لوحة شمسية لتتبع الشمس باستخدام اردوينو

في هذه المقالة ، سنصنع لوحة شمسية لتتبع الشمس باستخدام Arduino ، حيث سنستخدم LDRs (المقاوم المعتمد على الضوء) لاستشعار الضوء ومحرك مؤازر لتدوير اللوحة الشمسية تلقائيًا في اتجاه ضوء الشمس. تتمثل ميزة هذا المشروع في أن الألواح الشمسية ستتبع دائمًا ضوء الشمس وستواجه الشمس دائمًا للحصول على الشحن طوال الوقت ويمكن أن توفر الإمداد بالطاقة القصوى. النموذج الأولي سهل البناء للغاية. ستجد أدناه وصفًا كاملاً لكيفية عمله وكيفية صنع النموذج الأولي.

المكونات المطلوبة لجهاز Arduino Solar Tracker:

فيما يلي المكون الذي يتطلب بناء نظام تتبع للطاقة الشمسية باستخدام Arduino ، يجب أن تكون معظم المكونات متاحة في متجرك المحلي.

• محرك سيرفو (SG90)
• لوحة شمسية
• اردوينو اونو
• LDR's X 2 (مقاوم يعتمد على الضوء)
• مقاومات 10 كيلو × 2
• البطارية (6 إلى 12 فولت)

كيف يعمل جهاز تعقب الطاقة الشمسية أحادي المحور؟

في هذا المشروع ، تعمل أجهزة LDR كأجهزة كشف الضوء. قبل الخوض في التفاصيل ، سيتعين علينا فهم كيفية عمل LDR. LDR (المقاوم المعتمد على الضوء) المعروف أيضًا باسم المقاوم للصور هو جهاز حساس للضوء. تنخفض مقاومته عندما يسقط الضوء عليه وهذا هو السبب في استخدامه بشكل متكرر في دائرة كاشف الضوء أو الظلام. تحقق من الدوائر المختلفة بناءً على LDR هنا.

يتم وضع اثنين من LDR على جانبي اللوحة الشمسية ويستخدم محرك سيرفو لتدوير اللوحة الشمسية. ستعمل المؤازرة على تحريك اللوحة الشمسية نحو LDR التي ستكون مقاومتها منخفضة ، مما يعني باتجاه LDR الذي يسقط عليه الضوء ، وبهذه الطريقة ستستمر في اتباع الضوء. وإذا كان هناك قدر من الضوء يسقط على كل من LDR ، فلن تدور المؤازرة. ستحاول المؤازرة تحريك اللوحة الشمسية في الموضع حيث سيكون لكل من LDR نفس المقاومة التي ستسقط فيها نفس كمية الضوء على كل من المقاومات وإذا تغيرت مقاومة أحد LDR ، فإنه يدور نحو مقاومة أقل LDR. تحقق من الفيديو التوضيحي في نهاية هذه المقالة.

كيفية بناء لوح شمسي دوار باستخدام Arduino:

لعمل النموذج الأولي ، يجب عليك اتباع الخطوات التالية:

الخطوة 1:

بادئ ذي بدء ، خذ قطعة صغيرة من الورق المقوى وقم بعمل ثقب في أحد طرفيه. سنقوم بإدخال المسمار فيه لإصلاحه باستخدام المؤازرة لاحقًا.

الخطوة 2:

الآن قم بإصلاح قطعتين صغيرتين من الورق المقوى مع بعضهما البعض على شكل V بمساعدة الغراء أو المسدس الساخن ووضع الألواح الشمسية عليها.

الخطوه 3:

ثم قم بإرفاق الجانب السفلي من الشكل V بالطرف الآخر من قطعة صغيرة من الورق المقوى صنعت فيها ثقبًا في الخطوة الأولى.

الخطوة الرابعة:

الآن أدخل المسمار في الفتحة التي قمت بإنشائها على لوحة البطاقة وأدخله من خلال الفتحة في المؤازرة. يأتي البرغي مع محرك سيرفو عند شرائه.

الخطوة الخامسة:

الآن ضع المؤازرة على قطعة أخرى من الورق المقوى. يجب أن يكون حجم الورق المقوى أكبر بما يكفي بحيث يمكنك وضع Arduino Uno ولوح التجارب وبطارية عليه.

الخطوة السادسة:

قم بتركيب LDRs على جانبي اللوحة الشمسية بمساعدة الغراء. تأكد من أنك قد قمت بلحام الأسلاك بأرجل LDR. سيكون عليك توصيلها بالمقاومات لاحقًا.

الخطوة السابعة:

الآن ضع Arduino والبطارية واللوح على الورق المقوى وقم بإجراء الاتصال كما هو موضح في مخطط الدائرة وقسم الشرح أدناه. النموذج النهائي مبين أدناه.

مخطط الدائرة وشرحها:

يظهر أدناه مخطط الدائرة الكاملة لمشروع اردوينو لتتبع الطاقة الشمسية. كما ترى ، فإن الدائرة بسيطة للغاية ويمكن بناؤها بسهولة بمساعدة لوحة توصيل صغيرة.

في Arduino Solar Panel Tracker ، يتم تشغيل Arduino بواسطة بطارية 9V ويتم تشغيل جميع الأجزاء الأخرى بواسطة Arduino. يتراوح جهد الإدخال الموصى به من Arduino من 7 إلى 12 فولت ، لكن يمكنك تشغيله في نطاق 6 إلى 20 فولت وهو الحد الأقصى. حاول تشغيله ضمن جهد الإدخال الموصى به. لذلك قم بتوصيل السلك الموجب للبطارية بـ Vin في Arduino والسلك السالب للبطارية بأرض Arduino.

