Lavet af: Mickas Louis Jensen & Magnus Rømer

Ingen tilgængelig beskrivelse.

Hardware liste:

  • Arduino
  • Servo motor
  • 2 x LDR sensor
  • 2 x 10k ohm resistor
  • Pap
  • Ståltråd
  • Breadboard

Tanker bag om systemet

Vi fik til opgave at lave et system der kunne justere placeringen på en “solcelle” så den fulgte solens gang og dermed fik det bedste udbytte af den tilhørende “solcelle”. Da vi fik etableret at vi skulle bruge en meget lille servo motor der var inkluderet med vores arduino start-kit, vidste vi med det samme at vores konstruktion var nødsaget til at være bygget af et let materiale. Vi tænkte straks at vi ville bruge en masse af det pap vi fik tilsendt med alt vores andet grej og bruge dette som et stativ til vore solcelle.

Første design

Vi delte derfor en Amazon kasse i halv og brugte den ene halvdel til at huse vores hardware og toppen af kassen som før var låg kunne bruges som en “vippe” vi kunne have solcellen på som derefter kunne vippes efter hvor solen er ved hjælp af servomotoren. Til denne konstruktion havde vi så tilføjet en lyssensor på toppen af låget og en lyssensor i bunden. Motoren var placeret i bunden af papkassen som dertil havde en ståltråd hængende fast. Denne ståltråd hev fast i toppen af lågen og dermed lukkede kassen og solcellen lå på en fin vippe der kunne følge solen. 

Efter opbygningen af denne opstilling fandt vi ud af at det ikke var muligt for servomotoren at lukke lågen helt, dette gjorde løsningen ufuldstændig. Vi blev derfor nød til at revurdere vores opbygning og måtte tilbage til start.

Billede 1: Første design
Link til video af første design: https://drive.google.com/file/d/1KeQjxiLJk5gh0b5XvZKkqBTiuQORfDEm/view?usp=sharing

Andet design

Dette design har et stykke pap sat fast til servomotoren som så drejer sig efter hvor solen er. Der er en sensor på hver side som kan måle lysstyrken og signalere servomotoren om hvilken retning der skal drejes. Grundlaget for dette design var at vi gerne ville fjerne så meget eksternt støj som vi kunne, og kun fokusere på kernen af hvad vi gerne ville opnå, hvilket er at få skabt et apparat der kan hjælpe en solcelle med at følge solen. LDR sensorene er placeret yderst på hver side for at sensorene opfanger to forskellige værdier. Da vores “solcelle” hurtigt kom til at veje mere end vores servomotor var vi nødsaget til at tænke hurtigt og stripse motoren fast til noget stabilt.

Billede 2: Andet design
Link til video af andet design: https://drive.google.com/file/d/1At6guPZ_mfCPU2VSLg_9chXMeuZMeRI3/view?usp=sharing

Problemer med design

Vi havde en del problemer med at få designet noget der reelt kunne følge solen, men da vi skruede det helt ned til det aller mest basiske blev det muligt for os at finde en løsning. Vi havde dog en del problemer med holdbarheden af vores konstruktion og kan derfor ikke anbefale at man benytter den udendørs.

Hardware sammensætning

Hardwaren har vi designet ved hjælp af TinkerCad, dette blev program blev brugt da det gjorde det nemmere at arbejde på afstand og gøre det klart for andre medlemmer i gruppen hvad ens tanker er uden man behøver at hive alle ledninger frem og begynde at bygge. Vi kom frem til et endeligt simpelt design som kan ses forneden.

Billede 3: Diagramtegning af hardwaren tegnet med TikerCad

Vi har tilføjet lavet et flowchart over de stadier vores system gennemgår. Når systemet bliver tændt nulstiller servomotoren sig selv, dernæst begynder programmet at tjekke lysdifferencen mellem de to LDR sensorer. Hvis den er over 10 justere “solcellen” sig. Hvis den ikke er over 10 bibeholder den sin position. Vi har også tilføjet et delay på et minut før den igen tjekker lys differencen. Dette er gjort da det ikke er nødvendigt at tjekke om solen har rykket sig hver nano sekund. Hvert minut er også ret hurtigt, men dette gjorde det muligt for os at samle nogle flere test tal. Det gjorde det også nemmere for os at se visuelt om vi havde gjort det rigtigt.

Vi havde også tænkt hvad vi ville gøre med systemet når solen den går ned, dette problem går i sig selv da vores system ikke bevæger sig hvis der ikke er nogen sol at justere sig efter. Den venter bare indtil der er en sol difference den kan finde.

Billede 4: Flowchart af systemets stadier

Kodning

Billede 5: koden til vores system

Vi har lidt forskellige variabler i vores kode som vi i dette afsnit vil gennemgå:

  • Først har vi startServo denne sørge for at motoren starter i den rigtige position før den begynder at samle data fra de to LDR sensorer.
  • Dernæst har vi eVal og wVal disse variabler er til at samle data fra de to LDR sensorer. Denne værdi kan derefter bruges til forskellige funktioner i vores system.
  • Herefter kommer diff som samler forskellen mellem de to LDR sensorers værdier, hvis forskellen er tilstrækelig høj signalere den til motoren at den skal skifte position. Det er vigtigt vi har denne værdi så motoren ikke rykker sig konstant.
  • checkVal1 og 2 er den værdi som vi har valgt skal være grænsen for hvornår motoren skal reagere og begynde at bevæge sig efter hvor der er mest sollys.
  • sunVal dette er værdien vi har målt til at være den værdi LDR sensoren minimum skal registrere for at der er sol på himlen.

Kodningen gik generelt fint, og det var ikke her vi fandt de store problemer. Vi troede engang at det var koden den var gal med, men det viste sig at være hardware fejl på to af vores servomotore.

Graf

Vi forsøgte os med at udøve en reallife test af vores system. Dette resulterede desværre i at vi fandt en fejl, vores LDR sensorer var ikke langt nok fra hinanden så derfor rykkede vores solcelle sig ikke i de ~9 timer den havde været tændt. Tilmed skal det tilføjes at lejligheden hvor systemet blev testet har kun vinduer mod den vestlige side og vi testede om morgenen så der var heller ikke meget sol at hente der. Halvvejs inde i testen opdagede vi også at vinduet var dækket af et halvtag, det havde ikke nogen effekt på testen da vores fejl med sensorene stadig var et problem.

Billede 6: Resultat af reallife test (test startet 6:47, test sluttet 15:34.
Billede 7: Billede af lejligheden der blev testet i oppefra. Rød cirkel markere lejligheden.

Konklusion

I det sterile test miljø hvor vi selv står med lyskilden virkede vores system efter kravspecifikationerne, dog efter test i et virkeligt scenarie viste der sig at være nogle designfejl der påvirkede det endelige resultat i forhold til at følge solen, da sensorerne sidder for tæt og dermed kommer forskellen mellem de to til at være for lille til at den vil ændre vinkel. I forhold til en virkelig skala af modellen ville dette dog ikke være et problem, da så ville afstanden være lang nok til at der ville komme en betydelig forskel på de to sensorer. En mulig løsning til vores model skala, ville dog være at sætte et stykke pap imellem de to sensorer for at skabe skygge, der tvinger den til at ændre til den rigtige vinkel for at få det mest optimale udbytte af solen.

Leave a Reply