ورکشاپ آموزشی - آیسی مدار
رفتن به محتوا

پنل خورشیدی هوشمند (ردیاب نوری دو محوره با آردوینو)

رباتیک و هوشمندسازی
۰ نظر
۳۸ نفر
کد ۴۵۹۲

این روزها هر جا رو نگاه می‌کنی پنل‌های خورشیدی رو می‌بینی؛ از چراغ‌های راهنمایی گرفته تا شارژرهای کوچیک و چراغ‌های باغچه. استفاده از انرژی خورشیدی هم راحته، هم در دسترس و پاک. اما اکثر این پنل‌ها ثابت هستن و فقط بخش محدودی از روز بیشترین بازدهی رو دارن. برای اینکه بتونیم از تمام توان یک پنل خورشیدی استفاده کنیم، چی بهتر از اینکه پنل مثل گل آفتاب‌گردان، مسیر حرکت خورشید رو دنبال کنه؟

تو این پروژه قراره یه ردیاب خورشیدی دو محوره (Dual Axis) بسازیم که با استفاده از سنسورهای نوری و برد آردوینو، همیشه به سمت پرنورترین نقطه می‌چرخه. این یعنی پنل تو هم در محور افقی (چپ و راست) و هم در محور عمودی (بالا و پایین) حرکت می‌کنه تا بیشترین انرژی ممکن رو جذب کنه. این سیستم‌ها تو صنعت خیلی استفاده می‌شن، اما ما تو آیسی‌مدار تصمیم گرفتیم این تکنولوژی جذاب رو تو ابعاد کوچیک و رومیزی پیاده کنیم تا بتونی با مفاهیم انرژی‌های تجدیدپذیر و رباتیک به ساده‌ترین شکل ممکن آشنا بشی.

پس اگه آماده‌ای تا یه ربات هوشمند نوری بسازی که حتی می‌تونی با یه چراغ‌قوه سرگرمش کنی و حرکتش بدی، وسایل مورد نیاز رو آماده کن تا بریم سراغ ساختش!

قطعات موردنیاز

  • برد آردوینو (Arduino Uno) + کابل USB
  • شیلد سنسور آردوینو (Sensor Shield)
  • 2 عدد سرووموتور 9g (ترجیحا چرخ‌دنده فلزی)
  • ترمینال بلوک 5 پین
  • ترمینال بلوک 4 پین (یا 3 پین)
  • 4 عدد مقاومت 10 کیلواهم
  • 4 عدد سنسور مقاومت نوری (LDR)
  • 4 عدد کابل با کانکتور مادگی JST
  • مجموعه‌ای از سیم‌های جامپر
  • پنل خورشیدی کوچک 5.5 ولت (اختیاری)
  • ماژول ولت‌متر دیجیتال کوچک (اختیاری)
  • پیچ‌های همراه سرووموتورها
  • 4 عدد پیچ و مهره M3 (طول 14 تا 16 میلی‌متر)
  • 4 عدد پیچ خودکار چوب کوچک (سایز 1/4 اینچ)
  • 20 عدد پیچ و مهره سایز 8-32 (طول 1/2 اینچ)
  • پیچ بلند سایز 8-32 (طول 3 یا 4 اینچ) + مهره
  • شاسی چوبی یا پلکسی برش لیزری شده (ضخامت 6 میلی‌متر)
  • سیم‌لخت‌کن و سیم‌چین
  • پیچ‌گوشتی‌های کوچک
  • پایه‌های لاستیکی چسبی
  • وارنیش، بست کمربندی یا نظم‌دهنده کابل
مرحله ۱

چرا پنل خورشیدی باید نور رو ردیابی کنه؟

سلول‌های خورشیدی معمولی که روزمره می‌بینیم، بازدهی حدود 18 تا 20 درصد دارن. یعنی فقط همین مقدار از نور دریافتی رو به برق تبدیل می‌کنن. با اینکه این عدد خیلی بهتر از بازدهی 3 تا 6 درصدی فتوسنتز گیاهانه، اما باز هم برای تأمین کل نیازهای برقی ما ایده‌آل نیست.

