简易太阳能双轴跟踪器的制作

第1步：为何选择太阳能跟踪器？

太阳能电池板无处不在。它们价格低廉，且易于使用。

由于太阳能集团购买和政府激励措施的激增，大多数人可能在他们的社区有几个更大规模的太阳能设施。在绝大多数这些设置中，太阳能电池板固定在建筑物的屋顶上，指向南45度（在北半球时）。固定太阳能装置是迄今为止最简单的为家庭或建筑供电的方式，因为需要很少的维护和保养。我们经常告诉联系我们的人，不为你家建造太阳能跟踪器更有成本效益，而只需在阵列中添加更多的太阳能电池板。

然而，最有效的收集能源的方法来自单个面板通过太阳能跟踪器。这允许太阳能电池板整天处于最佳位置，这使得能量产生增加超过20％。这种系统非常适用于没有大量平屋顶空间或太阳能不协调的建筑物或设施。

我们将演示一个在X轴和Y轴上移动的 Active Solar Tracker 。这种系统使用微控制器或精心设计的模拟电路和传感器，以使太阳能电池板保持在正确的位置。虽然这确实是一个非常光滑的演示，你可以在教室里使用手电筒炫耀，它也使用了很多电源，并有许多移动部件。

基于日期的跟踪器或预定跟踪器每天都会使用日期和时间信息来跟踪设置路径，因为太阳的移动是100％可预测的。一个这样的例子是Instructable用户pdaniel7的项目，它在一个新颖的设计中使用两个伺服系统来非常有效地跟踪太阳。此类设计的关键是确保软件设置为最适合您的确切位置。

人员跟踪器是由人员提供支持的。这可以是一个简单的事情，例如一个人每年几次改变太阳能电池板的角度，将面板放在一个旋转平台上，该平台连接到每天早上重置的加重滑轮。例如，我们所知道的当地农民在他的院子里有几个安装在PVC管道上的太阳能电池板。每个月他都略微改变了它们的位置和角度。它非常简单，有助于从系统中获得更多的能量。

第2步：升级到原始设计

我们的原始版本更关注物理力学，而不是关于电子学，这被证明是它最大的垮台。当我们开始重新设计这个项目时，我们决定将我们的布线从“电线束”方法改为简单的“即插即用”方法，因为我们的观众往往是学生。

我们做的第一件事是创建一个自定义的Arduino Shield来插入伺服器和传感器。最初的设计采用了通用的Arduino传感器护罩，适用于Servos，但对传感器效果不佳。我们的盾牌总体上并不特别，它是迄今为止最简单的设计方面。 （我们还将它用于我们需要插入简单传感器和伺服器的其他项目。）

为了保持传感器的位置，我们设计了一个非常简单的传感器支架，可以很容易地拧到木头。然后，一组引脚头允许我们使用母跳线将传感器PCB连接到屏蔽。对这种设置进行故障排除比我们原来的“电线束”或面包板要容易得多。

最后我们重新设计并将相当多的木材从四分之一英寸改为八英寸以减少重量。虽然我们从来没有任何关于人们对他们的9G伺服系统出现问题的报道，但他们的重量越轻越好。这也减少了我们的成本和运输重量，因为我们倾向于在国际上运送许多套件。

步骤3：需要的部件

要构建此项目，您将需要以下内容项目：

工具：

螺丝刀

计算机

激光切割机或CNC路由器，如果您自己裁剪零件

电子产品：

Arduino Uno

太阳能跟踪器屏蔽（引脚接头和10，000欧姆电阻器）

传感器支架PCB（引脚接头和光检测电阻器）

母对母跳线电缆

2 x 9G大小的金属齿轮伺服电机

硬件：

激光切割或CNC木制零件

4 x M3螺丝+长度约14-16mm的螺母

4 x尺寸2木螺丝1/4英寸长度或类似长度的M1螺钉

21 x 8-32长度为1/2英寸的螺钉

1 x 8-32（3/4英寸）

1 x 8-32螺钉长2.5英寸，可选螺母

24 x 8-32螺母

4 x橡胶脚

可选：

太阳能电池（我们使用6V 200mA）

LED电压表

将两者连接在一起的电线

这些部件大部分都很容易找到。如果您想制作自己的PCB，可以通过OSHPark.com或其他PCB服务来完成。确保你获得了他们提供的额外torc的金属齿轮9G伺服系统。

