Divu asu izsekotājs V2.0: 15 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Jau 2015. gadā mēs izstrādājām vienkāršu divu asu izsekotāju, lai to izmantotu kā jautru studentu vai hobiju projektu. Tas bija mazs, trokšņains, nedaudz sarežģīts un izraisīja daudz patiešām dīvainu komentāru sabiedrībā. Tomēr trīs ar pusi gadus vēlāk mēs joprojām saņemam e -pastus un tālruņa zvanus no cilvēkiem visā pasaulē, kuri vēlas izveidot savu.

Pateicoties mūsu sākotnējā projekta ziņojuma, YouTube videoklipa un mūsu pārdoto komplektu panākumiem, mēs saņēmām plašu atsauksmju klāstu no plaša lietotāju loka. Lielākā daļa no tiem ir labi, daži no tiem ir kaitinoši, un daži no tiem bija šādi: "šīs lietas vadīšana ir patiešām sasodīti sarežģīta, tāpēc, lūdzu, pavadiet stundu kopā ar mums, lai to noskaidrotu." Paturot to prātā, mēs pavadījām vairākus mēnešus, lai no jauna izstrādātu projektu, lai padarītu to daudz vienkāršāku un vieglāku.

Šajā rakstā jūs atradīsiet informāciju par mūsu jauninājumiem, to, kā darbojas saules izsekotāji, detaļu sarakstu, saites uz mūsu atvērtā pirmkoda aparatūru, atvērtā pirmkoda kodu un saites uz to, kur var iegādāties daudzas no šīm lietām.

Pilnīga izpaušana: mēs pārdodam šo projektu un visas detaļas kā izglītojošu komplektu. Lai izveidotu šo projektu, jums nekas nav jāpērk no mums. Patiesībā jūs varat izmantot visus mūsu resursus, lai izveidotu savus PCB, ar lāzeru sagrieztu koku vietējā ražotāju telpā vai universitātē vai pat vienkārši izmantotu ķekars kartona un karstu līmi, lai izveidotu savu lielisko radījumu. Šis ir atvērtā koda projekts caur un cauri.

Dodiet prom: 2019. gadā mēs izmēģinām kaut ko jaunu. Sekojiet mums instrukcijās, facebook, Instagram un vai YouTube, lai iegūtu iespēju laimēt dažas bezmaksas daļas (tikai ASV rezidenti). Vienkārši atzīmējiet ar Patīk un komentējiet mūsu ierakstus un videoklipus par šo projektu, un nākamā mēneša laikā mēs izvēlēsimies uzvarētājus. Mēs izdalīsim pāris PCB partijas un pāris komplektus.

1. solis: Kāpēc Saules izsekotāji?

Saules paneļi ir visur. Tie ir lēti, viegli pieejami un ļoti ērti lietojami. Visās youtube un DIY vietnēs ir desmitiem tūkstošu mazu saules paneļu projektu.

Lielākajai daļai cilvēku, iespējams, apkārtnē ir pāris lielāka mēroga saules sistēmas, pateicoties Saules grupas pirkumu izplatībai un valdības stimuliem. Lielākajā daļā šo ierīču saules paneļi ir piestiprināti pie ēkas jumta, kas vērsts uz 45 grādiem uz dienvidiem (ziemeļu puslodē). Fiksētie saules uzstādījumi ir visvienkāršākais veids, kā barot māju vai ēku, jo prasa ļoti mazu apkopi un uzturēšanu. Mēs bieži sakām cilvēkiem, kuri ar mums sazinās, ka daudz rentablāk ir NEbūvēt saules enerģijas izsekotāju savām mājām, bet vienkārši pievienot savam masīvam vairāk saules paneļu.

Tomēr visefektīvākais veids, kā savākt enerģiju no viena paneļa, ir saules izsekotājs. Tas ļauj saules paneli visu dienu atrast optimālā stāvoklī, kas palielina enerģijas ražošanu par vairāk nekā 20%. Šāda veida sistēma ir lieliski piemērota ēkām vai objektiem, kuriem nav daudz plakanā jumta, vai situācijām, kad saules enerģija ir pretrunīga.

