แผงโซลาร์เซลล์ติดตามดวงอาทิตย์โดยใช้ Arduino

ในบทความนี้เราจะสร้างSun Tracking Solar Panel โดยใช้ Arduinoซึ่งเราจะใช้ LDR สองตัว (ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง) เพื่อตรวจจับแสงและเซอร์โวมอเตอร์เพื่อหมุนแผงโซลาร์เซลล์ตามทิศทางของแสงแดดโดยอัตโนมัติ. ข้อดีของโครงการนี้คือแผงโซลาร์เซลล์จะตามแสงอาทิตย์เสมอจะหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์เพื่อรับประจุไฟฟ้าตลอดเวลาและสามารถจ่ายไฟได้สูงสุด ต้นแบบนั้นสร้างได้ง่ายมาก ด้านล่างนี้คุณจะพบคำอธิบายทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีการทำงานและวิธีการสร้างต้นแบบ

ส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับ Arduino Solar Tracker:

ต่อไปนี้เป็นส่วนประกอบที่ต้องใช้ในการสร้างระบบติดตามแสงอาทิตย์โดยใช้ Arduino ส่วนประกอบส่วนใหญ่ควรมีอยู่ในร้านค้าใกล้บ้านคุณ

• เซอร์โวมอเตอร์ (sg90)
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์
• Arduino Uno
• X 2 ของ LDR (ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง)
• ตัวต้านทาน 10K X 2
• แบตเตอรี่ (6 ถึง 12V)

เครื่องติดตามแสงอาทิตย์แบบแกนเดียวทำงานอย่างไร

ในโครงการนี้ LDR กำลังทำงานเป็นเครื่องตรวจจับแสง ก่อนที่จะลงรายละเอียดเราจะต้องเข้าใจว่า LDR ทำงานอย่างไร LDR (Light Dependent Resistor)หรือที่เรียกว่าตัวต้านทานภาพเป็นอุปกรณ์ที่ไวต่อแสง ความต้านทานจะลดลงเมื่อแสงตกกระทบและนั่นคือสาเหตุที่มักใช้ในวงจรตรวจจับความมืดหรือแสง ตรวจสอบวงจรต่างๆตาม LDR ที่นี่

LDR ทั้งสองวางอยู่ที่ด้านข้างทั้งสองของแผงโซลาร์เซลล์และใช้Servo Motorเพื่อหมุนแผงโซลาร์เซลล์ เซอร์โวจะเคลื่อนแผงโซลาร์เซลล์ไปทาง LDR ซึ่งความต้านทานจะต่ำหมายถึง LDR ที่แสงตกซึ่งจะทำให้ตามแสงไปเรื่อย ๆ และถ้ามีแสงตกกระทบทั้ง LDR เซอร์โวก็จะไม่หมุน เซอร์โวจะพยายามเคลื่อนแผงโซลาร์เซลล์ไปในตำแหน่งที่ LDR ทั้งสองจะมีความต้านทานเท่ากันซึ่งหมายความว่าปริมาณแสงเท่ากันจะตกบนตัวต้านทานทั้งสองตัวและหากความต้านทานของ LDR ตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยนไปก็จะหมุนไปทางความต้านทานที่ต่ำกว่า LDR. ตรวจสอบวิดีโอสาธิตที่ท้ายบทความนี้

วิธีสร้างแผงโซลาร์เซลล์แบบหมุนโดยใช้ Arduino:

ในการสร้างต้นแบบคุณจะต้องทำตามขั้นตอนด้านล่าง:

ขั้นตอนที่ 1:

ก่อนอื่นเอากระดาษแข็งชิ้นเล็ก ๆ มาเจาะรูที่ปลายด้านหนึ่ง เราจะใส่สกรูเข้าไปเพื่อแก้ไขด้วยเซอร์โวในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 2:

ตอนนี้แก้ไขกระดาษแข็งสองชิ้นด้วยกันเป็นรูปตัว V ด้วยกาวหรือปืนร้อนแล้ววางแผงโซลาร์เซลล์ไว้

ขั้นตอนที่ 3:

จากนั้นแนบด้านล่างของรูปตัว V เข้ากับปลายอีกด้านของกระดาษแข็งชิ้นเล็กที่คุณทำรูไว้ในขั้นตอนแรก

