Als Heliostat kann dieses Gerät einen Spiegel (in diesem Fall das Solarpanel) drehen, um die Sonnenstrahlen trotz der sichtbaren täglichen Bewegung der Sonne konstant in eine Richtung zu lenken.
In diesem Artikel erfahren Sie, wie ein solches Gerät funktioniert und wie es hergestellt werden kann. Dieser Heliostat kann Sonnenenergie sammeln, mit der beispielsweise ein Mobiltelefon aufgeladen werden kann.
Werkzeuge und Materialien:
- Solarpanel Offgridtec 5W 12V;
- Gleichstrommotor V-TEC 6V Mini 25D mit Gang 177 U / min;
- Einstellbares Leistungsmodul;
-USB-micro;
- Leiterplatte;
- Transistor IRFD 110 - 2 Stück;
- Transistor IRFD 9120 - 2 Stück;
Doppelkomparator, DIP-8;
-Metallfilmwiderstände: 330 kOhm - 4 Stk; 1K -1 Stk; 4,7 K - 2 Stück;
- Potentiometer horizontal, 6 mm, 25 kOhm - 2 Stk;
- Fotowiderstand - 2 Stück;
- PCB-Stecker gerade, 3-polig;
- PCB-Stecker gerade, weiß 2-polig - 3 Stück;
-Schrumpfrohr;
-Fasteners;
-Sperrholz;
-Wire;
-Laser Cutter;
-3D Drucker;
-Lötkolben;
- Zangen;
-Nipper;
- Tischlerkleber;
- Schraubendreher;
- Thermogun;
-Nozhovka;
- Bohren für Metall;
- 12-V-Stromversorgung (oder 9-V-Batterie);
-Multimeter;
-Luxmeter (optional);
Erster Schritt: Theorie
Im Kampf gegen den Klimawandel spielen erneuerbare Energien eine unverzichtbare Rolle. Einer der Vorteile erneuerbarer Energien ist, dass sie keine Treibhausgase ausstoßen. Es gibt viele verschiedene erneuerbare Energiequellen wie Solarenergie, Wasserkraft, Wind, Meeresenergie (Welle und Gezeiten), Geothermie, Bioenergie, Wasserstoff. Eine Energiequelle, die ohne Erschöpfung und aus natürlichen Ressourcen immer wieder genutzt werden kann, gilt als erneuerbare Energie. Wenn nur ein Prozent der Sahara mit Sonnenkollektoren bedeckt ist, reicht dies aus, um die ganze Welt mit Strom zu versorgen.
Um die Energie, die die Sonne an die Erde sendet, zu nutzen, muss sie in eine andere Energieform umgewandelt werden, die beispielsweise leichter in Elektrizität umgewandelt werden kann.
In einer Photovoltaikzelle wird Sonnenlicht direkt in Strom umgewandelt.
Eine typische Photovoltaikzelle besteht aus einem Halbleitersiliziummaterial.Typischerweise besteht dieser Solarzellentyp aus zwei Siliziumschichten: I) Silizium vom n-Typ und II) Silizium vom p-Typ. Eine Solarzelle erzeugt Strom mit Sonnenlicht.
Schritt zwei: Teile vorbereiten
heliostat_all_3mm_comp_v4.svg
Zahnrad.stl
Schneiden Sie alle Holzteile mit einem Laserschneider. Drucken Sie das Zahnrad auf einem 3D-Drucker. Schneiden Sie ein Stück Faser für die Achse (Länge ca. 1,6 cm).
Schneiden Sie zwei Kunststoffrohre ab, eines mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 40 mm (für die Achse) und das andere mit einem Durchmesser von 32 mm und einer Länge von 2 cm (für Lichtsensoren).
Schritt drei: Installieren Sie das Ladegerät
Jetzt müssen Sie das Ladegerät zusammenbauen.
Zwei Drähte von 22 Zentimetern müssen mit dem zweipoligen Stecker verlötet werden. Lötstellen isolieren.
Auf der Rückseite des Solarpanels befindet sich eine Montagebox. Die zweiten Enden der Drähte sind an den Kontakten des Solarpanels befestigt. Bei der Installation ist die Polarität zu beachten.