最后，我们确实制造和销售包含所有东西的套件。我们也只销售木制零件和电子产品，因为我们收到了很多选项要求。我们的套件已经焊接完毕，包括构建该项目所需的所有部件，并且我们提供客户支持。

Aaaaaaaaa在我们开始收到很多人们愤怒的怪异评论之前，这是一个100％的开源项目。您可以使用我们的指示自行制作。

步骤4：准备PCB

如果您正在使用我们的套件或部件两个PCB已经为您焊接。

如果你想得到自己的产品，你可以在我们的GitHub Repo上找到我们的PCB文件，然后使用OSHPark等服务来制作一些PCB。您还需要一些10，000欧姆的电阻器，引脚接头和光检测电阻器来填充电路板。

一般来说，通过空穴焊接非常容易。请务必使用末端带有适当尖端的烙铁。

屏蔽焊接：将伺服和传感器引脚接头朝上，Arduino连接接头朝下。

传感器焊接：光检测电阻正面朝上，引脚接头面朝下。

我们还设计了一块采用Arduino Nano的PCB，但未经测试。如果有人做了其中一个，我们很乐意看到它的实际效果！

第5步：准备木制部件

我们很幸运能够在我们的车间安装激光切割机和CNC路由器，这使得切割零件对我们来说非常容易。大多数人需要在当地的创客空间，大学或图书馆寻找机器。任何台式激光切割机或CNC路由器都能够处理我们正在使用的1/8英寸和1/4英寸木材。我们已经有几个学生团体用手工切割的泡沫板或纸板成功地建造了这个项目。

我们不建议使用的一件事是丙烯酸。它非常沉重和密集，可能会压倒两个舵机。

带有矢量线的PDF可以很容易地在我们的GitHub Repo上找到。将它们放入您首选的激光切割机软件，inkscape或其他绘图软件中。请注意，我们的文件中有CUT线和ETCHING线。