ขั้นตอนที่ 4:

ตอนนี้ใส่สกรูในรูที่คุณทำบนการ์ดบอร์ดแล้วใส่เข้าไปในรูเข้าไปในเซอร์โว สกรูมาพร้อมกับเซอร์โวมอเตอร์เมื่อคุณซื้อ

ขั้นตอนที่ 5:

ตอนนี้วางเซอร์โวบนกระดาษแข็งอีกชิ้น ขนาดของกระดาษแข็งควรใหญ่พอที่จะวาง Arduino Uno, breadboard และแบตเตอรี่ได้

ขั้นตอนที่ 6:

ติด LDR ที่ทั้งสองด้านของแผงโซลาร์เซลล์โดยใช้กาว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้บัดกรีสายไฟกับขาของ LDR แล้ว คุณจะต้องเชื่อมต่อสิ่งเหล่านี้กับตัวต้านทานในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 7:

ตอนนี้วาง Arduino แบตเตอรี่และเขียงหั่นขนมลงบนกระดาษแข็งและทำการเชื่อมต่อตามที่อธิบายไว้ในแผนภาพวงจรและส่วนคำอธิบายด้านล่าง ต้นแบบสุดท้ายแสดงด้านล่าง

แผนภาพวงจรและคำอธิบาย:

แผนภาพวงจรที่สมบูรณ์สำหรับโครงการ arduino ติดตามแสงอาทิตย์แสดงไว้ด้านล่าง อย่างที่คุณเห็นวงจรนั้นง่ายมากและสามารถสร้างได้อย่างง่ายดายด้วยความช่วยเหลือของเขียงหั่นขนมขนาดเล็ก

ในArduino Solar Panel Trackerนี้ Arduino ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 9V และชิ้นส่วนอื่น ๆ ทั้งหมดใช้พลังงานจาก Arduino แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่แนะนำของ Arduino คือตั้งแต่ 7 ถึง 12 โวลต์ แต่คุณสามารถจ่ายไฟได้ภายในช่วง 6 ถึง 20 โวลต์ซึ่งเป็นขีด จำกัด พยายามจ่ายไฟภายในแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่แนะนำ ดังนั้นเชื่อมต่อสายบวกของแบตเตอรี่เข้ากับ Vin ของ Arduino และสายลบของแบตเตอรี่เข้ากับกราวด์ของ Arduino

ถัดไปเชื่อมต่อเซอร์โวกับ Arduino เชื่อมต่อสายบวกของเซอร์โวเข้ากับ 5V ของ Arduino และสายกราวด์กับกราวด์ของ Arduino จากนั้นเชื่อมต่อสายสัญญาณของ Servo เข้ากับพินดิจิทัล 9 ของ Arduino เซอร์โวจะช่วยในการเคลื่อนย้ายแผงโซลาร์เซลล์

ตอนนี้เชื่อมต่อLDRs กับ Arduino เชื่อมต่อปลายด้านหนึ่งของ LDR เข้ากับปลายด้านหนึ่งของตัวต้านทาน 10k และเชื่อมต่อปลายด้านนี้เข้ากับ A0 ของ Arduino และเชื่อมต่อปลายอีกด้านของตัวต้านทานนั้นเข้ากับกราวด์และเชื่อมต่อปลายอีกด้านของ LDR กับ 5V ในทำนองเดียวกันเชื่อมต่อปลายด้านหนึ่งของ LDR ที่สองเข้ากับปลายด้านหนึ่งของตัวต้านทาน 10k อื่น ๆ และเชื่อมต่อปลายด้านนั้นกับ A1 ของ Arduino และเชื่อมต่อปลายอีกด้านของตัวต้านทานนั้นเข้ากับกราวด์และเชื่อมต่อปลายอีกด้านของ LDR กับ 5V Arduino

ตัวติดตามแสงอาทิตย์แบบแกนเดียวโดยใช้รหัส Arduino:

รหัสสำหรับArduino ที่ใช้ Solar Panel Trackerนั้นง่ายและอธิบายได้ดีจากความคิดเห็น ก่อนอื่นเราจะรวมไลบรารีสำหรับเซอร์โวมอเตอร์ จากนั้นเราจะเริ่มต้นตัวแปรสำหรับตำแหน่งเริ่มต้นของเซอร์โวมอเตอร์ หลังจากนั้นเราจะเริ่มต้นตัวแปรที่จะอ่านจากเซ็นเซอร์ LDR และ Servo