برای اینکه برق بیشتری تولید کنیم، دو راه داریم: یا باید پنل‌های گرون‌تر و با بازدهی بالاتر بخریم، یا اینکه از همین پنل‌های معمولی استفاده بهتری ببریم.

اکثر پنل‌هایی که روی سقف خونه‌ها یا تو خیابون می‌بینی، تو یه زاویه ثابت (مثلا 45 درجه رو به جنوب) نصب شدن. این روش خیلی ساده و بی‌دردسره، اما باعث می‌شه فقط تو ساعات خاصی از روز بیشترین نور بهشون بتابه و تو بقیه ساعات، کلی انرژی هدر بره.

ساده‌ترین راه برای کشیدن حداکثر انرژی از پنل اینه که پنل مسیر حرکت خورشید رو تو آسمون دنبال کنه. آمارها نشون می‌ده که پنل‌های ردیاب‌دار، روزانه حدود 30 درصد برق بیشتری نسبت به پنل‌های ثابت تولید می‌کنن!

شاید بپرسی اگه انقدر خوبه، پس چرا همه ازش استفاده نمی‌کنن؟ خب، دلیل اولش اینه که چون قطعات متحرک داره، هزینه راه‌اندازی اولیه‌اش بالاتره. دلیل دوم، نیاز به سرویس و نگهداری دوره‌ایه (چون زیر باد و بارونه) و دلیل سوم اینه که خود موتورهایی که پنل رو می‌چرخونن، یه مقدار از همون برق تولیدی رو مصرف می‌کنن.

به همین خاطر تو مصارف کوچیک خانگی خیلی سراغ سیستم‌های متحرک نمی‌رن و بیشتر تو نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ کاربرد داره. اما این اصلا به این معنی نیست که ما نتونیم یه نسخه باحال و خونگی ازش بسازیم و لذتش رو ببریم!

مرحله ۲

قطعات و ابزارهای مورد نیاز

برای ساخت این پروژه به یه سری قطعات الکترونیکی مثل برد آردوینو، سرووموتور، سنسورهای نوری (LDR) و یه سری قطعات مکانیکی و پیچ و مهره نیاز داری که لیست دقیقشون رو تو بخش ملزومات برات گذاشتیم.

مهم‌ترین بخش مکانیکی، شاسی و بدنه دستگاهه که برای ساختش نیاز به دسترسی به دستگاه برش لیزری داری. البته می‌تونی فایل‌های نقشه رو به کارگاه‌های برش لیزری بدی تا از روی چوب (MDF) یا پلکسی‌گلاس برات برش بزنن.

اگه دوست داشتی یه پنل خورشیدی کوچیک و یه ولت‌متر هم بگیر تا روی کار نصب کنی و همون لحظه ولتاژ تولیدی رو روی نمایشگر ببینی و از کارکرد دستگاهت مطمئن بشی.

مرحله ۳

آشنایی با انواع ردیاب‌های خورشیدی

ردیاب‌های خورشیدی مدل‌های مختلفی دارن که دو تا از مهم‌ترین دسته‌بندی‌هاشون بر اساس "محورهای حرکت" و "نحوه پردازش" هست. ردیاب تک محوره (Single Axis) در مقابل دو محوره (Dual Axis): پروژه‌ای که ما می‌سازیم دو محوره است. یعنی هم تو محور X (چپ و راست) و هم تو محور Y (بالا و پایین) حرکت می‌کنه. این یعنی پنل تو کاملا آزاده و هر سمتی که خورشید بره، دقیقا روبه‌روش قرار می‌گیره.