如果您想简化此项目，可以尝试取消控制太阳能电池平台的Y伺服，然后手动调整Y轴。这将把它变成一个非常漂亮的单轴跟踪器。

我们确实有很多要求激光切割木制部件。我们确实在我们的网站上将它们作为一个选项出售，并确保同时发送所有适当的螺钉。

步骤6：连接X伺服，腿和基座

注意：有很多方法把这个项目放在一起，你构建它的顺序并不重要。如果您想查看一些线条艺术风格的指示，您可以通过我们网站上的说明进行查看。

构建第一步时，将其中一个伺服系统连接到圆形伺服安装座。

使用伺服器附带的螺钉将其固定在木制件的底部。这是没有蚀刻的一面。

然后用一个8-32螺丝和螺母连接四个腿。不要将它们完全拧紧，留下一些摆动空间。

最后将四条腿连接到大型木质项目基座上，另外还有四个8-32螺丝和螺母。一旦他们确保拧紧圆形伺服安装座上的其他四个螺钉。

这也是将橡胶支脚放在Project Base木制底座上的好时机，因此螺钉不会划伤你的桌子。

步骤7：连接Y伺服并构建中心

使用上图构建中心部件。

使用随附的螺丝安装伺服器。使用木制件的哪一侧无关紧要，只需将伺服体指向内部即可。

接下来，松开连接两个长矩形件和两个长螺钉导件。

步骤8：附加伺服喇叭

注意：这是迄今为止这个构建中最烦人的部分。如果你打破一个伺服喇叭不用担心，你有额外的原因。

将一个随伺服附带的X形伺服喇叭连接到大型中心圆片上。你将它拧到底部，这是没有蚀刻的一面。为此，请使用两个小的＃2木螺钉。

使用另一个伺服喇叭对两个三角翼中的一个做同样的事情。

步骤9：连接中心和基座，回家X伺服

连接刚刚连接喇叭的中心圆片并连接它与之前的Y伺服中心件相同。连接件并使用四个8-32螺钉和螺母将它们固定在一起。

然后，使用伺服喇叭作为连接点将其放在底座上。不要将它拧到位。

回原点X伺服

使用现在连接到伺服的伺服喇叭，顺时针旋转伺服。 （你也可以使用左边的一个Servo Horns。）

拿起中心并将它放在最逆时针位置。使用Project Base的一角作为参考点。

最后使用伺服器附带的非常小的螺丝将喇叭拧入伺服系统。如果可以的话，有一个带磁性尖端的螺丝刀是有帮助的。

步骤10：构建面，Y伺服回家，连接所有东西

首先，使用半英寸（或3/4英寸）8-将传感器PCB拧入面板32螺母和螺丝。然后使用更多的8-32螺丝将两个分隔器连接在一起。

接下来，将两个三角翼拧入面板。

确保具有伺服喇叭的机翼匹配Y轴伺服的位置。

归位伺服

我们在这里做同样的事情。使用伺服喇叭顺时针转动伺服。

然后将整个面板连接起来，使其几乎垂直，但不要敲入任何其他木制部件。

连接所有东西

2.5英寸螺丝连接一个面板的一侧通过大型激光切割孔与中心对接。

然后使用另一个非常小的伺服螺丝将喇叭拧入Y轴伺服。

步骤11：连接Arduino和连接线

最后，我们需要将Arduino拧入基板使用一些M3螺丝和螺母。我们通常只使用两个螺丝，但我们增加了四个孔。然后将盾牌连接到Arduino。

将舵机插入盾牌。务必将水平伺服连接到X轴连接，将垂直伺服连接到Y轴连接。

匹配传感器PCB和屏蔽之间的五个连接，它们都标有标记。连接所有四根电线。

注意：如果您遇到问题，那将是因为您错误连接了一些东西。如有疑问，请仔细检查传感器导线并仔细检查您的伺服器是否在正确的位置。

步骤12：上传代码

我们的代码非常简单。它比较了击中四个光检测电阻中的每一个的光，并试图使它们均匀。这也是一种非常低效的做事方式，对于较大的项目来说，这绝不会很好。这段代码的最大优点是观看它很有趣。跟踪器将非常容易地跟随手电筒。最大的缺点是，它并不是特别准确，如果你整天都在阳光下，它不会经常移动。您可以调整代码以使其更敏感，但这是一个很多的试验和错误。

如果你想编写自己的代码，或尝试不同的东西，真棒！请务必在评论中分享指向它的链接。

使用官方Arduino软件将此代码上传到Arduino。

如果您的伺服器和传感器已经插入，您会看到它晃动到“Home”位置，暂停一秒钟，然后再次移动。

步骤13：常见问题和解答

人们给我们打电话的常见问题。

Q1）它在阳光下而不能正常工作！什么扯掉！

A1）它是否插入USB电源？跟踪器不是自供电，而是完全通过进入Arduino的USB电缆运行。

Q2）头部猛烈撞击其他部位或身体！

A2）你需要再次“回家”舵机。我们需要给出伺服限制。 （这也可以在代码中完成）

Q3）它没有太大的变化，我该如何改变呢？

A3）试试在昏暗的房间里使用手电筒。在室外阳光下可能会不堪重负。

Q4）我的Arduino不会上传。我做错了什么？

A4）确保你安装了Arduino的驱动程序，确保你从主板列表中选择了Arduino Uno，确保你选择了正确的沟通端口。

Q4）这是彻头彻尾的扯掉！你怎么敢为套装收取那么多费用！你们很糟糕。

A4）感谢你们提出这个富有洞察力的评论，即使这不是一个问题，你是否从YouTube来到这里？是的，我们会为套件版本收取费用，但我们会为您提供所需的所有组件，并为您提供真实，实时，客户支持。如果您不想从我们这里购买，请使用我们的开源文件和本指导指南。

步骤14：装饰

当我们做这个项目的套件版本时，我们还包括一个6V 200mA太阳能电池以及一个便宜的LED伏特计。这个小太阳能电池不会做很多事情，但你可以从中获得一些数据。

我们通常使用维可牢尼龙搭扣或泡沫胶带将太阳能电池连接到面部。请记住，虽然你可以在技术上将巨型太阳能电池板连接到这个项目，但你会立即粉碎它。太大的太阳能电池也会给伺服系统带来额外的压力。 （较大的跟踪器会想要使用齿轮式步进电机。）

在我们的激光切割文件中，您将找到一个简单的LED伏特仪器支架，可以使用另外两个8-32连接到基座螺丝。我们使用线螺母将伏特表连接到太阳能电池。这些类型的伏特表由它们的电源供电，在这种情况下是太阳能电池。黑线到负线，红线和白线变为正。

第15步：享受！