# รวม // รวมไลบรารีของเซอร์โวมอเตอร์ Servo sg90; // เริ่มต้นตัวแปรสำหรับเซอร์โวชื่อ sg90 int initial_position = 90; // ประกาศตำแหน่งเริ่มต้นที่ 90 int LDR1 = A0; // ปักหมุดที่ LDR เชื่อมต่อ int LDR2 = A1; // ปักหมุดที่ LDR เชื่อมต่อข้อผิดพลาด int = 5; // ตัวแปรเริ่มต้นสำหรับข้อผิดพลาด int servopin = 9;

คำสั่ง sg90.atach (servopin) จะอ่าน Servo จากขา 9 ของ Arduino ต่อไปเราตั้งค่าพิน LDR เป็นพินอินพุตเพื่อให้เราสามารถอ่านค่าจากเซ็นเซอร์และเลื่อนแผงโซลาร์เซลล์ตามนั้น จากนั้นเราตั้งเซอร์โวมอเตอร์ไว้ที่ 90 องศาซึ่งเป็นตำแหน่งเริ่มต้นสำหรับเซอร์โว

การตั้งค่าเป็นโมฆะ () {sg90.attach (servopin); // แนบเซอร์โวบนพิน 9 pinMode (LDR1, INPUT); // ทำให้พิน LDR เป็นอินพุต pinMode (LDR2, INPUT); sg90.write (initial_position); // เลื่อนเซอร์โวที่ความล่าช้า 90 องศา (2000); // หน่วงเวลา 2 วินาที}

จากนั้นเราจะอ่านค่าจาก LDR และจะบันทึกใน R1 และ R2 จากนั้นเราจะสร้างความแตกต่างระหว่าง LDR ทั้งสองเพื่อเลื่อนเซอร์โวให้สอดคล้องกัน หากความแตกต่างระหว่างพวกเขาจะเป็นศูนย์นั่นหมายความว่าปริมาณแสงที่เท่ากันตกบน LDR ทั้งสองแผงโซลาร์เซลล์จะไม่เคลื่อนที่ เราได้ใช้ตัวแปรชื่อ error และค่าของมันคือ 5 การใช้ตัวแปรนี้คือถ้าความแตกต่างระหว่าง LDR ทั้งสองจะต่ำกว่า 5 เซอร์โวจะไม่เคลื่อนที่ หากเราไม่ทำเช่นนี้เซอร์โวก็จะหมุนต่อไป และถ้าความแตกต่างมากกว่าค่าความผิดพลาด (5) เซอร์โวจะเคลื่อนแผงโซลาร์เซลล์ไปในทิศทางของ LDR ซึ่งไฟตก ตรวจสอบโค้ดเต็มและวิดีโอสาธิตด้านล่าง

int R1 = analogRead (LDR1); // อ่านค่าจาก LDR 1 int R2 = analogRead (LDR2); // การอ่านค่าจาก LDR 2 int diff1 = abs (R1 - R2); // การคำนวณความแตกต่างระหว่าง int diff2 = abs ของ LDR = abs (R2 - R1); if ((diff1 <= error) - (diff2 <= error)) {// ถ้าความแตกต่างอยู่ภายใต้ข้อผิดพลาดก็ไม่ต้องทำอะไร} else {if (R1> R2) {initial_position = --initial_position; // เลื่อนเซอร์โวไปทาง 0 องศา} if (R1 <R2) {initial_position = ++ initial_position; // เลื่อนเซอร์โวไปทาง 180 องศา}}

นั่นคือวิธีที่คุณสามารถสร้างSolar Panel Tracker แบบง่ายๆซึ่งจะเคลื่อนเข้าหาแสงโดยอัตโนมัติเหมือนดอกทานตะวัน ที่นี่เราได้ใช้แผงโซลาร์เซลล์พลังงานต่ำเพื่อลดน้ำหนักหากคุณกำลังวางแผนที่จะใช้พลังงานสูงหรือแผงโซลาร์เซลล์ที่มีน้ำหนักมากคุณต้องเลือกเซอร์โวมอเตอร์ให้เหมาะสม