Gjurmues diellor DIY: 27 hapa (me fotografi)

2025 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2025-01-23 15:10

Prezantimi

Ne synojmë t'i prezantojmë studentët e rinj me inxhinierinë dhe t'i mësojmë ata rreth energjisë diellore; duke i bërë ata të ndërtojnë një Helios si pjesë të kurrikulës së tyre. Ka një përpjekje në inxhinieri për të shtyrë prodhimin e energjisë larg përdorimit të lëndëve djegëse fosile dhe drejt alternativave më të gjelbra. Një opsion për energjinë më të gjelbër është përdorimi i një pajisjeje të quajtur heliostat, e cila përdor një pasqyrë për të drejtuar dritën e diellit mbi një objektiv gjatë gjithë ditës. Një pajisje e tillë mund të përdoret për shumë aplikime, nga përqendrimi i energjisë diellore në rezervuarin e nxehtësisë të një termocentrali deri tek zonat ndriçuese që janë të bllokuara nga dielli.

Përveç numrit të përdorimeve të kësaj teknologjie, ekziston gjithashtu një gamë e larmishme e strukturave që janë krijuar për të mundësuar gjurmimin diellor. Struktura fizike e modelit të Helios, si me modelet e tjera të heliostatit, funksionon për të montuar një pasqyrë në dy akse të kontrollueshme. Mekanizmi do të gjurmojë diellin duke përdorur një program për të llogaritur vendndodhjen e yllit në qiell të menduar atë ditë, bazuar në pozicionin global të Helios. Një mikrokontrollues Arduino do të përdoret për të drejtuar programin dhe kontrolluar dy servo motorët.

Konsideratat e Dizajnit

Për të siguruar që ky projekt të shpërndahet gjerësisht, u bënë përpjekje të konsiderueshme në hartimin e Helios që do të ndërtohej me mjete të zakonshme dhe materiale të lira. Zgjedhja e parë e dizajnit ishte ndërtimi i trupit pothuajse tërësisht nga thelbi i shkumës, i cili është i ngurtë, i përballueshëm, i lehtë për tu blerë dhe i lehtë për tu prerë. Gjithashtu, për forcën dhe ngurtësinë maksimale, u mor kujdes për të projektuar trupin në mënyrë që të gjitha pjesët e shkumës të jenë ose në tension ose në ngjeshje. Kjo është bërë për të përfituar nga forca e bërthamës së shkumës në tension dhe ngjeshje, dhe sepse ngjitësi që është përdorur është më efektiv në mbështetjen e një ngarkese në tension sesa në përkulje. Për më tepër, boshti që është ngjitur në pasqyrë fuqizohet përmes një rripi kohor, i cili lejon një gabim të vogël të shtrirjes midis motorit dhe pasqyrës, motorët servo janë të saktë deri në 1 shkallë dhe platforma funksionon në burimin e hapur Arduino platformë. Këto zgjedhje të projektimit, së bashku me disa konsiderata të tjera, e bëjnë modelin e paraqitur një mjet arsimor të qëndrueshëm dhe të përballueshëm.

Premtimi ynë me burim të hapur

Qëllimi i Helios është të promovojë arsimin inxhinierik. Meqenëse ky është fokusi ynë kryesor, puna jonë është e licencuar sipas licencës GNU FDL. Përdoruesit kanë të drejta të plota për të riprodhuar dhe përmirësuar atë që kemi bërë, për sa kohë që ata vazhdojnë ta bëjnë këtë nën të njëjtën licencë. Shpresojmë që përdoruesit të përmirësojnë modelin dhe të vazhdojnë të evoluojnë Helios në një mjet mësimi më efektiv.

Epilog Challenge VIAn Epilog Zing 16 Laser do të më lejojë të përfundoj projekte me cilësi më të lartë, dhe të rris sasinë e ndikimit që kam me to. Të ndërtoj gjëra interesante në shkallë të gjerë, dhe të bëj më mirë në mënyrë më efektive në përgjithësi. Një Laser Epliog gjithashtu do të më lejojë të ndërtoj gjëra më interesante dhe të shkruaj udhëzime më interesante, të tilla si ky për një kajak që e rinovova. Qëllimi im i ardhshëm është të ndërtoj një kajak nga kompensatë e prerë me lazer, e cila është e përforcuar me fibra karboni ose fibra qelqi, si dhe një dërrasë sërfi kartoni e mbështjellë me fibra strukturore.

