Tomasz Bartuś

Ruchomy panel fotowoltaiczny - mechanika i sterowanie (cz. 2/4)

Tomasz Bartuś

Wstęp

Projekt ma na celu zbudowanie interaktywnego panel fotowoltaicznego, który w trakcie dnia będzie automatycznie śledził Słońce poruszające się po nieboskłonie. W części 1-szej projektu (Tracking panelu solarnego cz. 1/4) zbudowaliśmy moduł czujników światła i pomierzyliśmy wartości analogowych sygnałów dostarczanych z dzielników napięcia fotorezystorów. W tej części projektu utworzymy część mechaniczą i będziemy nią sterować za pomocą Arduino. W 3-ciej i 4-tej części projektu (Ładowarka słoneczna, Ładowarka słoneczna (modyfikacja)) utworzony zostanie panel fotowoltaiczny oraz zostanie zbudowany układ ładowania akumulatorów oraz układ umożliwiający podłączenie do niego urządzeń elektrycznych

Założenia:

1. panel słoneczny powinien wychylać się w dwóch płaszczyznach XOY oraz YOZ,
2. wieczorem, w momencie zaniku oświetlenia słonecznego, panel powinien zmieniać swe nachylenie na poziome, rano powinien zacząć działać normalnie od właściwych ustawień dla azymutu wschodniego,
3. panel zmienia swe nachylenie na poziome w momencie rejestracji silnych podmuchów wiatru,
4. za pomoca wyświetlacza informuje o parametrach wychylenia, siły i kierunku wiatru,

Układ

Najważniejszą częścią mechaniki układu będzie urządzenie złożone z dwóch serwomechanizmów, które dzięki aluminiowemu uchwytowi umożliwi ruch panelu fotowoltaicznego w dwóch płaszczyznach XOY oraz YOZ. Do wykonania układu użyto dwóch serwomechanizmów wielkości standard (typ: MG995) umożliwiających obrót orczyka o 60° w każdą stronę (łącznie 120°). Razem z nimi zakupiony został odpowiedni uchwyt umożliwiający zmontowanie obu serw i przykręcenie do niego płaszczyzny panelu fotowoltaicznego oraz układ testujący serwa (Fig. 2).

Lista części

1. platforma prototypowa Arduino (Leonardo),
2. fotorezystory 5-10KΩ (4 szt.: LDR0, LDR1, LDR2, LDR3),
3. rezystory 100Ω (4 szt.: R0, R1, R2, R3),
4. serwomechanizmy MG995 (2 szt.) [Nota katalogowa],
5. zestaw uchwytów serw umożliwiający ich przechył w dwóch płaszczyznach i osadzenie mechanizmu na podstawie,
6. tester serw np.: 3CH ECS,
7. zasilacz serwomechanizmów,
8. płytka prototypowa,
9. przewody,
10. płyta wiórowa podstawy,

Montaż

Montaż rozpoczęto od przycięcia z płyty wiórowej odpowiedniej podstawy (w przypadku projektu: 220 × 220 mm) (Fig. 3).

Po zamontowaniu na podstawę serwomechanizmu obrotu horyzontalnego (azymutalnego), przystąpiono do jego kalibracji. Polegała ona na ustawieniu wrzeciona w pozycji neutralnej (tzn. w pozycji środkowej odpowiadającej położeniu 60° w kierunku maksymalnego lewego i prawego położenia orczyka) (Fig. 4).

Po zamontowaniu serwa obrotu poziomego, przystąpiono do montażu zakupionego zestawu (serwa + uchwyt). Wykorzystywano instrukcję montażową (Fig. 5).

W trakcie montażu warto zwrócić uwagę na odpowiednie skalibrowanie serwomechanizmu rotacji pionowej. W moim przypadku, pozycja neutralna została ustawiona pod kątem 45° pomiędzy zenitem, a płaszczyzną poziomą. Zmontowany mechanizm przedstawia Fig. 6. Jak widać przesunięto także cały mechanizm do jednej z krawędzi podstawy. Po przykręceniu panelu czujników światła, umożliwi to ich nieskrępowany ruch w obu płaszczyznach.

Efekt końcowy przedstawiają Fig. 1, 7-9.

Film:

Kod: