Napsugárzási eszköz (SID): Arduino -alapú napelem -érzékelő: 9 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A Solar Irradiance Device (SID) méri a nap fényességét, és kifejezetten osztálytermi használatra készült. Arduinos használatával épültek, ami lehetővé teszi számukra, hogy a középiskolásoktól a felnőttekig mindenki létrehozza őket. Ezt az utasítást a 2017-2018-as tanárok készítették az ASU QESST programjában.

1. lépés: Gyűjtse össze a kellékeket

SIDCost elemzés

1. Egy Arduino (ehhez a projekthez a nanót használták) 19,99 USD/5 = 4,00 USD

2. Egy kenyértábla $ 3,99/6 = 0,66 $

3. Egy 4,7K ohmos ellenállás 6,50 USD/100 = 0,07 USD

4. 2,2 ohmos ellenállás $ 4/100 = $ 0,04

5. 1 két végű RCA kábel $ 6/3 = $ 2.00

6. Hőmérséklet szonda 19,99 $/10 = 2,00 $

7. Egy napenergia -érzékelő 1,40 USD/1 = 1,40 USD

8. Négy (4) áthidaló kábel 6,99 USD/130 = 0,22 USD (jelenleg nem érhető el, de más lehetőségek is rendelkezésre állnak)

9. Forrasztópáka és forrasztópáka

10. Drótvágók

Összesen 6,39 dollár

A saját doboz létrehozásához (a 3D nyomtatás helyett) a következőkre is szüksége lesz:

1. Fekete doboz $ 9.08/10 = $ 0.91

2. Két (2) RCA női bemenet 8,99 USD/30 = 0,30 USD

3. Fúró, 6 bit méretű és lépésfúró

Összesen 1,21 USD

Összesített 7,60 USD

2. lépés: Az ügy felépítése

Mivel a K-12 diákok várhatóan használni fogják ezeket az érzékelőket, hasznos, ha az összes vezetéket egy dobozba zárják. A doboz egyik oldalán egy nagyobb lyuk található a számítógép előtolásához, a másikban pedig két lyuk található az RCA hüvelyi bemenetek számára. Használjon 6 -os méretű fúrót az RCA bemenetek lyukainak fúrásához, és egy lépésfúrót a számítógép előtolásához. A kenyérlapot és az Arduino -t kényelmesen csatlakoztatni kell, így valószínűleg bölcs dolog lenne megmérni, hol kell lennie a lyukaknak, mielőtt fúrja őket. Ha ez megtörtént, csavarja be az RCA bemeneteket. Ha úgy dönt, hogy nem tartalmaz hőmérséklet -érzékelőt ebben a projektben, akkor csak egy RCA bemenetre lesz szüksége, és ennek megfelelően fúrhat.

Az Arduino -t be kell nyomni a kenyértáblába, amint az a képen látható. Az ebben a projektben használt kenyértáblák ragacsos aljúak, így a doboz fúrása után hasznos lehet a kenyérlapot a dobozhoz ragasztani a szervezet megszervezése érdekében.

Ha rendelkezik 3D nyomtatóval, akkor kinyomtathat egy dobozt a SID -hez.

3. lépés: Csatlakoztassa a vezetékeket az RCA bemenetekhez

Csatlakoztasson két jumper kábelt minden RCA bemenethez. Bár ezeket a vezetékeket be lehet forrasztani a bemenetekhez, gyorsabb és egyszerűbb a vezetéket egyszerűen a bemenet körül krimpelni. Ügyeljen arra, hogy a fedetlen vezetékek ne érjenek egymáshoz, különben az áramkör rövidre záródhat. Ebben az esetben a sárga és a kék vezetékek a földhöz, míg a piros és a zöld vezetékek a vezetékekhez vannak csatlakoztatva. Ezek a színek nem szükségesek az eszköz felépítéséhez, de megkönnyítik annak megtekintését, hogy a vezetékek hogyan vannak csatlakoztatva az Arduino -hoz.

Lépés: Készítse elő az RCA kábelt

Vágja félbe a kétoldalas (férfi-férfi) RCA kábelt, és távolítsa el körülbelül egy hüvelyknyire a kábel mindkét oldalát. Csavarja össze a külső vezetékeket, amelyek vezetőként működnek, majd csavarja le és csavarja össze a belső vezetékeket, amelyek a földet képezik (ezeken a képeken a földelővezetékeket kezdetben fehér huzal veszi körül, bár a bevonat színe gyakran függ a az RCA kábel). Tegye ezt mindkét vezetéknél. Ezek összekapcsolják az RCA bemeneteket a szolár- és hőmérséklet -érzékelőkkel.

5. lépés: Építse fel a napelemes érzékelőt

Az ebben a folyamatban használt panelek olcsók, de gyakran könnyen leeső vezetékekkel rendelkeznek. A probléma megoldásához érdemes a vezetékeket egy elektromos szalaggal rögzíteni.

Húzzon le egy hüvelyk vezetéket a napelemek vezetékeiről, amelyek ebben az esetben sárga (pozitív) és barna (negatív). Csavarja össze a 2,2 ohmos ellenállás végét, az RCA kábel vezetékét és a panel pozitív végét (itt sárgával). Csavarja össze a napelem negatív végét (itt barna), az RCA kábel földjét (itt fehér színben) és az ellenállás másik oldalát. Vegye figyelembe, hogy az ellenállás itt párhuzamos.

Forrasztja össze a panel és az RCA kábel vezetékeit. A készülék nem fog megfelelően működni, ha a vezeték és a földelő vezetékek keresztezik, ezért használjon elektromos szalagot vagy hőzsugorodást a vezetékek bezárásához.