این مدل جذاب‌ترین حالته، چون حتی می‌تونی با گرفتن یه چراغ‌قوه تو تاریکی، دستگاه رو وادار کنی که نور رو دنبال کنه! اما مدل‌های تک محوره ساده‌ترن و فقط از چپ به راست حرکت می‌کنن. زاویه بالا و پایین پنل تو این مدل‌ها رو یک بار به صورت دستی روی یه زاویه ثابت تنظیم می‌کنن و موتور فقط در طول روز خورشید رو از شرق به غرب دنبال می‌کنه. این کار قطعات مکانیکی رو نصف می‌کنه اما بازدهی خوبی داره.

ردیابی فعال (Active) در مقابل زمان‌بندی شده (Scheduled): دستگاه ما از نوع فعاله. یعنی در لحظه، با سنسورهاش دنبال پرنورترین نقطه می‌گرده. اما نیروگاه‌های بزرگ چون می‌دونن خورشید دقیقا هر روز چه ساعتی کجای آسمونه، از روش زمان‌بندی شده استفاده می‌کنن.

تو روش زمان‌بندی شده، الگوریتم‌های ریاضی بر اساس تاریخ و ساعت و موقعیت جغرافیایی، موتورها رو حرکت می‌دن. این روش خطای کمتری داره (مخصوصا تو روزهای خیلی ابری که سنسورهای نوری ممکنه گیج بشن)، اما برای پروژه‌های آموزشی و کوچیک، روش سنسورهای فعال (Active) خیلی هیجان‌انگیزتر و سرگرم‌کننده‌تره. Active Tracking or Scheduled Tracking

مرحله ۴

مغز متفکر مدار، سنسورها و موتورها

مغز متفکر این پروژه یه برد آردوینو مدل Uno هست. آردوینو هم ارزونه، هم به‌شدت تو پروژه‌های الکترونیکی محبوبه و کار کردن با کدهاش خیلی راحته.

برای حرکت دادن شاسی از دو تا میکرو سرووموتور 9g استفاده می‌کنیم. پیشنهاد می‌کنم حتما از مدل‌های چرخ‌دنده فلزی استفاده کنی؛ چون هم طول عمر بالاتری دارن و هم گشتاور (زور) بیشتری برای حرکت دادن پنل از خودشون نشون می‌دن. البته اگه دوست داشتی می‌تونی ابعاد شاسی رو بزرگ‌تر کنی و از موتورهای قوی‌تری استفاده کنی.

برای چشم‌های این ربات از 4 تا مقاومت وابسته به نور یا همون LDR استفاده می‌کنیم. این سنسورها خیلی ارزونن و کارشون اینه که با تغییر میزان نور محیط، مقاومتشون تغییر می‌کنه. هر چی نور بیشتر بشه، مقاومتشون کمتر می‌شه.

برنامه آردوینو طوری نوشته شده که تو هر لحظه، مقدار مقاومت این 4 تا سنسور رو می‌خونه، با هم مقایسه می‌کنه و دستور می‌ده که سرووموتورها به سمتی بچرخن که نور روی همه سنسورها یکسان بشه (یعنی پنل دقیقا رو به منبع نور قرار بگیره). محدودیت حرکتی و سرعت چرخش موتورها هم کاملا تو کد آردوینو تعریف شده تا شاسی به قطعات گیر نکنه و چیزی نشکنه.

برای اینکه سیم‌کشی‌ها خیلی شلوغ نشه و نیازی به برد بورد نداشته باشیم، از یه شیلد سنسور (Sensor Shield) روی آردوینو استفاده می‌کنیم. این قطعه کار وصل کردن موتورها و سنسورها رو فوق‌العاده راحت و تمیز می‌کنه.

مرحله ۵

آماده‌سازی شاسی و بدنه

مهم‌ترین بخش فیزیکی این پروژه، داشتن یه استراکچر و شاسی محکمه که موتورها و پنل روی اون سوار بشن. برای این کار بهترین روش استفاده از برش لیزری روی ورق‌های چوبی (MDF) یا پلکسی با ضخامت 6 میلی‌متر (یک‌چهارم اینچ) هست.

