SolarMaster 5000

Lavet af:
Frederik Bøttger-Roth – frboe17@student.sdu.dk
Marcus Lomstein Jensen – marcj18@student.sdu.dk

I denne portfølge opgave har vi fået til opgave at lave en solar tracker. Dette indebære en plade vinklet imod solen som kan rotere horisontalt med solen. Dette vil så betyde at den kan følge solens retning når den bevæger sig over himmelen. Vi har valgt at kalde denne konstruktion for SolarMaster 5000.

Overvejelser

De første tanker ved opbygningen var at der på en eller anden måde skulle være en motor der skulle dreje en plade, som repræsentere solcelle panelet, så panelet vender mod solen. 

Robotten består af en servo der håndtere bevægelsen af panelet, samt to LDR-modstande placeret i venstre og højre side af panelet. Når den venstre LDR-modstand får mindre sol end den højre LDR, rotere panelet sig imod højre. Dette må nemlig så indebære at solen er stærkere på højre siden af panelet, hvilket så igen medføre at solen er på højre side. 

Selve opbygningen er lavet i Lego. Dette var bestemt fra starten af da Lego er yderst nemt at prototype i og koblingen af vores motor til de forskellige tandhjul og aksler var relativt nemt i forhold til at bygge konstruktionen af pap. Derudover kunne motoren også nemt påsættes konstruktionen ide jeg vinklede rotationen 90 grader. Servoen kunne således places liggende og nemt sættes fast. 

Valg af motor

Motoren der styre sol trackeren blev valgt til at være en servo. Ikke nok med at der er et let tilgængeligt bibliotek til Arduinos der kan sætte en op, men det var også ligetil at montere servoen til et Lego tandhjul som beskrevet ovenover.  De medførte plastic forbindelser passede perfekt. 

LDR-modstand

Uden to LDR-modstande ville vores solar tracker ikke kunne tracke solen. En LDR-modstand reagere på lys og af den grund giver mere eller mindre modstand til kredsløbet afhængig af lysstyrke. Jo mere lys der kommer, kommer der mindre modstand. 

For at kunne finjustere det information vores arduino modtager fra har vi lavet en spændings fordeler i kredsløbet og fandt ud af at 5000 ohm passede godt til vores opbygning

Problemer under opbygning

Opbygningen af SolarMaster5000 har været henholdsvis problemfrit. Anvendelsen af lego gjorde det nemt at sætte en hurtigt prototype op og teste forskellige setups hen ad vejen. Det eneste problem var om afskærmning var nødvendigt i vores opbygning da vi har vores LDR-modstande langt væk fra hinanden. 

SolarMaster5000 virkede upåklageligt uden afskærmning med en lommelygte, men der kom problemer når den skulle reagere på solen. Vi fandt ud at uden afskærmning, ville den ikke reagere på små lysændringer, så det blev konkluderet at en afskærmning var nødvendigt til det færdige produkt. 

Hardware

Herunder kan i se en diagram tegning over systemet, hvor test LED dioder er fjernet for letlæselighed. 

Herunder kan i se et billede af det færdige projekt.

Opførsel og Software

Herunder har vi et flowchart over SolarMaster5000’s under normal drift. 

Implementering i kode

Koden fungere således at vi har vores setup() – og loop()-metode. Vores setup() sætter vores output og input pins op som der er blevet defined før i koden. 

Nede i loop()-metoden håndtere den kernen af opførelsen. Vi checker om den absolute værdi af den højre og venstre LDR værdi trukket fra hinanden er større end vores threshold. Hvis det er sandt så ville det således betyde at en af LDR-modstandene har en højere værdi end den anden. Hvilken LDR-modstand det drejer sig om bliver så tjekket og afhængig af hvilken LDR-modstand det er, rotere panelet sig enten med eller mod uret. 

Herunder har vi en graf over servo rotations graden og LDR values over 2 timer

Der er nogle hop i grafen i løbet af processen. Test miljøet var ikke optimalt så justering af solar trackeren var nødvendigt i løbet af testing perioden. Nedturen til sidst repræsentere solar trackeren der går tilbage til start positionen da solen ikke længere skinnede ind på solcellen. 

Overordnet kan man do se at over tid så stiger servoens rotation, hvilket betyder at den bevæger sig i mod solen.

Konklusion

Vi har løst opgaven som beskrevet. Vi har fået opbygget en solar tracker der følger solen og rotere tilbage til startposition når lyskilden forsvinder.

Hvis der skulle laves nogle forbedringer så ville det være at tilføje en rotation på x-aksen så selve panelet også kan justere sig efter solens retning. Dette ville så ikke kræve to ekstra LDR-modstande.

Video Demo

Leave a Reply