Jetzt müssen wir das Solarpanel an den Spannungsregler sowie an ein USB-Ladegerät anschließen.
Das USB-Kabel hat vier Drähte. Brauche zwei, schwarz und rot. Rot ist mit + dem Ausgang des Spannungsreglers verlötet, Schwarz mit Minus. Mit einem zusätzlichen Kabel verbinden wir das Solarpanel und die Wasserkontakte des Reglers.
Da die Solarzelle 12 V liefert und USB-Geräte nur für 5 V ausgelegt sind, muss der Spannungsregler auf 5 V eingestellt werden.
Es ist erforderlich, eine Stromquelle an die Eingangskontakte des Reglers anzuschließen und die Ausgangsspannung zu messen. Falls erforderlich, stellen Sie die Spannung mit der Einstellschraube auf einen Wert von 5 V ein.
Schritt vier: Leiterplatte
Die Position des Solarpanels relativ zur Sonne wird mit zwei Lichtsensoren überwacht. Die Drehung der Platte erfolgt mit dem Motor. Regiert alles elektronisch Gebühr. Wir montieren die Platine nach dem Schema.
Wenn alle elektronischen Komponenten auf die Leiterplatte gelötet sind, sollte deren Funktionalität getestet werden. Für den Test benötigen Sie ein Netzteil, einen Testmotor, der an einen 2-poligen Stecker angeschlossen ist, und einen Schraubendreher. Es ist zu prüfen, ob sich der Motor dreht, ob ihm Strom zugeführt wird und ob der Motor die Drehrichtung ändert.
Schalten Sie das Board ein. Nehmen Sie einen Schraubendreher und stellen Sie das Potentiometer R9 in die mittlere Position. Der Motor sollte aufhören zu drehen. Drehen Sie den Schraubendreher in die andere Richtung, um zu prüfen, ob sich das Motorzahnrad auch in die entgegengesetzte Richtung dreht. Wenn alles funktioniert, stellen Sie das Potentiometer auf die mittlere Position und schalten Sie das Gerät aus.
Fünfter Schritt: Lichtsensoren
Der Heliostat muss immer perfekt auf die Sonne ausgerichtet sein, um so viel Energie wie möglich zu erhalten. Daher ist ein Mechanismus erforderlich, um sicherzustellen, dass der Heliostat immer der Sonne zugewandt ist. Diese Bedingung wird unter Verwendung von Fotowiderständen (oder Lichtsensoren) erfüllt. Lichtsensoren sind über dem Solarpanel angebracht. Zuerst müssen Sie die beiden Holzteile verbinden (siehe Abbildung unten) und die beiden Sensoren in die entsprechenden Löcher einsetzen.
Legen Sie dann den gesamten Lichtsensorhalter in ein rundes Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 32 mm und einer Länge von 2 cm. Jetzt müssen Sie den Fotowiderstand an die Platine anschließen. Nehmen Sie drei Kabel (jeweils ca. 60 cm lang) und löten Sie sie an die Sensorkontakte.
Die Sensoren werden über einen 3-poligen Stecker mit der Platine verbunden.
Schritt sechs: Motor
Löten Sie das 2-polige Verbindungskabel an den Motor. Der Motor wird in die Grundplatte des Heliostaten eingesetzt. Anschließen des Spannungsreglers an die Platine
Siebter Schritt: Montage des Stützteils und des Drehmechanismus
Der mechanische Teil des Heliostaten besteht aus einer Basis in Form eines Kastens, auf dem eine rotierende Grundplatte montiert ist.
Legen Sie die Grundplatte vor sich und stellen Sie sicher, dass sich das große Loch in der oberen rechten Ecke befindet.Kleben Sie die Beine in die Ecken der Stütze.
Als nächstes müssen Sie die Räder und das Getriebe am Drehteller befestigen. Die verwendeten Achsen sind Draht.
Dann wird der Motor installiert und repariert.
Ich werde das Solarpanel montieren.
Es bleibt die Installation des Panels und die Sicherung der Elektronik von der Unterseite der Basis. Jetzt ist alles fertig und Sie können versuchen, Ihr Mobiltelefon aufzuladen.