فایل‌های برش این مدل ردیاب‌ها با فرمت SVG یا DXF تو اینترنت خیلی راحت پیدا می‌شن. فقط حواست باشه که ضخامت ورقی که می‌خری دقیقا با ضخامت زبانه‌های طراحی شده تو فایل برش یکی باشه، وگرنه قطعات تو هم چفت نمی‌شن و کارت خراب می‌شه. اگر به برش لیزری دسترسی نداری، می‌تونی با یه کم حوصله و خلاقیت، خودت با چوب و اره مویی یه پایه متحرک بسازی.

راه دیگه استفاده از پرینتر سه‌بعدی برای ساخت بدنه است. البته پرینت سه‌بعدی زمان زیادی می‌بره اما نتیجه کار خیلی تمیز درمیاد. تو طراحی شاسی، معمولا سوراخ‌هایی هم برای پیچ کردن مستقیم برد آردوینو در نظر گرفته می‌شه تا همه‌چیز یکپارچه و جمع‌وجور روی همون پایه اصلی سوار بشه.

مرحله ۶

شروع مراحل مونتاژ مکانیکی

حالا که قطعات رو آماده و لیزر کات کردی، بریم سراغ ساختار فیزیکی پروژه. تو قدم‌های بعدی، قطعات رو با هم سرهم می‌کنیم و مدار رو می‌بندیم. دقت تو مراحل مونتاژ خیلی مهمه تا قطعات به خوبی رو هم چفت بشن.

مرحله ۷

نقشه و شماتیک مونتاژ

برای مونتاژ، بهتره مرحله به مرحله طبق تصاویری که در ادامه می‌بینی پیش بری تا جای دقیق هر قطعه دستت بیاد. همچنین شماتیک بخش الکترونیکی هم برات قرار داده شده تا موقع سیم‌کشی خیالت از بابت اتصالات راحت باشه.

مرحله ۸

نصب سرووموتورها روی پایه‌ها

اول از همه باید موتورها رو روی قطعات چوبی مخصوص خودشون محکم کنیم. بسته سرووموتور رو که باز کنی، داخلش سه تا پیچ می‌بینی. دو تا پیچ چوب نوک‌تیز، و یه پیچ کوچیک ماشینی. پیچ کوچیک رو فعلا بذار کنار.

قطعه چوبی گرد و بزرگ که هیچ فلشی روش حک نشده رو بردار (این قطعه فقط دو تا سوراخ خیلی ریز داره). سروو رو روی سوراخ‌ها تنظیم کن و با اون دو تا پیچ نوک‌تیز محکم سر جاش ببندش. یه فشار کوچیک بهش بیار تا مطمئن بشی سر جاش قرص و محکم شده.

حالا قطعه چوبی مستطیلی که جای خالی سروو روش دراومده رو بردار. موتور دوم رو دقیقا به همون شکل و با همون پیچ‌ها، پشت این قطعه نصب کن.

مرحله ۹

اتصال بازوهای پلاستیکی سروو

اینجا یه کم کار حساسه؛ چون قراره بازوهای پلاستیکی سروو رو به قطعات چوبی پیچ کنیم و این پلاستیک‌ها ممکنه با فشار زیاد ترک بخورن، پس باحوصله و آروم پیش برو.

قطعه چوبی گرد دوم (که روش فلش داره) رو بردار. می‌بینی که دور سوراخ بزرگ وسطش، 4 تا سوراخ ریز داره. قراره بازوی پلاستیکی (که شکل علامت بعلاوه یا صلیبه) رو روی دو تا از این سوراخ‌ها تنظیم کنیم و با پیچ‌های خیلی ریز روی چوب محکمش کنیم.

