Lego Suncatcher Deluxe

Christian Dam og Anders Grøn

Udseende

Der er bygget klodser op om motoren, som holder en aksel. Denne aksel er et mellemled mellem motorens drivaksel og selve det roterende gear som drejer solpanelet. Solpanelet er vinklet op til ca. 60 grader, og denne vinkel holdes fast.  Arduino’en og shield’et er pakket ind i et lille drivhus, så det er beskyttet. Det hele er monteret på en lille bundplade.

 

Overvejelser og opbygning

Grund-idéen er, at to LDR’s (Light Dependant Resistor) sidder på hver sin side af en skillevæg. Hvis den ene får mere sol end den anden, falder dens modstand. Dette vil få motoren til at rykke solpanelet, indtil de får lige meget sol igen. Den er lavet således at Arduino’en peger mod Nord, og panelet mod syd. Det vil da rotere med uret, altså fra øst til vest, henover den sydlige himmel.

Selve motoren er nemmest at sætte ordentligt fast hvis drivakslen ligger vandret. Dette skulle så omdannes til rotation om en lodret akse. Geringen på robotten er 12/56, for at sætte hastigheden ned og momentet op. På motoren sidder et lille tandhjul, og på mellem-akslen er der placeret et større tandhjul, som er sammenkoblet med det lille. Foran det store tandhjul er der placeret et mellemstørrelse tandhjul, som griber fat i platformen hvor på sensorerne er placeret, som får den til at rotere.

 

Problemer

Lego-delen har ændre form mange gange. Især var det vanskeligt at få bygget den rigtige afstand mellem tandhjulene. Der var mange konstruktioner som skulle testes før der blev fundet en stabil løsning. Selve “solfangerpanelet” er et breadboard, så vi kunne sætte de to LDR  fast uden at skulle lodde.

Mht. hardware delen var der ikke de store problemer. Så snart systemet var sat rigtigt op, virkede det som det skulle.

 

Hardware

Det er en relativ simpel opstilling:

D/C motoren er sat på Shield’ets A og B udgang. Pin 13 er sat til +5V, og så er der lavet en serieforbindelse med først en alm. modstand på 10k Ohm (R3), og så en LDR (R1 og R2), og så ned til ground. Mellem modstanden og LDR’en tages en analog spændingsmåling for begge serier, ned til hhv. analog input A1 og A2.

Opførsel og flowchart

Robotten er lavet til at kunne skelne mellem dag og nat. Om dagen følger den solen rundt, ved at den måler om der er mere lys på den ene sensor end den anden. når solen så er gået ned vil den køre tilbage til start positionen, og gå i “nat” mode. Her holder den øje med om der er sol nok; hvis der er sollys nok, går den i “dag” mode.

Kode

Ved hoved-loopet er sat et ”waypoint” som man kan kalde tilbage til, her kaldet ”start”.
Den læser V1, og den skal så være under et sætpoint (x) som man selv kan definere. Hvis V1 er større end x, giver den feedback til serial monitor, og så går iterationen tilbage til ”start” og kører forfra. Hvis der er lys nok, begynder den at sammenligne V1 og V2. Hvis V2 er større end V1, plus en lille buffer på 50 (ellers ville selv det mindste udsving sætte den i gang).
Hvis dette er opfyld, er der mere sol på panelets højre side, og motoren bliver sat i gang. Dette vil også resette counteren og give feedback om at motoren rykkes.
Hvis der ikke er forskel nok til at rykke motoren, tælles counteren én op. Dens værdi bliver så sammenlignet med et setpoint som man selv vælger; hvis den har oversteget dette, har robotten altså stået stille i noget tid, og det er antaget at være blevet nat. Dette vil aktivere en 180 graders rotation mod uret, så den går tilbage til udgangspunktet. Iterationen vil så rykke til waypointet ”start”, og robotten er nu i ”nat” mode, hvor den holder øje med om der er lys nok til at starte op igen.
Hvis tælleren ikke er høj nok, springer den til ”dag” waypointet, som får den til at sammenligne de to spændinger igen.

 

 

Konklusion

Det konkluderes at den robot som er blevet lavet, opfylder kravet til at kunne følge solen rundt for at få det optimal solfang døgnet rundt. Den er dog ikke sat til at køre vinkelret på solen i det lodrette plan, da det ville kræve en ekstra motor til at styre vinklingen af sensor panelet. I dette tilfælde er sensor panelet blevet fastgjort i en vinkel, så den vil derfor ikke kunne reguleres til hele tiden at være vandret på solen. Skulle den forbedres ville det være en ide, at give den en ekstra motor som kunne rykke sensor panelet op og ned, så den altid har den optimale vinkel til solen. De forskellige parametre skal også justeres så det passer, bl.a. delay og tælleren. Derudover skal det bestemmes præcist hvor meget lys der i gennemsnit kommer ved daggry, og hvilken spænding dette omsættes til. Det bør også overvejes hvordan skyer ville påvirke den.
En bedre løsning end blot at køre retur på en timer, ville være info om tid og dato, så den kunne starte ved daggry, uanset om der er skyer eller ej. Da ville den også kunne stoppe ved solnedgang. Det ville også være godt med positions feedback, så man kunne køre den tilbage til præcis det samme sted hver gang, i stedet for at håbe at den stiller sig rigtigt.

Leave a Reply