Unë gjithashtu kam hyrë në këtë udhëzues në konkurset Tech and Teach It. Nëse ju pëlqeu ky postim, ju lutemi votoni!

Hapi 1: Tabela e Përmbajtjes

Përmbajtja:

• Hyrje: Gjurmuesi diellor DIY
• Përmbajtja
• Mjetet dhe Fatura e Materialeve
• Hapi 1-16 Asambleja e harduerit
• Hapi 17-22 Asambleja Elektronike
• Lidhjet e Blerjes
• Punimet e Cituara
• Faleminderit per mbeshtetjen!!!

Hapi 2: Mjetet dhe Fatura e Materialeve

Të gjitha këto mjete mund të blihen në dyqanet lokale ose në lidhjet në seksionin e referencës. Kostoja totale e këtyre materialeve është afërsisht $ 80, nëse të gjitha blihen online në lidhjet e dhëna.

BOM

• Stërvitje me energji elektrike
• Bits stërvitje (.1258 ",.18", dhe.5 "Diametri)
• Set kaçavidash
• Buzë e drejtë
• Prerës kuti
• Mbërthyes të mëdhenj
• 2 fletë bërthamë shkumë (20 "X 30", thick.2inç të trasha)
• Shufra me diametër 9.5”e gjatë 1/2”
• Arrë katrore (7/16 "-14 Madhësia e fillit, 3/8" e trashë)
• Servo Vigor VS-2A (39.2g/5kg/0.17 sek.)
• Kasetë
• Pulleys të rripit të kohës (2), 1”OD
• Rondele
• Ngjitës Krazy
• Rripi i kohës 10"
• Modele (skedarët e bashkangjitur)
• Fletë akrilike e pasqyruar (6 "X 6")
• Xhel ngjitës Krazy
• 8 vida makine (4-40, 25 mm e gjatë)
• 8 arra (4-40)
• Thonj të gjatë 1.5"
• Kit Starter për Arduino Uno
• Moduli i orës në kohë reale
• Furnizues me energji i përshtatësit të murit (5VDC 1A)
• Bateri 9V
• 3.3 Rezistencë KOhm (2)

Hapi 3:

Shtypni modelet në skedarin e bashkangjitur.

Shënim: Këto duhet të shtypen në shkallë të plotë. Krahasoni printimet me PDF, për të siguruar që printeri juaj nuk e ka ndryshuar shkallën.

Hapi 4:

Sigurojini shabllonet në tabelën e posterit siç tregohet në Figurën 1 dhe, duke përdorur linjat qendrore si udhëzues, shponi vrimat.18 inç dhe.5 inç.

Shënim: Shponi së pari vrimat.5 inç me stërvitjen.18 inç për saktësi më të madhe.

Hapi 5:

Me një prestar të mprehtë të kutisë, prerë përbërësit individualë.

Shënim: Pritini thelbin e shkumës me kalime të shumta të prestarit të kutisë, kjo do të rezultojë në një prerje shumë më të pastër. Mos u përpiqni të shkurtoni të gjithë fletën me një kalim.

Hapi 6:

Ngjitni prerjet që përputhen së bashku siç tregohet në Figurën 2, duke përdorur super zam. Ju duhet të jeni në gjendje të shikoni ndërprerjet dhe të shihni që të gjitha vrimat janë të përafruara, baza e pjesëve 1 dhe 2 duhet të jetë e sheshtë dhe një model në pjesën 3 duhet të jetë përballë.

Shënim: Pasi të keni aplikuar zam në një sipërfaqe, bashkoni pjesët dhe shtypini ato së bashku për 30 sekonda. Pastaj, lëreni ngjitësin të fiksohet për pesë minuta.