سمتی که فلش داره می‌شه قسمت بالای قطعه؛ پس تو باید بازوی پلاستیکی رو از سمت پایین قطعه وصل کنی. حواست باشه که اون برجستگی وسط بازوی پلاستیکی رو به بیرون باشه و داخل چوب فرو نره. سوراخ‌های بازوی پلاستیکی رو با سوراخ‌های چوب تراز کن. اول با دست پیچ‌ها رو یکم بپیچ و بعد با یه پیچ‌گوشتی ریز، با احتیاط تا آخر ببندشون. خیلی فشار نیار که بازو نشکنه.

همین پروسه رو باید برای یکی از دو قطعه مثلثی شکل (نگهدارنده‌های پنل بالایی) هم انجام بدی. بازوی پلاستیکی دوم رو به همون شکل و با توجه به اینکه برجستگیش رو به بیرون باشه، روی قطعه مثلثی پیچ کن. خسته نباشی! سخت‌ترین قسمت مونتاژ مکانیکی تموم شد. You've done the two hardest parts of the project.

مرحله ۱۰

ساخت پایه اصلی (بیس)

صفحه پایه (پایین‌ترین قسمت)، 4 تا پایه کوچیک، و اون قطعه گرد که روش موتور رو بستی رو بیار. برای این بخش به 8 تا پیچ و مهره سایز 6-32 نیاز داریم.

اول 4 تا پایه رو به قطعه گرد متصل کن. حواست باشه موتور باید بین این قطعه گرد و صفحه پایه قرار بگیره. فعلا پیچ‌ها رو خیلی سفت نکن.

حالا زبانه پایه‌ها رو تو شیارهای صفحه اصلی (کفی) جا بزن. چک کن که سیم سرووموتور به سمت عقب (جایی که قراره آردوینو قرار بگیره) هدایت بشه.

وقتی همه‌چیز جا رفت، پیچ‌ها رو حسابی سفت کن. در آخر، پایه‌های لاستیکی رو زیر صفحه اصلی بچسبون تا پیچ‌های زیرش روی میزت خط و خش نندازن. تو همین مرحله می‌تونی قاب مربوط به نمایشگر ولت‌متر رو هم با پیچ و مهره به شاسی ببندی (البته اگه می‌خوای ولت‌متر نصب کنی).

مرحله ۱۱

مونتاژ بخش بالایی (محل قرارگیری پنل)

صفحه بزرگ بالایی رو بردار. این همون قسمتیه که پنل روش سوار می‌شه. همچنین دو تا قطعه مثلثی، و سه تا قطعه کوچیک که برای جدا کردن سنسورها استفاده می‌شن (یه مربع گوشه‌گرد و دو تا تیغه) رو هم بیار. برای این قسمت به 6 تا پیچ و مهره دیگه نیاز داری.

قطعه مثلثی‌ای که بازوی پلاستیکی بهش وصل بود رو سمت راست پنل، و اون یکی قطعه مثلثی ساده رو سمت چپ پنل قرار بده. بازوی پلاستیکی باید رو به داخل باشه. با 4 تا پیچ و مهره این دو قطعه رو به صفحه اصلی محکم کن.

حالا نوبت جداکننده سنسورهاست. دو تا تیغه چوبی رو به شکل علامت بعلاوه تو هم چفت کن و روی اون مربع کوچیک سوار کن. این ساختار صلیبی‌شکل رو با دو تا پیچ به مرکز پنل بالایی وصل کن. (این دیواره‌ها باعث می‌شن نور خورشید روی سنسورها سایه بندازه و ربات بتونه جهت نور رو تشخیص بده).

مرحله ۱۲

ساخت بخش میانی شاسی

بقیه قطعات چوبی که مونده (دو تا تیغه بلند، پایه موتور دوم و نگهدارنده‌های اطرافش) رو سر هم کن. بعد این ساختار رو روی قطعه گردی که بازوی پلاستیکی داره سوار کن. موتور این بخش باید تو قسمت داخلی قرار بگیره و فلش روی صفحه گرد به سمت بالا باشه.

الان تو سه تا بخش جداگانه داری (پایه، بخش میانی و پنل بالایی). هنوز این‌ها رو به هم وصل نکن! اول باید موتورها رو کالیبره (صفر) کنیم تا ربات گیج نشه.

