Een heliostaat, dit apparaat kan een spiegel (in dit geval het zonnepaneel) roteren om de zonnestralen constant in één richting te richten, ondanks de zichtbare dagelijkse beweging van de zon.
In dit artikel zullen we leren hoe een dergelijk apparaat werkt en hoe het kan worden vervaardigd. Deze heliostaat kan zonne-energie ophopen, die vervolgens kan worden gebruikt om bijvoorbeeld een mobiele telefoon op te laden.
Gereedschap en materialen:
- Zonnepaneel Offgridtec 5W 12V;
- DC-motor V-TEC 6V Mini 25D met versnelling 177 tpm;
- Verstelbare voedingsmodule;
-USB-micro;
- printplaat;
- Transistor IRFD 110 - 2 stuks;
- Transistor IRFD 9120 - 2 stuks;
Dubbele comparator, DIP-8;
-Metaalfilmweerstanden: 330 kOhm - 4 stuks; 1K -1 stuks; 4.7K - 2 stuks;
- Potentiometers horizontaal, 6 mm, 25 kOhm - 2 stuks;
- Fotoresistor - 2 stuks;
- PCB connector recht, 3-pin;
- PCB connector recht, wit 2-pin - 3 stuks;
-Krimpbuis;
-Fasters;
-Plex;
-Draad;
-Lasersnijder;
-3D-printer;
-Soldeerbout;
- Tang;
-Nippers;
- Joiner's lijm;
- schroevendraaier;
- Thermogun;
-Nozhovka;
- Boor voor metaal;
- 12 V voeding (of 9 V batterij);
-Multimeter;
-Luxmeter (optioneel);
Stap één: Theorie
In de strijd tegen klimaatverandering speelt hernieuwbare energie een onmisbare rol. Een van de voordelen van hernieuwbare energie is dat ze geen broeikasgassen uitstoten. Er zijn veel verschillende hernieuwbare energiebronnen, zoals: zonne-energie, waterkracht, wind, mariene energie (golf en getij), geothermische energie, bio-energie, waterstof. Een energiebron die keer op keer kan worden gebruikt zonder uitputting en afkomstig is van natuurlijke bronnen, wordt beschouwd als duurzame energie. Als slechts één procent van de Sahara-woestijn bedekt is met zonnepanelen, dan is dit voldoende om de hele wereld van elektriciteit te voorzien.
Om de energie die de zon naar de aarde stuurt te gebruiken, moet deze worden omgezet in een andere vorm van energie die gemakkelijker kan worden gebruikt, bijvoorbeeld in elektriciteit.
In een fotovoltaïsche cel wordt zonlicht direct omgezet in elektriciteit.
Een typische fotovoltaïsche cel is gemaakt van een halfgeleidend siliciummateriaal.Dit type zonnecel bestaat typisch uit twee siliciumlagen: I) n-type silicium en II) p-type silicium. Een zonnecel wekt elektriciteit op met zonlicht.
Stap twee: Onderdelen voorbereiden
heliostat_all_3mm_comp_v4.svg
Zahnrad.stl
Snijd alle houten delen met een lasersnijder. Print de versnelling op een 3D-printer. Knip een stuk vezel voor de as (lengte ongeveer 1,6 cm).
Snij twee plastic buizen, één met een diameter van 20 mm en een lengte van 40 mm (voor de as) en de andere met een diameter van 32 mm en een lengte van 2 cm (voor lichtsensoren).
Stap drie: Installeer de oplader
Nu moet je de oplader monteren.
Op de tweepolige connector moeten twee draden van 22 centimeter worden gesoldeerd. Isoleer soldeerpunten.
Aan de achterkant van het zonnepaneel zit een montagedoos. De tweede uiteinden van de draden zijn bevestigd aan de contacten van het zonnepaneel. Bij installatie is het noodzakelijk om de polariteit in acht te nemen.
Nu moeten we het zonnepaneel aansluiten op de spanningsregelaar en op een USB-oplader.
De USB-kabel heeft vier draden. Twee nodig, zwart en rood. Rood is gesoldeerd op + de uitgang van de spanningsregelaar, zwart op min. Met een extra draad verbinden we het zonnepaneel en de watercontacten van de regelaar.
Aangezien de zonnecel 12 V levert en USB-apparaten slechts een nominaal vermogen van 5 V hebben, moet de spanningsregelaar op 5 V worden ingesteld.
Het is noodzakelijk om een stroombron aan te sluiten op de ingangscontacten van de regelaar en de uitgangsspanning te meten. Pas indien nodig de spanning aan tot een waarde van 5 V. met behulp van de stelschroef.
Stap vier: PCB
De positie van het zonnepaneel ten opzichte van de zon wordt gemonitord met twee lichtsensoren. De rotatie van het paneel wordt uitgevoerd met behulp van de motor. Regeert het allemaal elektronisch vergoeding. We monteren het bord volgens het schema.
Wanneer alle elektronische componenten op de printplaat zijn gesoldeerd, moet de functionaliteit ervan worden getest. Voor de test heeft u een voeding nodig, een testmotor aangesloten op een 2-pins connector en een schroevendraaier. Het is noodzakelijk om te controleren of de motor draait, of er stroom aan wordt geleverd en of de motor de draairichting verandert.
Zet het bord aan. Neem een schroevendraaier en zet potentiometer R9 in de middelste stand. De motor moet stoppen met draaien. Draai de schroevendraaier in de andere richting om te controleren of het motortandwiel ook in de tegenovergestelde richting draait. Als alles werkt, zet u de potentiometer in de middelste stand en zet u de stroom uit.
Stap vijf: lichtsensoren
De heliostaat moet altijd perfect zijn uitgelijnd met de zon om zoveel mogelijk energie te ontvangen. Er is dus een mechanisme nodig om ervoor te zorgen dat de heliostaat altijd naar de zon wordt gedraaid. Aan deze voorwaarde is voldaan met fotoresistoren (of lichtsensoren). Lichtsensoren zijn boven het zonnepaneel gemonteerd. Eerst moet u de twee houten delen verbinden (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding) en de twee sensoren in de overeenkomstige gaten steken.
Plaats vervolgens de gehele lichtsensorhouder in een ronde kunststof buis met een diameter van 32 mm en een lengte van 2 cm Nu moet je de fotoweerstand op het bord aansluiten. Neem drie kabels (elk ongeveer 60 cm lang) en soldeer ze aan de sensorcontacten.
Sensoren worden op het bord aangesloten via een 3-pins connector.
Stap zes: motor
Soldeer de 2-pins verbindingskabel aan de motor. De motor wordt in de basisplaat van de heliostaat gestoken. De spanningsregelaar aansluiten op het bord
Zevende stap: montage van het steundeel en het draaimechanisme
Het mechanische deel van de heliostaat bestaat uit een basis in de vorm van een doos waarop een roterende basisplaat is gemonteerd.
Leg de grondplaat voor je neer en zorg ervoor dat het grote gat rechtsboven zit.Lijm de poten in de hoeken van de steun.
Vervolgens moet u de wielen en versnelling op de draaitafel bevestigen. De gebruikte assen zijn draad.
Vervolgens wordt de motor geïnstalleerd en vastgezet.
Ik ga het zonnepaneel monteren.
Het blijft over om het paneel te installeren en de elektronica vanaf de onderkant van de basis te bevestigen. Nu is alles klaar en kunt u proberen uw mobiele telefoon op te laden.
