans votre logiciel de découpe laser préféré, inkscape ou tout autre logiciel de dessin. Veuillez noter que nous avons à la fois des lignes CUT et des lignes ETCHING dans nos fichiers.

Si vous vouliez simplifier ce projet, vous pouvez essayer d'éliminer le servo Y contrôlant la plate-forme de cellules solaires, puis ajuster manuellement l'axe Y. Cela le transformerait en un tracker à axe unique assez astucieux.

Nous avons beaucoup de demandes pour SEULEMENT les pièces en bois découpées au laser. Nous les vendons en option sur notre site Web et nous nous assurons d'envoyer également toutes les vis appropriées.

Étape 6: Fixez le servo X, les pieds et la base

Remarque: Il existe de nombreuses manières de mettre en place ce projet et l'ordre dans lequel vous le construisez n'a pas vraiment d'importance. Si vous souhaitez afficher des instructions de style de dessin au trait, vous pouvez le faire avec les instructions sur notre site Web.

Lors de la construction, la première étape consiste à attacher l'un des servos au Circle Servo Mount.

Utilisez les vis fournies avec votre servo et fixez-le au bas de la pièce en bois. C'est le côté SANS gravure dessus.

Fixez ensuite les quatre pattes avec une vis et des écrous 8-32. Ne les vissez pas à fond, laissez une marge de manœuvre.

Enfin, connectez les quatre pieds à la grande pièce de base du projet en bois avec quatre autres vis et écrous 8-32. Une fois qu'ils sont fixés, serrez les quatre autres vis sur le support de servomoteur Circle.

Ce serait également un bon moment pour mettre des pieds en caoutchouc sur le bas de votre pièce en bois Project Base afin que les vis ne rayent pas votre table.

Étape 7: Fixez le servo Y et construisez le centre

Utilisez le diagramme ci-dessus pour construire les pièces du centre.

Fixez le servo à l'aide des vis fournies avec. Peu importe le côté de la pièce en bois que vous utilisez, juste que le corps du servo soit pointé à l'intérieur.

Ensuite, connectez sans serrer les deux longues pièces rectangulaires et les deux longues pièces de guidage de vis.

Étape 8: Fixez les cornes de servo

Remarque: C'est de loin la partie la plus ennuyeuse de cette version. Si vous cassez un palonnier, ne vous inquiétez pas, vous en avez un pour une raison.

Attachez l'une des cornes de servo en forme de X, fournies avec votre servo, à la grande pièce du cercle central. Vous allez le visser dans le dessous, qui est le côté sans gravure dessus. Pour ce faire, utilisez deux des petites vis à bois #2.

Faites la même chose avec l'une des deux ailes triangulaires en utilisant un autre Servo Horn.

Étape 9: connectez le centre et la base, installez le servo X

Connectez la pièce Center Circle à laquelle vous venez de fixer un klaxon et connectez-la aux pièces Y Servo Center d'avant. Connectez les pièces et utilisez quatre vis et écrous 8-32 pour le maintenir ensemble.

Ensuite, placez-le sur la base en utilisant le cornet servo comme point de connexion. NE PAS encore le visser en place.

Référencement du servo X

En utilisant le palonnier maintenant connecté à votre servo, faites pivoter le servo dans le sens des aiguilles d'une montre. (Vous pouvez également utiliser l'un de vos Servo Horns restants pour cela.)

Prenez le centre et placez-le dans ce qui serait sa position la plus dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Utilisez le coin de la base du projet comme point de référence.

Enfin, utilisez la toute petite vis fournie avec votre servo pour visser le klaxon dans le servo. Il est utile d'avoir un tournevis avec une pointe magnétique si vous le pouvez.

Étape 10: Construire le visage, installer le servo Y et tout connecter

Tout d'abord, vissez le PCB du capteur dans la plaque frontale à l'aide de votre écrou et vis 8-32 d'un demi-pouce (ou 3/4e de pouce). Fixez ensuite les deux séparateurs autour à l'aide d'autres vis 8-32.

Ensuite, vissez les deux ailes triangulaires dans la plaque frontale.

Assurez-vous que l'aile qui a le Servo Horn correspond à l'endroit où se trouve votre Y Axis Servo.

Référencement du servo

On fait la même chose ici. Tournez le servo dans le sens des aiguilles d'une montre à l'aide d'un palonnier.

Fixez ensuite toute la façade de manière à ce qu'elle soit presque verticale, sans toutefois heurter d'autres pièces en bois.

Tout connecter

La vis de 2,5 pouces relie un côté de la plaque frontale au centre via le grand trou découpé au laser.

Ensuite, utilisez l'autre très petite vis de servo pour visser le klaxon dans le servo de l'axe Y.

Étape 11: Fixez l'Arduino et connectez les fils

Enfin, nous devons visser notre Arduino dans la plaque de base à l'aide de certaines vis et écrous M3. Nous n'utilisons généralement que deux vis, mais nous avons ajouté des trous pour quatre. Fixez ensuite le Shield à l'Arduino.