بعد ذلك ، قم بتوصيل المؤازرة بـ Arduino. قم بتوصيل السلك الموجب من المؤازرة بـ 5V من Arduino والسلك الأرضي بأرض Arduino ثم قم بتوصيل سلك إشارة Servo بالدبوس الرقمي 9 من Arduino. سوف تساعد المؤازرة في تحريك الألواح الشمسية.

الآن قم بتوصيل LDRs بـ Arduino. قم بتوصيل أحد طرفي LDR بطرف واحد من المقاوم 10k وقم أيضًا بتوصيل هذه النهاية بـ A0 من Arduino وقم بتوصيل الطرف الآخر من هذا المقاوم بالأرض وتوصيل الطرف الآخر من LDR بـ 5V. وبالمثل ، قم بتوصيل أحد طرفي LDR الثاني بطرف واحد من المقاوم 10k الآخر وقم أيضًا بتوصيل هذا الطرف بـ A1 من Arduino وقم بتوصيل الطرف الآخر من هذا المقاوم بالأرض وتوصيل الطرف الآخر من LDR بـ 5V من اردوينو.

تعقب الطاقة الشمسية أحادي المحور باستخدام كود اردوينو:

الكود الخاص بتتبع الألواح الشمسية القائم على Arduino سهل وموضح جيدًا من خلال التعليقات. بادئ ذي بدء ، سوف نقوم بتضمين مكتبة لمحرك مؤازر. ثم سنقوم بتهيئة المتغير للموضع الأولي لمحرك المؤازرة. بعد ذلك ، سنقوم بتهيئة المتغيرات للقراءة من مستشعرات LDR و Servo.

#تضمن // بما في ذلك مكتبة محرك سيرفو sg90 ؛ // تهيئة متغير من أجل المؤازرة المسمى sg90 int initial_position = 90 ؛ // إعلان الموضع الأولي عند 90 int LDR1 = A0 ؛ // الدبوس الذي يتصل به LDR int LDR2 = A1 ؛ // الدبوس الذي يتصل به LDR خطأ int = 5 ؛ // تهيئة متغير الخطأ int servopin = 9 ؛

سيقرأ الأمر sg90.atach (servopin) سيرفو من دبوس 9 من Arduino. بعد ذلك ، قمنا بتعيين دبابيس LDR كدبابيس إدخال حتى نتمكن من قراءة القيم من المستشعرات وتحريك اللوحة الشمسية وفقًا لذلك. ثم قمنا بتعيين محرك سيرفو على 90 درجة وهو الموضع الأولي لجهاز السيرفو.

إعداد باطل () {sg90.attach (servopin) ؛ // يعلق المؤازرة على pin 9 pinMode (LDR1 ، INPUT) ؛ // صنع دبوس LDR كدخل pinMode (LDR2 ، INPUT) ؛ sg90.write (initial_position) ؛ // تحريك المؤازرة عند تأخير 90 درجة (2000) ؛ // إعطاء تأخير بمقدار ثانيتين}

ثم سنقرأ القيم من LDRs ونحفظ في R1 و R2. ثم سنحدث الفرق بين LDRs لتحريك المؤازرة وفقًا لذلك. إذا كان الفرق بينهما صفرًا ، فهذا يعني أن نفس كمية الضوء تسقط على كل من LDR لذا لن تتحرك اللوحة الشمسية. لقد استخدمنا متغيرًا اسمه خطأ وقيمته 5 ، فإن استخدام هذا المتغير هو أنه إذا كان الفرق بين LDRs سيكون أقل من 5 ، فلن يتحرك المؤازر. إذا لم نفعل ذلك ، فستستمر المؤازرة في الدوران. وإذا كان الفرق أكبر من قيمة الخطأ (5) ، فسيقوم المؤازر بتحريك اللوحة الشمسية في اتجاه LDR ، حيث يسقط الضوء. تحقق من الكود الكامل والفيديو التوضيحي أدناه.

int R1 = analogRead (LDR1) ؛ // قيمة القراءة من LDR 1 int R2 = analogRead (LDR2) ؛ // قيمة القراءة من LDR 2 int diff1 = abs (R1 - R2) ؛ // حساب الفرق بين int diff2 لـ LDR = القيمة المطلقة (R2 - R1) ؛ إذا ((فرق 1 <= خطأ) - (فرق 2 <= خطأ)) {// إذا كان الاختلاف تحت الخطأ ، فلا تفعل شيئًا} غير ذلك {إذا (R1> R2) {initial_position = --initial_position ؛ // حرك المؤازرة نحو 0 درجة} إذا (R1 <R2) {initial_position = ++ initial_position ؛ // حرك المؤازرة نحو 180 درجة}}

هذه هي الطريقة التي يمكنك بها بناء متعقب لوحة شمسية بسيط ، والذي سيتحرك تلقائيًا نحو الضوء مثل عباد الشمس. استخدمنا هنا الألواح الشمسية منخفضة الطاقة لتقليل الوزن ، إذا كنت تخطط لاستخدام طاقة عالية أو لوحة شمسية ثقيلة ، فأنت بحاجة إلى اختيار محرك سيرفو وفقًا لذلك.