Mēs demonstrēsim aktīvo saules izsekotāju, kas pārvietojas pa X un Y asi. Šāda veida sistēmā tiek izmantots mikrokontrolleris vai labi izstrādāta analogā shēma un sensori, lai saules panelis būtu pareizajā stāvoklī. Lai gan tas rada patiešām gludu demonstrāciju, ko klasē var demonstrēt, izmantojot lukturīti, tā arī patērē daudz enerģijas un tajā ir daudz kustīgu daļu.

Uz datumu balstīts izsekotājs vai plānotais izsekotājs izmanto datuma un laika informāciju, lai katru dienu iet noteiktu ceļu, jo saules kustība ir 100% paredzama. Viens no šādiem piemēriem ir Instructable lietotāja pdaniel7 projekts, un tas izmanto divus servos jaunā dizainā, lai ļoti efektīvi izsekotu saulei. Šāda veida dizaina atslēga ir pārliecināties, ka programmatūra ir iestatīta tā, lai tā būtu visefektīvākā jūsu precīzai atrašanās vietai.

Personu darbināms izsekotājs ir tāds, kuru darbina cilvēki. Tas var būt no kaut kā tik vienkārša kā cilvēks, kurš pāris reizes gadā maina saules paneļu leņķi, līdz paneļa novietošanai uz rotējošas platformas, kas piestiprināta pie svērtā skriemeļa, kas tiek atiestatīts katru rītu. Piemēram, vietējam zemniekam, kuru mēs zinām, viņa pagalmā uz PVC caurulēm ir uzstādīti vairāki saules paneļi. Katru mēnesi viņš nedaudz mainīja to stāvokli un leņķi. Tas ir ļoti vienkārši un palīdz iegūt no viņa sistēmas vēl dažus ampērus enerģijas.

2. darbība. Sākotnējā dizaina jaunināšana

Mūsu sākotnējā versija vairāk rūpējās par fizisko mehāniku, nevis par elektroniku, un tas izrādījās tās lielākais kritums. Kad mēs sākām pārveidot šo projektu, mēs pieņēmām lēmumu mainīt vadu no “vadu kūļa” pieejas uz vienkāršu “plug and play” pieeju, jo mūsu auditorija bija studenti.

Pirmā lieta, ko mēs darījām, bija izveidot pielāgotu Arduino vairogu servo un sensoru pievienošanai. Sākotnējā dizainā tika izmantots vispārējs Arduino sensora vairogs, kas labi darbojās servos, bet ne labi sensoriem. Mūsu vairogs kopumā nav nekas īpašs, un tas bija līdz šim vienkāršākais dizaina aspekts. (Mēs to esam izmantojuši arī citos projektos, kur mums bija jāpievieno vienkāršs sensors un servo.)

Lai noturētu sensorus vietā, mēs izveidojām ļoti vienkāršu sensoru turētāju, ko viegli pieskrūvēt pie koka. Pēc tam tapas galvenes ļāva mums savienot sensora PCB ar vairogu ar sieviešu džemperiem. Šīs iestatīšanas problēmu novēršana ir daudz vienkāršāka nekā mūsu sākotnējais "vadu saišķis" vai maizes dēlis.

Visbeidzot, mēs izskatījām savu dizainu un mainījām diezgan daudz koka no ceturtdaļas collas uz astoto collu, lai samazinātu svaru. Lai gan mums nekad nav bijuši ziņojumi par cilvēkiem, kuriem ir problēmas ar 9G servos, jo mazāk viņi pārvietojas, jo labāk. Tas mums arī samazināja izmaksas un piegādes svaru, jo mums ir tendence starptautiski piegādāt daudzus komplektus.