مرحله ۱۳

کالیبره کردن سرووموتور پایه (محور افقی)

این مرحله خیلی مهمه. اگه موتورها رو تو موقعیت اشتباهی به هم پیچ کنی، نرم‌افزار نمی‌تونه پنل رو درست بچرخونه و ممکنه شاسی بشکنه. سرووموتورها معمولا فقط 180 درجه می‌چرخن و صفر درجه رو می‌شناسن. ما باید این نقطه صفر رو دقیقا تنظیم کنیم.

از موتور پایه (پایینی) شروع می‌کنیم. بازوی پلاستیکی زیر بخش میانی رو تو شفت موتور قرار بده (هنوز پیچ نکن). با یه دست موتور رو نگه دار تا فشاری به پایه‌ها نیاد.

حالا بخش میانی رو آروم خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخون تا جایی که موتور گیر کنه و دیگه نچرخه. این همون نقطه صفر موتوره. (خیلی فشار نیار که چرخ‌دنده‌هاش آسیب نبینن).

بخش میانی رو دربیار و طوری قرارش بده که با زاویه 45 درجه نسبت به صفحه اصلی قرار بگیره (مثل عکس بالا). تو این حالت، موتور دوم به سمت محل قرارگیری آردوینو متمایل می‌شه. حالا پیچ کوچیک ماشینی موتور رو از وسط بازو ببند تا بخش میانی و پایه به هم قفل بشن.

مرحله ۱۴

تنظیم و کالیبره سرووموتور بالایی (محور عمودی)

همون کار رو برای موتور بالایی تکرار می‌کنیم. بازوی پلاستیکی بخش بالایی (پنل) رو روی شفت موتور میانی بذار و خلاف جهت عقربه‌ها بچرخون تا بایسته. دوباره درش بیار و پنل رو طوری جا بزن که دقیقا موازی با سطح زمین (افقی) قرار بگیره. با دومین پیچ کوچیک ماشینی، بازو رو به شفت موتور محکم کن.

برای سمت دیگه پنل، اون پیچ خیلی بلندی که داشتیم رو از سوراخ رد کن تا به عنوان لولا عمل کنه و یه مهره هم تهش ببند تا درنیاد.

مرحله ۱۵

بررسی نهایی شاسی

تبریک می‌گم! ساخت شاسی تموم شد. یه بار این موارد رو چک کن: 1) مطمئنی که صفر موتورها رو درست تنظیم کردی؟ 2) تمام پیچ‌ها محکم بسته شدن؟ (البته نه اونقدر سفت که چوب رو خرد کنه). 3) وقتی با دست خیلی آروم ربات رو می‌چرخونی، صدای عجیبی از موتور نمیاد و قطعات چوبی به هم گیر نمی‌کنن؟

مرحله ۱۶

نصب آردوینو و شیلد روی پایه

برد آردوینو رو با حداقل دو تا پیچ و مهره M3 سر جاش روی کفی شاسی محکم کن. حالا شیلد سنسور رو با دقت روی پین‌های آردوینو فشار بده تا جا بره. حواست باشه پین‌های شیلد کج نشن؛ اگه یکم با هم تراز نبودن با انگشت آروم صافشون کن.

مرحله ۱۷

آماده‌سازی سنسورهای نور (LDR)

4 تا کابل JST مادگی رو بردار و انتهای سیم‌هاشون رو لخت کن تا آماده سیم‌کشی بشن. پایه‌های سنسورهای نوری معمولا خیلی بلنده. حدود دو سوم از پایه‌هاشون رو با سیم‌چین کوتاه کن تا جمع‌وجور بشن. حالا هر سنسور رو داخل سوکت یکی از کابل‌های JST فرو کن. خیلی راحت جا می‌ره.