Hapi 7:

Duke përdorur xhelin super ngjitës, ngjitni pjesët 1, 2 dhe 3 së bashku siç tregohet në Figurën 3. Sigurohuni që pjesët të jenë të vendosura në mënyrë që vrimat me diametër.5”të jenë më afër pjesës së bazës që është etiketuar e shkurtër, gjithashtu sigurohuni që shablloni në bazë është i kthyer poshtë/jashtë. Lëreni ngjitësin të fiksohet për pesë minuta. Pasi zamja të jetë fiksuar, futni 3 gozhdë përmes bazës dhe në secilën prej shtyllave për mbështetje të shtuar.

Hapi 8:

Pritini shtresën e sipërme të të dy trarëve kryq dhe futini ato në Helios siç tregohet në Figurën 4. Aplikoni xhel super ngjitës në nyjet midis trarëve të kryqëzuar dhe mureve të Helios, dhe sipërfaqja e ndarë midis dy trarëve kryq, siç tregohet në blu Lëreni ngjitësin të fiksohet për pesë minuta.

Hapi 9:

Vendosni një copë kasetë përgjatë prerjeve, siç tregohet në Figurën 5.

Hapi 10:

Ngjiteni ndarësin në bazë, duke e veshur atë me shabllonin siç tregohet në Figurën 6, dhe lejoni që zam të fiksohet për pesë minuta.

Hapi 11:

Vendoseni bririn më të madh të servo mbi bazën e poshtme dhe sigurojeni atë me super ngjitës, siç tregohet në Figurën 7. Lëreni ngjitësin të fiksohet për pesë minuta.

Hapi 12:

Nxirrni një nga rrotullat e rripit të kohës në një vrimë me diametër.5 "duke përdorur stërvitjen.5 inç dhe kontrolloni që të përshtatet në boshtin me diametër.5". Ajo ose duhet të shtypë ose të ketë një hendek aq të vogël sa të mbushet me super ngjitës. Nëse vrima e shpuar është shumë e vogël, lyeni me dorë diametrin e jashtëm të boshtit.

Hapi 13:

Nxirrni me kujdes dy arra katrore në vrima me diametër.5 dhe kontrolloni që ato të përshtaten mirë në bosht.

Shënim: Mbërtheni arrë në një sipërfaqe sakrifikuese, me një palë kapëse vese dhe rritni gradualisht diametrin e vrimës me copa të shumta derisa të mbetet një vrimë me diametër.5 . Mos harroni të futni stërvitjen në arrë ngadalë.

Hapi 14:

Bashkangjitni një bri servo në rrotullën e rripit të kohës siç tregohet këtu, duke qenë të kujdesshëm për të përqëndruar boshtin e boshtit të servo me rrotullën, siç tregohet në Figurën 8.

Hapi 15:

Mblidhni boshtin dhe servon, pa zam, dhe rreshtoni dy rrotullat e rripit të kohës siç tregohet në Figurën 9. Disa nga shufrat duhet të ekspozohen nga muri përballë rrotullës.

Shënim: Vidhoseni servon në drejtues, duke pasur kujdes që të mos i vidhosni vidhat në thelbin e shkumës dhe vidhoseni bririn e servo -së në servo. Ju mund të përdorni super ngjitës në vend të vidhave, megjithatë nuk do të jeni në gjendje ta çmontoni me lehtësi njësinë.

Hapi 16:

Pasi rrotulla e boshtit të jetë e lidhur me rrotullën e servo -së, rrëshqisni grupin e brendshëm të rondeleve kundër secilit mur dhe ngjitini ato në bosht duke përdorur xhel super -ngjitës. Ata do të mbajnë boshtin nga rrëshqitja jashtë shtrirjes. Gjithashtu, ngjitni rrotullën në bosht duke përdorur super zam. Lëreni ngjitësin të fiksohet për pesë minuta.