3. darbība. Nepieciešamās detaļas

Lai izveidotu šo projektu, jums būs nepieciešami šādi priekšmeti:

Rīki:

• Skrūvgrieži
• Dators
• Lāzera griezējs vai CNC maršrutētājs, ja jūs pats izgriežat detaļas

Elektronika:

• Arduino Uno
• Saules izsekotāja vairogs (tapu galvenes un 10 000 omu rezistori)
• Sensora turētāja PCB (tapu galvenes un gaismas noteikšanas rezistori)
• Kabeļi no sieviešu līdz sievietēm
• 2 x 9G izmēra metāla zobratu servo

Aparatūra:

• Lāzera griezuma vai CNC koka detaļas
• 4 x M3 skrūves + uzgriežņi aptuveni 14-16 mm garumā
• 4 x 2. izmēra koka skrūves 1/4 collu garumā vai dažas līdzīga garuma M1 skrūves
• 21 x 8-32 skrūves 1/2 collu garumā
• 1 x 8-32 pie 3/4 collas
• 1 x 8-32 skrūve 2,5 collu garumā un papildu uzgrieznis
• 24 x 8-32 uzgriežņi
• 4 x gumijas pēdas

Neobligāti:

• Saules baterija (mēs izmantojam 6V 200mA)
• LED voltu mērītājs
• Vadu, lai savienotu abus kopā

Lielāko daļu šo daļu ir diezgan viegli atrast. Ja vēlaties pats izgatavot PCB, varat to izdarīt, izmantojot OSHPark.com vai citus PCB pakalpojumus. Pārliecinieties, ka esat iegādājies Metal Gear 9G servos par papildu sniegto griezes momentu.

Visbeidzot, mēs faktiski izgatavojam un pārdodam šim nolūkam paredzētu komplektu, kas ietver visu. Mēs arī pārdodam tikai koka detaļas un tikai elektroniku, jo mēs saņēmām daudz izvēles iespēju. Mūsu komplekti jau ir pielodēti, ietver visas detaļas, kas nepieciešamas šī projekta izveidošanai, un mēs nodrošinām klientu atbalstu.

Aaaaaaaaaand pirms mēs sākam saņemt daudz dusmīgu dīvainu komentāru no cilvēkiem, šis ir 100% atvērtā koda projekts. Jūtieties brīvi izveidot savu, izmantojot mūsu norādījumus.

4. solis: PCB sagatavošana

Ja izmantojat mūsu komplektus vai detaļas, abi PCB jau būs pielodēti.

Ja vēlaties izveidot savu, jūs varat atrast mūsu PCB failus mūsu GitHub Repo un pēc tam izmantot kādu pakalpojumu, piemēram, OSHPark, lai iegūtu dažas PCB. Lai aizpildītu dēļus, jums būs nepieciešami arī aptuveni 10 000 omu rezistori, tapu galvenes un gaismas noteikšanas rezistori.

Kopumā tas ir diezgan viegli caur caurumu lodēšanu. Noteikti izmantojiet lodāmuru ar atbilstošu galu galā.

Vairogu lodēšana: pielodējiet servo un sensora tapas uz augšu un Arduino savienotājtapu uzgaļus uz leju.

Sensora lodēšana: gaismas noteikšanas rezistori uz augšu, tapas uz leju.

Mums ir arī izstrādāts PCB, kurā tiek izmantots Arduino Nano, taču tas nav pārbaudīts. Ja kāds to dara, mēs labprāt to redzētu darbībā!

5. solis: Koka detaļu sagatavošana

Mums ir paveicies, ka mūsu darbnīcā ir gan lāzera griezējs, gan CNC maršrutētājs, kas padara detaļu izgriešanu mums ļoti vienkāršu. Lielākajai daļai cilvēku būs jāmeklē mašīna vietējā veidotāju telpā, universitātē vai bibliotēkā. Jebkurš darbvirsmas lāzera griezējs vai CNC maršrutētājs varēs apstrādāt 1/8 un 1/4 collu koksni, kuru mēs izmantojam. Mums ir bijušas vairākas studentu grupas, kas veiksmīgi izveidoja šo projektu ar rokām sagrieztu putuplasta dēli vai kartonu.

