تصميم أنظمة التّتبّع الشّمسيّة باستخدام الأردوينو

تصميم أنظمة التّتبّع الشّمسيّة باستخدام الأردوينو

مُقدمة: 

تُثبَّت الألواح الشّمسيّة في أنظمة التتبّع الشّمسيّة الحديثة Solar Tracker على هيكل يتحرّك وفقاً لموضع الشّمس (أي تُلاحق أشعّة الشّمس)، لنُصمّم نظام تتبّع (مُلاحقة)، وذلك باستخدام محرّكين سيرفو وأربعِة مقاوماتٍ ضوئيّة  LDR ولوح أردوينو أونو.

مخطط الدّارة:

 

مخطّط دارة المشروع
مخطّط دارة المشروع

يُعتبر تصميم نظام التّتبع الشّمسيّ بسيطاً، ولكن يجب أن يُوصَلَ بحذرٍ شديد، حيثُ تُربط أربع مقاومات ضوئيّة مع أربع مقاوماتٍ قيمةُ كلِّ مقاومة منها 100 كيلو أوم بنمط مقسم جهد،، ويُوصَل الخرج إلى أربعة مدّاخل تشابهية في لوح الأردوينو، بينما تُوصَل مداخل الـ PWM للمحرّكين إلى الأطراف 9 و10.

القطع الإالكترونيّة المطلوبة:

  • لوح أردوينو أونو.
  • محرّك سيرفو.
  • مقاومات ضوئيّة.
  • مقاومات.

آليّة العمل:

تعمل المقاومات الضّوئيّة LDR كحسّاسات شدّة إنارة رئيسيّة، ويُثبّت محرّكاي السيرفو على الهيكل الذي يحمل الألواح الشمسيّة، ثمّ بعد ذلك يُرفع الكود البرمجي للأردوينو إلى المُتحكّم؛ وفيما يلي

طريقة عمل المشروع:.

تتحسّس المقاومات الضّوئيّة كمّية الضوء المُسلّطة عليها، حيث تُقسَم حسّاسات الإضاءة الأربعة إلى أعلى وأسفل ويمين ويسار، فلتحقيق التّتبّع شرق-غرب، تُقارن القيم التّشابهيّة المُسجّلة من قبل حسّاسي الإضاءة في الأعلى مع الحسّاسين الموجودين في الأسفل،؛ فإذا كانت كمّيّة الضوء المُستقبَلة من قبل مجموعة الحسّاسات العليا أكبر، عندئذٍ يتحرّك المُحرّك المتوضِّع عمودياً إلى ذاك الاتجاه (أي إلى اتجاه الأعلى)، أمّا إذا كانت كمّيّة الضوء المُستقبَلة من حسّاسات الإضاءة السفلية أكبر، عندئذٍ تتحرّك المحرّكات باتّجاهها (أي إلى اتّجاه الأسفل).

ولتحديد الانحراف الزّاوي للألواح الشمسية، تُقارن القيم التّشابهيّة المُسجّلة من قبل حسّاسات الإضاءة المتوضِّعة على الجانب الأيسر مع الحسّاسات على الجانب الأيمن،؛ فإذا كانت كمّيّة الضّوء المُستقبَلة من قبل مجموعة الحسّاسات اليُسرى أكبر من الكمّيّة المُستقبَلة من مجموعة الحسّاسات اليُمنى، عندئذٍ سيتحرّك محرّك السيرفو المتوضِّع أفقيّاً إلى هذا الاتّجاه (أي إلى اتّجاه اليسار)، بينما إن كانت كمّيّة الإضاءة المُستقبَلة من قبل مجموعة الحسّاسات اليُمنى أكبر، عندئذٍ ستتحرّك المحرّكات إلى بذاك الاتّجاه (أي إلى اتّجاه اليمين).