Hapi 17:

Shkurtoni rripin e kohës në gjatësinë e duhur, rreth 7.2 inç, dhe përdorni xhel super ngjitës për të bërë një lak që lidh rrotullën e boshtit me rrotullën e servo, siç shihet në Figurën 10. Së pari, mbështilleni rripin rreth të dy rrotullave dhe nxirrni i plogët Tani, prerë rripin menjëherë pas dhëmbëve në të dy skajet, skajet e rripit për të arritur vetëm njëri -tjetrin. Tani prerë rreth.5 rrip nga pjesa që sapo keni hequr. Së fundi, bashkojini të dy skajet dhe ngjitini me këtë gjatësi shtesë të rripit, imazhi 2. Pasi të jetë tharë zam, vendoseni rripin rreth rrotullave. Duhet të jetë një përshtatje aq e fortë saqë do t'ju duhet të hiqni rrotullën nga servo për të vendosur rripin. Nëse përshtatet, vendoseni anash për më vonë.

Hapi 18:

Ngjiteni modelin e pasqyrës në pjesën e pasme të pasqyrës, ose vizatoni vijën qendrore me dorë. Pastaj, duke përdorur vijën si udhëzues, ngjitni arrat katrore në pasqyrë me xhel super ngjitës. Sigurohuni që pasqyra të jetë në gjendje të rrotullohet 180 gradë nga drejtimi lart drejtuar drejt poshtë, pa ndërhyrë në asgjë, dhe pastaj ngjitni arrat katrore në bosht me xhel super ngjitës.

Shënim: Skaji i poshtëm i rondeleve katrore duhet të jetë i rreshtuar me vijën e pikëzuar në shabllon.

Hapi 19:

Instaloni servo -n përfundimtare, sigurojeni bazën e poshtme në servo -n përfundimtare me një vidë përmes bririt të servo -s dhe vendosni rripin e kohës mbi rrotullat për të përfunduar Helios.

Shënim: Pasi të keni kuptuar se si funksionojnë elektronika dhe softueri, duke lexuar më poshtë, mund të rregulloni Helios tuaj për të rritur saktësinë e tij.

Hapi 20:

Lidhni servot siç tregohet, duke e lënë energjinë të shkëputur nga priza DC. (Figura 12)

Shënim: Lidhni baterinë 9 volt drejtpërdrejt me Arduino përmes prizës në tabelë dhe lidheni Arduino me kompjuterin tuaj përmes portës USB të tij. MOS e lidhni baterinë 9 volt me tabelën e prototipit, pasi kjo mund të dëmtojë orën tuaj në kohë reale.

Hapi 21:

Shkarkoni dhe instaloni Arduino Version 1.0.2 nga këtu.

Shënim: Ky shkarkim përfshin kodin e kontrollit Helios dhe të gjitha bibliotekat që do t'ju nevojiten për ta ekzekutuar atë. Për ta instaluar, shkarkoni dosjen dhe e hapni atë. Programi Arduino shkon direkt nga drejtoria e tij, nuk kërkohet instalim formal. Për udhëzimet dhe udhëzimet e përgjithshme të instalimit se si të instaloni drejtuesit për Arduino tuaj, drejtohuni këtu.

Hapi 22:

Drejtoni Skicën Blink Arduino bazuar në udhëzimet këtu. Pasi ta merrni këtë skicë të shkurtër në punë, mund të jeni të sigurt që e keni lidhur siç duhet Arduino -n tuaj me kompjuterin tuaj.

Hapi 23:

Hapni programin e kontrollit (ArduinoCode> Helios_2013) për të vendosur kohën dhe vendndodhjen e Heliostat dhe për të ngarkuar programin në Arduino.

1) Zgjidhni nëse doni që Helios të veprojë si një panel diellor dhe të gjurmojë diellin (vendosni ndryshoren heliostat = 0) ose një heliostat (vendosni variablin heliostat = 1)

a Shënim: Ne ju sugjerojmë që ta provoni si panel diellor për t'u siguruar që ai lëviz ashtu siç prisni. Nëse një nga boshtet duket të jetë jashtë, atëherë mund të keni vënë një nga servos prapa.

