Urządzenia > SunTracker v1

Po roku używania panela fotowoltaicznego 20W przeanalizowałem zapisy z rejestratora. Widząc, że optymalne ładowanie akumulatora trwa zaledwie 4 godziny dziennie, pomyślałem że warto się zastanowić nad jakimś ustrojstwem, które obracałoby solar w kierunku słońca. Po sezonie letnim wziąłem się do roboty. Szukałem w internecie różnych konstrukcji, niektóre były bardziej udane, niektóre mniej. W każdym razie wpadł mi w oko dosyć prosty mechanizm obrotowy, jedno osiowy.

Budowa:
Przystąpiłem do szkiców i przemyśleń :). Aż w końcu narysowałem element do regulacji kąta nachylenia (elewacji). Projekt dałem mojemu tacie, by wykonał element w pracy (w domu nie mam takich możliwości). Do elementu zamocowałem cybanty, by go zamocować na jakimś maszcie; oraz łożyska Φ20 do zamocowania rury, na której będzie przykręcony solar (też za pomocą cybantów). Całość jest bardzo solidna.
Do obracania panelem zastosowałem serwomechanizm modelarski o momencie obrotowym 100Ncm (10kg/cm). Aby cały ciężar solara nie spoczywał na serwomechanizmie, zamontowałem dodatkowo na obu końcach rury, przeciwwagi. Dzięki nim, nawet po odłączonym serwomechanizmie, panel pozostaje w swoim położeniu. Do sterowania serwomechanizmem wykorzystałem płytkę prototypową z mikrokontrolerem ATMega32.

Program:
Program powstał w języku BASCOM dla µC ATMEGA32. Możliwości: ustawienie daty i godziny, czasu wschodu i zachodu słońca, położenia wschodniego, zachodniego i przeciwwiatrowego dla panela słonecznego. Program o podanej godzinie ustawiał panel w kierunku wschodu słońca, po czym proporcjonalnie do upływu czasu do zachodu słońca i zachodniego położenia panelu, korygował jego położenie. Po zachodzie słońca, panel wracał w położenie neutralne przeciwwiatrowe.

Problemy
Przez kilka dni wszystko było w porządku. Jednak pogoda się zmieniła i zaczął wiać dosyć mocny wiatr. Nie stanowiłoby to problemy, gdybym zaprogramował układ tak, by ciągle nadawał sygnał do serwomechanizmu, a ten hamowałby panel w przypadku podmuchu wiatru. Zamiast tego, sygnał korygujący wysyłałem raz na 5 minut, a przez pozostały czas, serwomechanizm był nieaktywny. Skutkowało to tym, że wiatr obracał solarem, a następnie serwomechanizm pełną mocą powracal solarem do ustalonej pozycji. Jako że bezwładność solara nie była brana pod uwagę, szybki ruch i nagłe hamowanie uszkodziło serwomechanizm. Okazało się, mimo iż zastosowano w nim metalowe zębatki, gniazda dla osi były plastikowe i szybko się wyrobiły pod wpływem dużych sił.

Naprawa i modyfikacje
Naprawa serwomechanizmu nie była trudna, wystarczyło zamontować dłuższą ośkę i nawiercić głębiej otwory w gniazdach. Usunąłem elektronikę pozostawiając jedynie silnik i potencjometr, wyprowadziłem kabel do sterownika. Przeprogramowałem mikrokontroler, by teraz on pełnił rolę sterownika dla serwomechanizmu. W programie wziąłem pod uwagę kilka rzeczy:

  • Stopniowy prąd startowy - poprzez zmianę wypełnienia PWM, stopniowo zwiększa się prąd płynący do silnika, dopóki nie zostanie odnotowany ruch solara;
  • Zmniejszanie prędkości i delikatne hamowanie podczas zbliżania się solara do wyznaczonej pozycji i ewentualne cofnięcie;
  • Przy ustalonym położeniu, zaciski silnika są stale zwarte i jest monitorowane aktualne położenie. Na wypadek podmuchu wiatru, silnik delikatnym prądem przeciwdziała wiatrowi.

Podsumowanie:
Ogólnie konstrukcja jest udana, seromechanizm radzi sobie z obciążeniem małego panela. W 2011 roku zakupiłem jednak większy solar o mocy 90W i teraz planuję zbudować wersję dwu-osiową o większej mocy, z zastosowaniem siłowników. Planuję też napisać lepszy program w języku C, który obliczałby dokładną pozycję słońca na podstawie odpowiednich wzorów.

Trwa uruchamianie odtwarzacza...
Działanie serwa (bez sterownika)
Mechanika bez sterownika