مراحل التنفيذ:

 

الخطوة الأولى:

أحضِر قطعةً من الورق المُقوّى، وأحدِث في منتصفها فراغاً بالحجم المبيَّن في بالشكل  وأربعة ثقوب على الجوانب الأربعة، بحيث تناسِب توضُّع المقاومات الضّوئيّة فيها، ثمّ ألصِق اللّوح الشمسي بقطعة الورق المقوّى (ألصقها بالفراغ المُحدَث بالورقة)، وأحضِر سلكين من اللّوحة كما هو موضَّح في الشكل أدناه.

الخطوة الأولى (لصق اللوح الشمسي بالورق المقوّى)

الخطوة الثّانية:

الآن، اقطِع أحد طرفي المقاومة الضّوئية، بحيث يصبح طرف واحد من كل مقاومة ضوئية أقصر من الطرف الثاني فيها.؛، بعد ذلك أدخِل المقاومات الضوئية الأربعة في بالثقوب الأربعة على الورق المقوَّى كما هو موضَّح أدناه، ثُمّ اثنِ الشّريط المعدني المُثقّب، وضعْهُ على الجانب الخلفي للورقة.، بعد ذلك ضع الغِراء على المقاومات الضّوئيّة لتثبيتها بإحكام. كما هو موضَّح في الشّكل .

الخطوة الثّانية (تثبيت المقاومات الضّوئيّة)

 

الخطوة الثّالثة:

اِلحم طرفي المقاومات الضوئية كما هو مبيَّن أدناه، وبعد ذلك اِلحم الطّرفين الآخرين منها مع مقاومات قيمتها 10 كيلو أوم، ثُمّ صِل الأسلاك الأربعة الخاصّة بالمقاومات الضّوئيّة عن طريق سلك (نصلها مع بعضها بسلك).

الخطوة الثّالثة (لِحام الأطراف)

الخطوة الرّابعة:

الآن أحضِر سلك مزدوج bus wire، والّذي يُستخدم لتوصيل مخارج المقاومات الضّوئية الأربعة إلى لوح الأردوينو، ثُمّ أدخِلها في ثقوب الشّريط المعدنيّ كما هو مبيَّن في الشّكل ، بعد ذلك اِلحم الأسلاك الأربعة مع المقاومات الضّوئية الأربعة في أي نقطة بين المقاومة العادية والمقاومة الضّوئيّة.

الخطوة الرابعة (توصيل المقاومات إلى لوح الأردوينو)

الخطوة الخامسة:

أدخِل سلكين آخرين من السّلك المزدوج ضمن الشّريط المعدنيّ المثقوب كما هو موضَّح، مع العلم أنّ هذينان السّلكيان يُستخدمان لتزويد دارة المقاومات الضوئيّة بجهد التّغذية VCC وبالتأريض GND، ثُمّ اِلحم سلك واحد مع أطراف المقاومات الضوئيّة والمُتّصلة بالمقاومات، وأيضاً اِلحم السّلك الآخر مع الأطراف الأُخرى.، بعد ذلك اِقصر أطراف المقاومات الضوئيّة المتصلة مع المقاومات باستخدام سلك، وذلك كما هو مبيّن في الشّكل أدناه.

الخطوة الخامسة

الخطوة السّادسة:

الآن اربط (ثبّت) محرك السيرفو مع الشّريط المعدنيّ المثقوب باستخدام برغي، وزوّدهُ بالغِراء ليُثبَّت بإحكام.

الخطوة السّادسة (ربط المحرك مع الشّريط المعدنيّ)

الخطوة السّابعة:

أحضِر شريط معدني آخر واثنِيه كما هو مبيَّن في الشّكل أدناه.

الخطوة السّابعة (ثني الشّريط المعدني)

الخطوة الثّامنة:

في الخطوة الأخيرة، ضع مجموعة الألواح الشّمسيّة ومحرّك السّيرفو الأوّل على الشّريط المعدنيّ لمحرّك السّيرفو الثّاني، كما هو موضَّح أدناه.

الخطوة الأخيرة من توصيل النّظام

 

الكود البرمجي للمشروع: هنا


المصدر: هنا

ترجمة: سارة خضر، مراجعة: علي العلي، تصميم: علي العلي، تدقيق لغوي: حنين غاليه، تحرير: حسين اسعد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.