6. lépés: Csatlakoztassa a napelemes érzékelőt

Ennél a modellnél a szolár érzékelő a megfelelő RCA hüvely bemenethez van kötve, amely zöld (ólom) és kék (föld) kábelekkel rendelkezik. Bár bármelyik RCA bemenetet használhatja, ez megakadályozza, hogy a vezetékeket az Arduino másik oldalára kelljen átkötni.

Csatlakoztassa az elvezető kábelt (itt zölden) az Arduino A5 érintkezőhöz. Csatlakoztassa a földelővezetéket (itt kék színben) a földelő (GND) csaphoz az analóg oldalon (az Arduino ezen oldalán lévő összes érintkező A -val kezdődik).

Ha befejezte ezt a projektet, és a szolár szenzor 0 voltot mutat, próbálja meg átkapcsolni a földelő és a vezetékeket. Ha az érzékelőt rosszul forrasztották, akkor ezeket ki kell kapcsolni.

Bár ezeken a képeken van ellenállás, nem kell ellenállást tartalmaznia, ha úgy dönt, hogy nem tartalmaz hőmérséklet -érzékelőt.

7. lépés: Építse fel a hőmérséklet -érzékelőt

Mivel a napelemek feszültsége nagyon ingadozik a hő hatására, a hőmérséklet -érzékelő segít meghatározni, hogy a napelem -érzékelő mennyire működik. Választhatja azonban, hogy ezt az eszközt hőmérsékleti szonda nélkül építse -e be, és továbbra is meglehetősen jól fog működni szolár -érzékelőként.

Opcionális hőmérő utasítások:

Húzzon egy hüvelyk vezetéket mindhárom vezetékhez, amelyek a hőmérséklet -érzékelőből lejönnek. Csavarja össze a piros és a sárga vezetékeket. Külön csavarja fel a földelt fekete vezetékeket. A második RCA -kábel használatával csavarja el a fekete (földelt) vezetékeket a hőmérséklet -érzékelőből, valamint az RCA -kábel fehér (földelt) vezetékeit. Forrasztja össze és tekerje be elektromos szalaggal vagy zsugorodással. Csavarja a piros és sárga (ólom) vezetékeket a hőmérséklet -érzékelőről az RCA -kábel vezetékeire. Forrasztás és csomagolás elektromos szalaggal vagy zsugorodással.

8. lépés: Csatlakoztassa a hőmérséklet -érzékelőt

Opcionális hőmérő utasítások:

Ennél a modellnél a hőmérséklet -érzékelő a bal RCA bemenetben található, amely piros (ólom) és sárga (földelt) vezetékekkel rendelkezik.

Hajlítsa meg az oldalait, és csatlakoztasson egy 4,7 k ohmos ellenállást az 5 V -os csapból a kenyérsütő D2 -es érintkezőjéhez (ezek címkéit látni fogja az Arduino -n, de valójában bedugja az ellenállást a kenyértáblába).

Csatlakoztassa a földkábelt (sárga) a D2 melletti földelő (gnd) csaphoz.

A D2 érintkező második oszlopában csatlakoztassa a vezetéket (itt pirosan). Ez a beállítás lehetővé teszi az áram átfolyását az ellenálláson, mielőtt az Arduino leolvassa.

9. lépés: Programozza be Arduino -ját

Ezt a kódot használják ebben a projektben. A soros monitor segítségével a feszültséget voltban és a Celsius -féle hőmérsékletet adja ki. Ha ez a kód nem működik azonnal, próbálja meg átkapcsolni a szolárérzékelő vezetékét és földelését.

Töltse le a Dallas Temperature (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) és a One Wire (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) könyvtárat, és vegye fel őket a az arduino programod.

const int sunPin = A5; // csatlakozó az Arduino táblán

float sunValue = 0; // deklarálja a változót

float avgMeasure (int pin, float scale, int num) {analogRead (pin); // első érték késleltetés elvetése (2); úszó x = 0; for (int count = 0; count <szám; count ++) {x = x+analogRead (pin); // delay (5); } x = x / szám; return (x * skála); }

#include #include // Az adatvezeték az Arduino 2. tűjébe van dugva #define ONE_WIRE_BUS 2 // Állítson be egy OneWire példányt, hogy kommunikáljon bármely OneWire eszközzel // (nem csak a Maxim/Dallas hőmérséklet IC -k) OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS); // Add át a OneWire hivatkozást a dallasi hőmérsékletre. DallasHőmérséklet -érzékelők (& oneWire); void setup () {analogReference (INTERNAL); // használja az 1,1 V referenciát Serial.begin (115200); // kommunikál 115200 -nál. Gyorsabb, mint a 9600 Serial.print szabvány ("Feszültség"); // A feszültség címe Serial.print (""); // spacer Serial.print ("Hőmérséklet"); // A hőmérséklet -érzékelő címe

// Indítsa el a könyvtár érzékelőit.begin ();}

void loop () {sunValue = avgMeasure (sunPin, 1,0, 100); // hívja fel az alprogramot 100 mérés elvégzésére átlagos sunValue = sunValue * 1.07422; // Átváltja az Arduino számlálóját feszültségre, mivel 1024 szám és 1,1 V van. sensors.requestTemperatures (); // Küldje el a parancsot, hogy megkapja a hőmérsékletet Serial.println (""); // új sor kezdete Serial.print (sunValue); // kimeneti a feszültséget Serial.print (""); // spacer Serial.print (sensors.getTempCByIndex (0)); // a hőmérséklet késleltetését adja ki (1000); // másodpercenként egyszer olvassa be az adatokat.

}