Branchez les servos sur le Shield. Assurez-vous de connecter le servomoteur horizontal à la connexion de l'axe X et le servomoteur vertical à la connexion de l'axe Y.

Faites correspondre les cinq connexions entre le PCB du capteur et le blindage, elles sont toutes deux étiquetées. Connectez les quatre fils.

Remarque: si vous rencontrez des problèmes, ce sera parce que vous avez mal câblé quelque chose. En cas de doute, vérifiez les fils du capteur et vérifiez que vos servos sont au bon endroit.

Étape 12: Télécharger le code

Notre code est assez simple. Il compare la lumière frappant chacune des quatre résistances de détection de lumière et essaie de les uniformiser. C'est aussi une façon très inefficace de faire les choses et en aucun cas cela ne s'adapterait bien à des projets plus importants. Le plus gros avantage de ce code est qu'il est intéressant à regarder. Le tracker suivra très facilement une lampe de poche. Le plus gros inconvénient est qu'il n'est pas particulièrement précis et que si vous le laissez au soleil toute la journée, il ne bougera pas très souvent. Vous pouvez modifier le code pour le rendre plus sensible, mais c'est beaucoup d'essais et d'erreurs.

Si vous souhaitez écrire votre propre code ou essayer quelque chose de différent, génial ! Assurez-vous de partager un lien vers celui-ci dans les commentaires.

En utilisant le logiciel officiel Arduino, téléchargez ce code sur l'Arduino.

Si vos servos et capteurs sont branchés, vous le verrez se mettre en position "Home", faire une pause pendant une seconde, puis bouger à nouveau.

Étape 13: Questions et réponses courantes

Problèmes courants avec lesquels les gens nous appellent.

Q1) Il est au soleil et ne fonctionne pas ! Quelle arnaque

A1) Est-il branché sur une source d'alimentation USB ? Le tracker n'est pas auto-alimenté et fonctionne entièrement à partir du câble USB entrant dans l'Arduino.

Q2) La tête heurte violemment d'autres parties ou le corps

A2) Vous devez à nouveau « réinitialiser » les servos. Nous devons donner les limites du servo. (Cela peut aussi être fait dans le code)

Q3) Il ne bouge pas beaucoup, comment puis-je changer cela ?

A3) Essayez d'utiliser une lampe de poche dans une pièce peu éclairée. Il peut être submergé à l'extérieur au soleil.

Q4) Mon Arduino ne se télécharge pas. Qu'est-ce que je fais mal?

A4) Assurez-vous que les pilotes de votre Arduino sont installés, assurez-vous que vous avez choisi Arduino Uno dans la liste des cartes, assurez-vous d'avoir choisi le bon port de communication.

Q4) C'est une arnaque totale ! Comment osez-vous facturer autant pour un kit ! Vous êtes nuls

A4) Merci pour ce commentaire perspicace même si ce n'est pas une question, êtes-vous venu de YouTube ? Oui, nous facturons de l'argent pour une version en kit, mais nous vous fournissons tous les composants dont vous avez besoin et vous fournissons un support client réel et en direct. Si vous ne voulez pas l'acheter chez nous, faites-le vous-même avec nos fichiers Open Source et ce guide d'instructions.

Étape 14: Embellissements

Lorsque nous réalisons notre version Kit de ce projet, nous incluons également une cellule solaire 6V 200mA ainsi qu'un voltmètre LED bon marché. Cette petite cellule solaire ne fera pas grand-chose, mais vous pouvez en tirer des données.

Nous attachons généralement la cellule solaire au visage à l'aide de velcro ou de ruban mousse. N'oubliez pas que même si vous pouvez techniquement attacher un panneau solaire géant à ce projet, vous l'écraseriez instantanément. Une cellule solaire trop grande ajouterait également une contrainte supplémentaire aux servos. (Les plus gros trackers voudraient utiliser un moteur pas à pas à engrenage.)

Dans nos fichiers découpés au laser, vous trouverez un support simple pour le voltmètre LED qui peut être fixé à la base à l'aide de deux autres vis 8-32. Nous utilisons des serre-fils pour connecter le voltmètre à la cellule solaire. Ces types de voltmètres sont alimentés par leur source, dans ce cas la cellule solaire. Fil noir au fil négatif, fil rouge et blanc au positif.

Étape 15: Profitez

Nous espérons que cette mise à jour aidera beaucoup de gens et intéressera encore plus de personnes à la création de leur tracker solaire de bureau. Si vous avez des questions, des commentaires ou créez le vôtre, veuillez poster un commentaire ci-dessous. Nous aimons voir quelles variantes amusantes les gens proposent.

Si vous êtes intéressé par l'une de nos pièces ou fournitures, récupérez-les sur BrownDogGadgets.com. Et comme nous l'avons dit à plusieurs reprises, il s'agit d'un projet Open Source, alors n'hésitez pas à utiliser vos propres pièces et fournitures autant que vous le souhaitez.