Viena lieta, ko mēs neiesakām izmantot, ir akrils. Tas ir ļoti smags un blīvs, kas var pārspēt abus servos.

PDF failus ar vektoru līnijām var viegli atrast mūsu GitHub Repo. Ievietojiet tos vēlamajā lāzera griezēja programmatūrā, inkScape vai citā zīmēšanas programmatūrā. Lūdzu, ņemiet vērā, ka mūsu failos ir gan CUT, gan ETCHING līnijas.

Ja vēlaties vienkāršot šo projektu, varat mēģināt novērst Y servo, kas kontrolē saules bateriju platformu, un pēc tam vienkārši manuāli pielāgot Y asi. Tas to pārvērstu par diezgan jauku vienas ass izsekotāju.

Mums ir daudz pieprasījumu pēc TIKAI ar lāzergrieztām koka detaļām. Mēs tos pārdodam kā opciju mūsu vietnē un noteikti nosūtām līdzi arī visas atbilstošās skrūves.

6. solis: pievienojiet X servo, kājas un pamatni

Piezīme. Ir daudz veidu, kā šo projektu apvienot, un tā veidošanas secībai nav īsti nozīmes. Ja vēlaties apskatīt dažus līnijmākslas stila norādījumus, varat to izdarīt, izmantojot mūsu tīmekļa vietnes norādījumus.

Būvējot pirmais solis ir piestiprināt vienu no servo apļa servo stiprinājumam.

Izmantojiet servo komplektācijā iekļautās skrūves un piestipriniet to koka gabala apakšai. Šī ir puse BEZ kodināšanas uz tās.

Pēc tam piestipriniet četras kājas ar vienu 8-32 skrūvi un uzgriežņiem. Neieskrūvējiet tos līdz galam, atstājiet kādu kustību telpu.

Visbeidzot savienojiet četras kājas ar lielo koka projekta pamatnes gabalu ar vēl četrām 8-32 skrūvēm un uzgriežņiem. Kad tie ir nostiprināti, pievelciet pārējās četras Circle Servo stiprinājuma skrūves.

Šis būtu arī piemērots laiks, lai uzliktu gumijas pēdas jūsu Project Base koka gabala apakšai, lai skrūves nesaskrāpētu galdu.

7. solis: pievienojiet Y servo un izveidojiet centru

Izmantojiet iepriekš redzamo diagrammu, lai izveidotu centra daļas.

Piestipriniet servo, izmantojot komplektā iekļautās skrūves. Nav svarīgi, kuru koka detaļas pusi jūs izmantojat, tikai tas, ka servo korpuss ir vērsts iekšpusē.

Pēc tam brīvi savienojiet divus garus taisnstūra gabalus un divus garo skrūvju vadotnes gabalus.

8. solis: piestipriniet servo ragus

Piezīme: šī ir līdz šim visvairāk kaitinošā šīs būves daļa. Ja jūs salaužat servo ragu, neuztraucieties, jums ir papildu iemesls.

Piestipriniet vienu no X formas servo ragiem, kas tika piegādāts kopā ar jūsu servo, lielajam centra apļa gabalam. Jūs to ieskrūvēsiet apakšpusē, kas ir tā puse bez kodināšanas. Lai to izdarītu, izmantojiet divas no mazajām #2 koka skrūvēm.

Dariet to pašu ar vienu no diviem trīsstūra spārniem, izmantojot citu servo ragu.

9. solis: savienojiet centru un bāzi, atveriet X servo

Savienojiet centra apļa gabalu, kuram tikko pievienojāt ragu, un savienojiet to ar Y servo centra gabaliem no iepriekšējā. Savienojiet detaļas un turiet kopā četras 8-32 skrūves un uzgriežņus.