کابل‌ها رو از 4 تا سوراخی که دور جداکننده سنسورها (روی پنل بالایی) هست رد کن تا سیم‌هاشون به سمت پایین دستگاه آویزون بشه.

مرحله ۱۸

سیم‌کشی ترمینال‌ها و مقاومت‌ها

ترمینال بلوک 5 پین رو بیار. هر 4 تا سیم قرمزی که از سنسورها میاد رو به هم بپیچ و وارد پورت اول این ترمینال کن (این می‌شه قطب مثبت مشترک).

حالا سیم‌های مشکی سنسورها رو باید به ترتیب ببندی. سیم سنسور بالا-چپ (TL) رو تو پورت دوم، و پایین-چپ (BL) رو تو پورت سوم ترمینال ببند. سیم سنسور بالا-راست (TR) رو تو پورت چهارم و سنسور پایین-راست (BR) رو تو پورت پنجم پیچ کن و حسابی محکمشون کن. ترمینال بلوک 4 پین (یا 3 پین) و چهار تا مقاومت 10 کیلواهم رو بردار.

یک سر همه این 4 مقاومت رو به هم بپیچ و وارد یکی از پورت‌های ترمینال 4 پین کن. تو سوراخ روبه‌روش یه سیم جامپر ببند. این جامپر می‌شه قطب منفی مشترک (GND) کل سنسورها.

حالا 4 تا سیم جامپر دیگه بردار. سر آزاد هر کدوم از مقاومت‌ها رو همراه با یه سیم جامپر، تو سوراخ‌های روبه‌روی سیم‌های مشکی (تو ترمینال 5 پین) قرار بده و سفت کن. یه جامپر هم به روبه‌روی پورت سیم‌های قرمز (مثبت مشترک) ببند تا بعدا بتونیم به آردوینو وصلش کنیم.

مرحله ۱۹

اتصال نهایی به برد آردوینو

اتصال سیم‌ها به شیلد آردوینو خیلی راحته. شماتیک هم تو تصاویر هست که گیج نشی. سوکت موتور پایینی رو به پین شماره 10 و موتور بالایی رو به پین شماره 9 شیلد وصل کن. حواست باشه رنگ سیم‌ها درست باشه (قرمز به مثبت، مشکی یا قهوه‌ای به منفی، و زرد یا نارنجی به سیگنال).

حالا جامپرهایی که از ترمینال‌ها آوردیم رو وصل می‌کنیم. جامپر قطب منفی مشترک رو به یکی از پین‌های GND و جامپر مثبت مشترک رو به پین 5 ولت آردوینو وصل کن. 4 تا جامپری که مربوط به سیگنال سنسورهاست رو به ترتیب زیر به پین‌های آنالوگ آردوینو وصل کن: سنسور بالا-چپ (TL) به پین 2 (A2) سنسور پایین-چپ (BL) به پین 0 (A0)

سنسور بالا-راست (TR) به پین 1 (A1) و سنسور پایین-راست (BR) به پین 3 (A3). البته اگه خواستی بعدا می‌تونی این پین‌ها رو تو کد تغییر بدی.

مرحله ۲۰

کدنویسی آردوینو

برای راه‌اندازی ربات، باید کدهای زیر رو روی برد آپلود کنی. نرم‌افزار Arduino IDE رو باز کن، نوع برد رو روی Arduino Uno قرار بده و کدها رو کپی کن. با تغییر دادن اعداد تو کد، می‌تونی سرعت، محدودیت چرخش موتورها و حساسیت سنسورها رو دقیقا باب میلت شخصی‌سازی کنی.

مرحله ۲۱

عیب‌یابی و حل مشکلات رایج

1) موتورها صدای وحشتناکی می‌دن یا چوب‌ها رو به هم فشار می‌دن: احتمالا کالیبره موتورها به هم خورده و صفرشون اشتباهه. پیچ‌ها رو باز کن و دوباره نقطه صفرشون رو تنظیم کن.