2) Kthejeni butësisht Helios në drejtim të akrepave të orës gjatë gjithë rrugës. Pastaj drejtojeni të gjithë makinën në lindje.

3) Shkruani koordinatat e vendndodhjes tuaj.

a Gjeni koordinatat e një vendndodhjeje duke kërkuar Google në adresën. Tjetra, klikoni me të djathtën mbi vendndodhjen dhe zgjidhni "Çfarë ka këtu?". Koordinatat do të shfaqen në kutinë e kërkimit, me gjerësinë dhe gjatësinë.

b Ndryshoni vlerat e paracaktuar të gjerësisë dhe gjatësisë në program në vlerat e gjerësisë dhe gjatësisë së Helios.

4) Nëse zgjidhni të përdorni Helios si një panel diellor, atëherë kaloni këtë hap. Nëse zgjidhni të përdorni Helios si një heliostat, atëherë futni lartësinë dhe këndin e azimuthit të objektivit të Helios. Sistemi koordinativ është përcaktuar në Figurën 15.

5) Për të vendosur orën e kohës reale, përcaktoni kohën aktuale në UTC dhe zëvendësoni ndryshoret përkatëse me këto vlera, në kohën ushtarake. Pastaj fshini "//" aty ku tregohet, ngarkoni skicën dhe zëvendësoni "//" (Shemb. 6:30 pasdite EST është ora 10:30 pasdite UTC. Në program kjo do të dukej si orë = 22, minutë = 30, dhe e dyta = 0)

a Pasi të jetë vendosur ora, shkëputni servot nga priza dhe ekzekutoni kodin në modalitetin "panel diellor" (heliostat = 0). Verifikoni këndet e llogaritura të gjurmuesit diellor me diçka si llogaritësi i pozicionit diellor nga sunearthtools.com (https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php). "DAzimuth" është këndi Azimuth i diellit siç parashikohet nga Helios dhe "dElevation" është këndi i ngritjes /lartësisë së diellit. Parashikimet e Helios dhe faqes së internetit duhet të bien dakord brenda rreth pesë gradë. Çdo mospërputhje brenda këtij diapazoni është pasi koha e ngarkuar të jetë jashtë për disa minuta dhe do të shkaktonte një ndryshim të padukshëm në sjelljen e Helios.

b Pasi parashikimi i Helios për vendndodhjen e diellit është i saktë, atëherë zëvendësoni "//" për të komentuar kodin që vendos orën. Ora në kohë reale duhet të vendoset vetëm një herë, kështu që nuk do të duhet të përditësohet ndërsa ngarkoni skica të reja ose ndryshoni objektivat.

6) Hiqeni USB -në dhe fuqinë nga Arduino dhe lidhni përsëri servo motorët.

Hapi 24:

Nëse Helios është mbledhur saktë, atëherë ai duhet të drejtohet drejt objektivit që ju komandoni dhe ta mbani reflektimin e diellit të palëvizshëm atje kur fuqia të aplikohet edhe një herë në Arduino. Helios do të korrigjojë pasqyrimin e diellit në çdo shkallë. Kjo do të thotë që referenca e diellit do të zhvendoset derisa dielli të ketë lëvizur një shkallë, në këtë pikë Helios do të lëvizë për të korrigjuar reflektimin. Pasi të keni kuptuar se si funksionon programi, mund të dëshironi të luani me variablat "offset_Elv" (Elevation) dhe "offset_Az" (Azimuth) për të kompensuar çdo gabim të montimit. Këto variabla kontrollojnë orientimin e sistemit koordinativ të Helios.

