Autonome Solarstation

Autoren: Tim Schonlau & Kevin Hinze
Betreuer: Prof. Göbel & Prof. Schneider

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Abb. 1: Titelbild, gerendert mit SOLIDWORKS Visualize 2021

Einleitung

In diesem Projekt soll eine Autonome Solarstation entwickelt werden. Diese richtet sich über zwei angetriebene Achsen nach dem Sonnenstand aus und ermöglicht so einen komplett autonomen Tagesablauf der Solarstation. Zudem verfügt diese über einen Akku um das System unabhängig nutzen zu können, sowie als Lademöglichkeit für Endgeräte. Die gesamten Informationen über den Sonnenstatus, Intensität und Ladestatus werden über ein digitales Display an der Station wiedergegeben.

Anforderungen

Abb. 2: Autonome Solarstation, Solarpanele mit Pan/Tilt beweglich, Fuß bietet Platz für Akku und Arduino

ID	Inhalt	Ersteller	Datum	Geprüft am	Datum
1	Geringes Gewicht der Konstruktion	Kevin Hinze
2	Lichteinstrahlung muss gemessen werden	Kevin Hinze
3	Einstellen der zwei Achsen	Kevin Hinze
4	Automatisierung der Achsen für den Lichtzyklus	Kevin Hinze
5	Speicherung der Energie, mit Schalt-Relais und Sensor	Tim Schonlau
6	Freigabe aus Energiespeicher für Endgeräte, Ansteuerung 5V USB Port	Tim Schonlau
7	Anzeige von Licht-und Energiedaten	Kevin Hinze

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Systementwurf

Autonome Solarstation Systementwurf

Um die Effizienz der Solarmodule zu erhöhen und damit den gesamten Sonnenzyklus abdecken zu können, wird die X-Achse (Tilt) und die Y-Achse (Pan) von einem Servomotor angetrieben. Diese werden in der Säule der Solarstation integriert. Der Fuß bietet zudem Platz für den Akkumulator, Arduino Uno, USB Port und einer digitaler Anzeige. So soll eine möglichst kompakte Bauweise realisiert werden.
Die Lichtsensoren werden am Rand der Solarmodule installiert. Die Strom-&Spannungssensoren werden nahe des Arduinos angebracht, um lange Kabelwege zu vermeiden. Diese werden mit einem Relais in einen Schaltkreis integriert, um den Aufladevorgang der Akkumulatoren unabhängig vom Arduino schalten zu können.

Komponentenspezifikation

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Umsetzung (HW/SW)

Abb. 3: Rückseite mit Blick auf Motoren und mechanischen Aufbau, gerendert mit SOLIDWORKS Visualize 2021

Weblinks

https://www.funduinoshop.com/

Literatur

Komponente	Beschreibung	Abbildung
Arduino UNO R3	Bei dem in diesem Projekt verwendeten Microcontroller handelt es sich um den Arduino Uno Rev3. Dieser besitzt neben 14 digitalen I/O Pins, von denen 6 als PWM Outputs genutzt werden können, auch 6 analoge Eingänge.Für dieses Projekt werden 4 digitale I/Os sowie 2 Analogeingänge benötigt.	|126px|mini|zentriert|Arduino Uno Board]]