2) ربات برعکس یا اشتباه ردیابی می‌کنه: سیم‌کشی سنسورها جابه‌جاست. جای جامپرهای سنسور روی آردوینو رو چک کن یا تو کد جاشون رو عوض کن. 3 و 4) کلا هیچ اتفاقی نمیفته: کابل USB متصله؟ کد رو آپلود کردی یا فقط برنامه رو باز گذاشتی؟

5) بوی سوختگی یا دود میاد: بلافاصله کابل برق یا USB رو بکش! یه جای مدار اتصالی شدید داره، قطب‌های مثبت و منفی رو چک کن. 5) I smell smoke.

6) موتور گیر کرده یا صدای ساییده شدن فلز می‌ده: خیلی کم پیش میاد سرووهای فلزی خراب بشن، اما اگه از کالیبره بودن مطمئنی و بازم گیر می‌کنه، ممکنه چرخ‌دنده‌هاش آسیب دیده باشن و باید موتور رو عوض کنی.

مرحله ۲۲

امکانات جانبی و زیباسازی پروژه (اختیاری)

برای اینکه پروژه تر و تمیزتر بشه، می‌تونی از نظم‌دهنده‌های کابل (وارنیش یا بست کمربندی) برای جمع کردن سیم‌های سنسورها و موتورها استفاده کنی.

نصب یه پنل خورشیدی واقعی و یه ولت‌متر روی این ردیاب، پروژه رو کامل می‌کنه. می‌تونی یه سلول خورشیدی 5.5 ولت رو با چسب دوطرفه روی قسمت بالایی نصب کنی. ولت‌متر دیجیتال رو هم روی قاب مخصوص خودش بذار و از طریق پورت‌های خالی ترمینال، برق پنل رو بهش برسون تا ولتاژ تولیدی رو نشون بده. سیم‌های مثبت ولت‌متر و پنل خورشیدی رو به هم، و سیم‌های منفی‌شون رو هم به همدیگه وصل کن.

اگر برق ولت‌متر رو مستقیما از خود پنل خورشیدی بگیری، نیازی به سیم‌کشی اضافه نداری؛ فقط عیبش اینه که اگه نور کم بشه و ولتاژ زیر 3 ولت بیاد، نمایشگر خاموش می‌شه.

برای حل این مشکل، می‌تونی برق خود نمایشگر ولت‌متر رو از خروجی 5 ولت یا 3.3 ولت آردوینو بگیری و فقط سیم سنسور ولت‌متر رو به خروجی پنل خورشیدی وصل کنی.

مرحله ۲۳

پایان پروژه و تست دستگاه

اگه همه‌چیز رو درست پیش رفته باشی، ربات هوشمندت حالا آماده به کاره! می‌تونی بذاریش پشت پنجره تا با نور خورشید بچرخه، یا تو یه اتاق تاریک با چراغ‌قوه امتحانش کنی و ببینی چطور دقیقا سرش رو به سمت نور می‌چرخونه.

این ردیاب خورشیدی یه روش فوق‌العاده برای درک بهتر انرژی‌های پاک و ادغام اون با رباتیکه. شاید سیم‌کشی‌هاش تو نگاه اول یکم شلوغ به نظر برسه، اما وقتی قدم به قدم با مدار پیش بری می‌بینی چقدر منطق ساده‌ای داره.

اگه این پروژه خفن رو ساختی، حتما ویدیو کار کردنش رو بگیر و تو اپلیکیشن آیسی‌مدار با ما و بقیه دوستدارای الکترونیک به اشتراک بذار تا همه از دیدن ربات آفتاب‌گردانت لذت ببرن!

فایل‌های پیوست

PDF solartracker_instructions.pdf
INO Solar_Tracker.ino

تو میتونی اولین سازنده باشی!

اگه پروژه رو ساختی به اشتراک بزار و اعتبار هدیه بگیر

این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسی‌مدار بازنویسی و بهینه‌سازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.

آموزش‌های مشابه

گفتگو‌های کاربران

هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!