Hapi 25: Blerja e lidhjeve

Foamcore: https://www.amazon.com/Elmers-Acid-Free-Boards-16-Inch-902015/dp/B003NS4HQY/ref=sr_1_4?s=office-products&ie=UTF8&qid=1340998492&sr=1-4&keywords shkumë+bërthamë

Shufra: https://www.mcmaster.com/#cast-acrylic/=i6zw7m (Numri i Pjesës: 8528K32)

Prerës kuti:

Servo:

Shirit: https://www.amazon.com/Henkel-00-20843-4-Inch---500-Inch-Invisible/dp/B000NHZ3IY/ref=sr_1_1?s=hi&ie=UTF8&qid=1340619520&sr=1-1&keywords= i padukshëm+kasetë

Modelet: Shtypni faqet në fund të këtij dokumenti. Letra mund të blihet në internet në:

Arrë katrore: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-square-nuts/=hflvij (Numri i Pjesës: 98694A125)

Super ngjitës:

Xhel super ngjitës: https://www.amazon.com/Krazy-Glue-KG86648R-Instant-0-07-Ounce/dp/B000H5SFNW/ref=sr_1_4?ie=UTF8&qid=1340863003&sr=8-4&keywords=all+purpose+ i menjëhershëm+krazy+zam

Edge Drejt:

Stërvitja e energjisë:

Vida: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-fasteners/=mumsm1 (Numri i Pjesës: 90272A115)

Arra: https://www.mcmaster.com/#hex-nuts/=mums50 (Numri i Pjesës: 90480A005)

Pasqyrë: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3571/=i705h8 (Numri i Pjesës: 1518T18)

Set kaçavidash:

2 Pulleys të rripit të kohës: https://sdp-si.com/eStore/Direct.asp?GroupID=218 (Numri i Pjesës: A 6M16-040DF25)

Rripi i kohës: https://www.mcmaster.com/#timing-belts/=i723l2 (Numri i Pjesës: 7887K82)

Stërvitjet:

Rondele: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3226/=hzc366 (Numri i Pjesës: 95630A246)

Mbërthime të mëdha:

Thonjtë: https://www.mcmaster.com/#standard-nails/=i708x6 (Numri i Pjesës: 97850A228)

Arduino Kit:

Moduli i orës në kohë reale:

Furnizimi me energji:

Bateria:

Rezistentët:

Hapi 26: Punimet e Cituara

4 fotografi (2112, 07 07). Navigim me busull 3d. Marrë më 6 qershor 2013, nga 4 fotografi:

Commons, C. (2010, 1 janar). Moduli i orës në kohë reale. Marrë më 28 maj 2013, nga Sparkfun:

Commons, C. (2011, 1 janar). Përshtatës Jack fuçi DC - I pajtueshëm me tabelën e bukës. Marrë më 28 maj 2013, nga Sparkfun:

Commons, C. (2013, 16 maj). Biblioteka Ethernet. Marrë më 28 maj 2013, nga Arduino:

ElmarM. (2013, 24 Mars). Kukull e përhumbur. Marrë më 28 maj 2013, nga udhëzimet: https://www.instructables.com/id/Now-the-fun-part-create-a-creepy-story-to-go-wit/step17/Arduino-and-Breadboard -fillimi/

Gaze, M. (n.d.). HAPAT Marrë më 28 maj 2013, nga kennyviper:

sonlinehop. (2012, 1 janar). Rezistencë 2.2K Ohm. Marrë më 28 maj 2013, nga

Hapi 27: Faleminderit për Mbështetjen tuaj !!

Ne dëshirojmë të falënderojmë Aleksandër Mitsos, këshilltarin tonë mbështetës dhe të gjithë njerëzit që na mbështetën gjatë këtij projekti:

• Whitney Meriwether
• Benjamin Bangsberg
• Walter Bryan
• Radha Krishna Gorle
• Matthew Miller
• Katharina Wilkins
• Garratt Gallagher
• Rachel Nottelling
• Randall Heath
• Paul Shouemaker
• Bruce Bock
• Robert Davy
• Nick Bolitho
• Nick Bergeron
• Paul anglisht
• Aleksandër Mitsos
• Matt C.
• William Bryce
• Nilton Lessa
• Emerson Yearwood
• Jost Jahn
• Karl Men
• Nina
• Michael dhe Liz
• Walter Lickteig
• Andrew Heine
• Ramsland i pasur
• Bryan Miller
• Netia McCray
• Roberto Melendez

Vendi i dytë në konkursin e teknologjisë

Vrapues në Sfidën Epilog VI