Pēc tam novietojiet to uz pamatnes, izmantojot savienojuma punktu Servo signāltauri. NEKĀRTOT to vietā.

X servo vadīšana

Izmantojot servo ragu, kas tagad ir pievienots jūsu servo, pagrieziet servo visu pulksteņrādītāja virzienā. (Šim nolūkam varat izmantot arī vienu no servo ragiem.)

Paņemiet centru un novietojiet to vistālāk pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Izmantojiet projekta bāzes stūri kā atskaites punktu.

Visbeidzot, izmantojiet ļoti mazo skrūvi, kas pievienota jūsu servo, lai ieskrūvētu ragu servo. Ja iespējams, palīdz skrūvgriezis ar magnētisko uzgali.

10. solis: veidojiet seju, atveriet Y servo un savienojiet visu

Vispirms ieskrūvējiet sensora PCB sejas plāksnē, izmantojot savu pusi collu (vai 3/4 collu) 8-32 uzgriezni un skrūvi. Pēc tam piestipriniet abus sadalītājus, izmantojot vairāk 8-32 skrūves.

Pēc tam ieskrūvējiet abus trīsstūra spārnus sejas plāksnē.

Pārliecinieties, vai spārns, kuram ir servo signāltaure, sakrīt ar jūsu Y ass servo.

Servo izvietošana

Mēs šeit darām to pašu. Pagrieziet servo līdz galam pulksteņrādītāja virzienā, izmantojot servo ragu.

Pēc tam piestipriniet visu priekšējo plāksni tā, lai tā būtu gandrīz vertikāla, bet neiekļautos citās koka daļās.

Visu savienojot

2,5 collu skrūve savieno sejas plāksnes vienu pusi ar centru caur lielo lāzera griezuma caurumu.

Pēc tam izmantojiet otru ļoti mazu servo skrūvi, lai ieskrūvētu ragu Y ass servo.

11. solis: pievienojiet Arduino un savienojiet vadus

Visbeidzot, mums ir jāieskrūvē mūsu Arduino pamatplāksnē, izmantojot dažas M3 skrūves un uzgriežņus. Mēs parasti izmantojam tikai divas skrūves, bet četrām pievienojām caurumus. Pēc tam pievienojiet vairogu Arduino.

Pievienojiet servos vairogam. Noteikti pievienojiet horizontālo servo X ass savienojumam un vertikālo servo Y ass savienojumam.

Saskaņojiet piecus savienojumus starp sensora PCB un vairogu, tie abi ir marķēti. Pievienojiet visus četrus vadus.

Piezīme. Ja jums radīsies problēmas, tas būs tāpēc, ka esat kaut ko nepareizi pievienojis. Ja rodas šaubas, vēlreiz pārbaudiet sensora vadus un pārbaudiet, vai jūsu servos ir pareizajā vietā.

12. darbība: augšupielādējiet kodu

Mūsu kods ir diezgan vienkāršs. Tas salīdzina gaismu, kas skar katru no četriem gaismas noteikšanas rezistoriem, un mēģina tos padarīt vienmērīgus. Tas ir arī ļoti neefektīvs veids, kā rīkoties, un tas nekādā gadījumā nebūtu piemērots lielākiem projektiem. Šī koda lielākā priekšrocība ir tā, ka to ir interesanti skatīties. Sekotājs ļoti viegli sekos lukturītim. Lielākais mīnuss ir tas, ka tas nav īpaši precīzs, un, ja jūs visu dienu atstājat saulē, tas nekustēsies ļoti bieži. Jūs varat pielāgot kodu, lai padarītu to jutīgāku, taču tas ir daudz izmēģinājumu un kļūdu.

Ja vēlaties rakstīt savu kodu vai izmēģināt kaut ko citu, lieliski! Noteikti komentāros kopīgojiet saiti uz to.

Izmantojot oficiālo Arduino programmatūru, augšupielādējiet šo kodu Arduino.

