Projekt 18: Entwicklung eines automatischen Sonnen-Nachführ-Geräts

Autoren: Dörksen Andreas, Wemmer Tobias

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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