Projekt 18: Entwicklung eines automatischen Sonnen-Nachführ-Geräts: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 19. Januar 2018, 13:51 Uhr

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 im Wintersemester 2017/2018 durchgeführt (Weitere Projekte unter: [Projekte AET BSE WS2017]). 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

  I. Propjektplanung: 
   I.I. Recherche alternativer Lösungswege 
   I.II. Auswahl und Anpassung für Lösungsweg 
   I.III. Auswahl und Bestellung der Bauteile

  II. Konzepterstellung:
  II.I. Erstellung Konzept für Aufbau/Konstruktion
  II.II. Test Funktionsweise Fotowiderstände via Arduino 
  II.III. Test Funktionsweise Servos via Arduino 
  II.IV. Entwurf erster Schaltung auf einem Steckbrett
  II.V. Test der Schaltung mittels Arduinoprogrammierung

  III. Erstellung Schaltung 
  III.I. Bau einer Prototyp Platine
  III.II. Test der Platine
  III.III. Programmierung in Simulink
  III.IV. Test des Simulinkprogramms
  III.V. Optimierung der Schaltung
  III.VI. Erstellung und Test der finalen Platine

 IV. Konstruktion
 IV.I. Anpassung des Konstruktionskonzepts 
 VI.II. Beschaffung Konstruktionsmaterialien 
 VI.III. Fertigung der Konstruktion

V. Test fertige Konstruktion V.I. Test via Taschenlampe V.II. Falls nötig Anpassung Code oder Konstruktion

VI. Abschluss Dokumentation

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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