Ja jūsu servoservisi un sensori ir pievienoti, jūs redzēsit, ka tas ir raustīts pozīcijā Sākums, uz mirkli apstājieties un pēc tam pārvietojiet vēlreiz.

13. darbība. Bieži uzdotie jautājumi un atbildes

Bieži sastopamās problēmas, ar kurām cilvēki mūs sauc.

Q1) Tas ir saulē un nedarbojas! Kāds plīsums

A1) Vai tas ir pievienots USB barošanas avotam? Izsekotājs nav barojošs, un to pilnībā darbina no USB kabeļa, kas nonāk Arduino.

Q2) Galva vardarbīgi triecas pret citām ķermeņa daļām

A2) Jums ir nepieciešams "atgriezt mājās" servos. Mums ir jāsniedz Servo ierobežojumi. (To var izdarīt arī kodā)

Q3) Tas ļoti nemainās, kā to mainīt?

A3) Mēģiniet izmantot lukturīti telpā ar vāju apgaismojumu. Tas var būt satriekts, atrodoties ārpus saules gaismas.

Q4) Mans Arduino netiks augšupielādēts. Ko es daru nepareizi?

A4) Pārliecinieties, vai jūsu Arduino draiveri ir instalēti, vai dēļu sarakstā esat izvēlējies Arduino Uno, pārliecinieties, vai esat izvēlējies pareizo sakaru portu.

Q4) Tas ir pilnīgs izjaukums! Kā tu uzdrošinies tik daudz iekasēt maksu par komplektu! Jūs, puiši, sūkstāties

A4) Paldies par šo iespaidīgo komentāru, lai gan tas nav jautājums, vai jūs ieradāties šeit no YouTube? Jā, mēs iekasējam naudu par komplekta versiju, tomēr mēs sniedzam jums visas nepieciešamās sastāvdaļas un nodrošinām reālu, tiešu klientu atbalstu. Ja nevēlaties to iegādāties pie mums, pagatavojiet to pats, izmantojot mūsu atvērtā koda failus un šo instrukciju.

14. solis: izrotājumi

Veicot šī projekta komplekta versiju, mēs iekļaujam arī 6V 200mA saules bateriju, kā arī lētu LED voltu mērītāju. Šī mazā saules baterija nedarīs daudz, bet jūs varat iegūt dažus datus no tās.

Mēs parasti piestiprinām saules elementu pie sejas, izmantojot velcro vai putu lenti. Lūdzu, paturiet prātā, ka, lai gan šim projektam jūs varētu tehniski piestiprināt milzu saules paneli, jūs to uzreiz sasmalcinātu. Pārāk liela saules baterija arī palielinātu servo slodzi. (Lielāki izsekotāji vēlētos izmantot stepper motoru ar pārnesumu.)

Mūsu lāzergrieztos failos atradīsit vienkāršu LED voltu mērītāja turētāju, ko var piestiprināt pie pamatnes, izmantojot vēl divas 8-32 skrūves. Mēs izmantojam stieples uzgriežņus, lai savienotu voltu mērītāju ar saules bateriju. Šāda veida voltmetrus darbina to avots, šajā gadījumā saules baterija. Melns vads uz negatīvu, sarkans un balts vads uz pozitīvu.

15. solis: izbaudiet

Mēs ceram, ka šis atjauninājums palīdz daudziem cilvēkiem un vēl vairāk cilvēku interesē sava darbvirsmas saules izsekotāja izveide. Ja jums ir jautājumi, komentāri vai izveidojat savu, lūdzu, ievietojiet komentāru zemāk. Mums patīk redzēt, kādas jautras variācijas cilvēki izdomā.

Ja jūs interesē kāda no mūsu detaļām vai piederumiem, paņemiet tos vietnē BrownDogGadgets.com. Un, kā mēs esam vairākkārt teikuši, šis ir atvērtā koda projekts, tāpēc jūtieties brīvi izmantot savas detaļas un materiālus, cik vēlaties.