Projekt 18: Entwicklung eines automatischen Sonnen-Nachführ-Geräts
Autoren: Dörksen Andreas, Wemmer Tobias
Betreuer: Prof. Schneider
Aufgabe
Entwickeln und Bauen Sie Sonnenlicht-Nachführ-Gerät für eine Solarzelle.
Erwartungen an die Projektlösung
- Recherche bisheriger Lösungen
- Entwurf der Schaltung und Beschaffung der Bauteile
- Realisierung der Schaltung durch Fertigung eines prototypischen Arduino-Uno-Shields
- Programmierung und Visualisierung mit Simulink
- Machen Sie ein tolles Videos, welches die Funktion visualisiert.
- Test und wiss. Dokumentation
- Live Vorführung während der Abschlusspräsentation
Schwierigkeitsgrad
Einfach (**)[vgl. https://campusapp01.hshl.de/pluginfile.php/378832/mod_resource/content/0/Auftaktveranstaltung.pdf S.56]
Einleitung
Dieses Projekt wurde von Andreas Dörksen und Tobias Wemmer im Rahmen des Masterstudiengangs „Business and Systems Engineering“ im "Angewandte Elektrotechnik" Fachpraktikum (LINK) im Wintersemester 2017/2018 durchgeführt. Die betreuenden Professoren waren Prof. Göbel und Prof. Schneider.
Verwendete Bauteile
Grundschaltung:
- 2 Servos ()
- 4 Fotowiderstände ()
- 4 10k Ohm Widerstände
- 1 Arduino Uno R3
- 1 Netzteil für Arduino
- 4 Schrumpfschläuche
- 2 Leiterkarten
- Lötzinn
- Diverse Kabel/Litzen
Konstruktion:
- Holz
- Leim
- Nägel/Schrauben
Zusatz der Schaltung
- 1 Taster
- 1 LED
- 15 Stecker für den Arduino
Projekt
Projektplan
II. Propjektplanung:
I.I. Recherche alternativer Lösungswege
I.II. Auswahl und Anpassung für Lösungsweg
I.III. Auswahl Bauteile
I.IV. Bestellung Bauteile
II. Warten auf Bauteile
II.I. Brainstorming Aufbau/Konstruktion
II.II. Erstellung Konzept für Aufbau/Konstruktion
II.III. Eintreffen der Bauteile
III. Komponennten Test
III.I. Test Funktionsweise Fotowiderstände via Arduino
III.II. Test Funktionsweise Servos via Arduino
IV. Generierung Code
IV.I. Erstellung Code für Sensoren
IV.II. Erstellung Code für Servos
IV.III. Erstellung Simulink Programm
V. Erstellung Schaltung
V.I. Testaufbau am Steckbrett
V.II. Anpassung/Optimierung der Schaltung
V.III. Entwurf Fritzing Skizze
V.IV. Test der Schaltung V.V. Bestückung Leiterplatte
VI. Anpassung Konstruktion an Leiterplatte
VI.I. Abmessung Leiterplatte und Änderung Plan
VI.II. Beschaffung Materialien
VI.III. Zusammenbau
VII. Test fertige Konstruktion
VII.I. Test via Taschenlampe
VII.II. Falls nötig Anpassung Code oder Konstruktion
VIII. Abschluss Dokumentation
VIII.I. Erstellung und Upload des Image-Films
VIII.II. Wiki füllen
VIII.III. Fritzing Skizze Drucken
VIII.IV. Arduino Code formatieren und Drucken
VIII.V. Standschild Drucken
IV. Abschluss Präsentation (22.01.18)
Projektziel
Das Ziel des Projektes war es, eine Sonnenlichtführung zu erstellen, welche mittels eines Arduinos gesteuert wird. Diese soll z.B. eine Solarzelle immer zur hellst möglichen Stelle hin ausrichten. Die Verwendung bestimmter Bauteile wurde nicht vorgegebn, sodass die Realisierung auf unterschiedliche Herangehensweisen erfolgen konnte. Die einzige Einschränkung bei diesem Projekt, stellte das begrenzte Budget in Höhe von 20€ dar.
Projektdurchführung
Projektfortführung
Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen und hat darüber hinaus weitere Zusatzfunktionen. Diese können weiter ausgebaut werden. Mögliche Verbesserungen:
1. Integration einer Solarzelle. Dabei kann versucht werden, zunächst die Steuerung der Servos über die Solarzelle zu betreiben.Weiterhin könnte das gesamte Geräte samt Arduino über die Solarzelle mit Strom versorgt werden. Ein zusätzliche Akku würde dabei die Einstellung des Ausgangszustandes ermöglichen.
2. Implementierung weiterer Diagnose Funktionen. Ein Beispiel dafür, wäre ein Display, auf welchem ein konkreter Fehler angezeigt wird.
3. Eine manuelle Ausrichtung der Solarzelle. Dabei könnten die Servos direkt über eine Steuerungsmodul oder via Schnittstelle über Simulink angesprochen werden.
4. Eine Verbesserung der Konstuktion: Die aktuelle Konstruktion ist nicht für Draußen geeignet. Daher bietet es sich an das Gerät allwettertauglich zu machen. Weiterhin ist es möglich die funktionsorientierte Konsturktion des Sonne-Nachführ-Geräts durch eine anwendungsorientierte Konstruktion zu ersetzen.
Ergebnis
Das Ziel des Projektes wurde Erreicht. Das Sonnen-Nachführ-Gerät vergleicht die Helligkeiten jeweils auf der horizontalen und der vertikalen Achse miteinander und richtet sich stets zu hellsten Stelle aus. Weiterhin wunden Zusatzfunktionen implementiert welche ein Zurücksetzen des Gerätes auf den Ausgangszustand ermöglichen, um bei unerwarteten Fehlern eine schnelle Lösung zu bieten. Des Weiteren wurde eine Status LED implementiert, welche zur Kontrolle der Servos dient und einen möglichen Ausfall ebendieser signalisieren können, was eine Diagnose bei auftretenden Fehlern erleichtert.
Zusammenfassung
Literatur
Weblinks
Projektunterlagen
YouTube Video
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