會(huì)移動(dòng)的“向日葵”——基于arduino的小型太陽(yáng)能收集裝置

1、會(huì)移動(dòng)的"向日葵"一基于arduino的小型太陽(yáng)能收集裝置導(dǎo)讀：前言:現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越講究資源的節(jié)約,隨著煤、石油、天然氣這些不可再生能源越來(lái)越稀缺, 在不久的將來(lái),綠色能源勢(shì)必會(huì)成為主流能源。所謂綠色能源,也就是可再生能源,包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、 水能、生物能等。其中太陽(yáng)能更是越來(lái)越得到人們的青睞，在人們的生活工作.前言：現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越講究資源的節(jié)約，隨著煤、石油、天然氣這些不可再生能源越來(lái)越稀 缺，在不久的將來(lái)，綠色能源勢(shì)必會(huì)成為主流能源。所謂綠色能源，也就是可再生能源，包 括風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、牛物能等。其中太陽(yáng)能更是越來(lái)越得到人們的青睞，在人們的?；?工作中起著廣泛的作用

2、，太陽(yáng)能發(fā)電就是其中授普遍的一種應(yīng)用。一般的太陽(yáng)能收集裝置都 是固定在一個(gè)方向的，不能充分釆集太陽(yáng)能。筆者制作了一款名為“向h葵”的太陽(yáng)能收集 裝置，它的最大特點(diǎn)就是裝有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，4個(gè)在太陽(yáng)能板周?chē)墓鈧鞲衅麟S時(shí)檢測(cè)周?chē)h(huán)境 光的亮度，經(jīng)過(guò)代碼處理，加上底下舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)，就能讓太陽(yáng)電池能板始終對(duì)著光故強(qiáng)的方 向。放到太陽(yáng)光下的效果，就是它始終會(huì)對(duì)著太陽(yáng)的方向，這樣就能保證最大限度地收集太 陽(yáng)能。筆者的太陽(yáng)能收集裝置基于arduino制作，所用的元件都與arduino兼容。arduino 是一個(gè)開(kāi)放源代碼的硬件項(xiàng)目，最大的優(yōu)勢(shì)就是具有良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性。用戶(hù)在它的官 網(wǎng)上可以隨時(shí)免費(fèi)下載電路圖、

3、源碼和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境等，依據(jù)官方提供的pcb和sch電路圖， 簡(jiǎn)化arduin。模組，來(lái)完成獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制；也口j以很方便地與傳感器、各式各樣的 電子元件（紅外線、超音波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服電機(jī)等）連接。arduino所用的編 程語(yǔ)言類(lèi)似c語(yǔ)言，但是結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，更簡(jiǎn)潔易懂，對(duì)于機(jī)器人愛(ài)好者和電子知識(shí)尚欠缺的 人群而言更容易上手。筆者使用dfrobot的romeo控制器對(duì)小車(chē)平臺(tái)做直接的電機(jī)控制。首先準(zhǔn)備好制作“向 日葵”的材料，這里用到了彳個(gè)光線傳感器、2個(gè)舵機(jī)及固定支架、1塊擴(kuò)展板、1塊控制 板、1塊多功能固定板、1部rover 5小千（將向h葵固定在小車(chē)上，方便全方位監(jiān)測(cè)）、1

4、塊太陽(yáng)能板，最后別忘了電源（712v） o詳細(xì)信息如表1所示。 一j sel,£ §3表1所需器件參考信息路虎（rover） 5 元件名稱(chēng)功能所需數(shù)h（個(gè)）參考價(jià)格（元）dfr0026環(huán)保模擬環(huán) 境光線傳感器基丁環(huán)保型光敏二極管的光線傳感器，可以用來(lái)對(duì)環(huán)境光線的 強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)410x42自由度df15mg舵機(jī)云臺(tái)含兩個(gè)舵機(jī)和1個(gè)支架，用于多自由度機(jī)械臂、監(jiān)控云臺(tái)、雙 足機(jī)器人、多足機(jī)器人等1259多孔原型飯金板多功能固定板，用于傳感器、電機(jī)等固定159xbee傳感器擴(kuò)展板v5一個(gè)傳感器擴(kuò)展板，能使大部分傳感器輕松地和arduino控制 板連接175dfrduino rome

5、o328控制器基于arduino的實(shí)用控制器，該控制器集成了電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)、10擴(kuò)展板、無(wú)線數(shù)串等接口，可方便地控制2個(gè)直流電機(jī)1300太陽(yáng)能電池板用于收集太陽(yáng)能150路虎5履帶小車(chē)用丁安裝舵機(jī)，以進(jìn)行全方位檢測(cè)11881.2v充電電池小車(chē)和romeo控制器的電源6路虎5履帶小車(chē)與一般履帶小不相比不同的地方是，可以根據(jù)路面情況的需要，調(diào)節(jié)前 后輪的高度。為了提高履帶小車(chē)的越野性能及美觀度，筆者將前后輪支架調(diào)節(jié)到了與地而形 成15°左右?jiàn)A角的位置。由于romeo的工作電壓在712v,并且履帶小年的工作電壓與romeo控制器相近，所以 使用了 6節(jié)1. 2v的充電電池作為電機(jī)和romeo

6、控制器的電源,當(dāng)然,選用7. 4v的鋰電池也 會(huì)是一種比較合適的選擇。制作過(guò)程準(zhǔn)備好了上述材料就可以將這些元器件拼起來(lái)了，制作步驟如下。1.將4個(gè)環(huán)境光線傳感器呈“ |”字形固定在多功能固定板的4個(gè)邊上，這樣做的廿的是方便檢測(cè)四周光線，尤其是在制作追光機(jī)器人時(shí)更體現(xiàn)了它的優(yōu)勢(shì)。2.將2個(gè)舵機(jī)固定在一起。這2個(gè)舵機(jī)分別控制橫向和縱向的旋轉(zhuǎn)，這里所用的舵機(jī)的旋 轉(zhuǎn)角度是從0。到180。的?？紤]到橫向舵機(jī)在做太陽(yáng)能收集器時(shí)不需要180。旋轉(zhuǎn)，所以 只要設(shè)定一定的偏角即可。而縱向舵機(jī)因?yàn)橐獙ふ夜庠?，所以需?60。旋轉(zhuǎn)，為此我將它 安裝在小車(chē)上，通過(guò)控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)來(lái)使舵機(jī)能全方位搜索光源。3.將多功能

7、板與舵機(jī)固定在一起。4.將舵機(jī)與小車(chē)固定在一起。5. 將xbee傳感器擴(kuò)展板插在dfrduino romeo 328控制板上。» *w 亠 u 工 一6. 將dfrduino romeo 328控制板固定到車(chē)上，然后將傳感器和舵機(jī)的接口導(dǎo)線插到控制板 的10 口上。注：光傳感器讀取的是模擬信號(hào)，所以要將它們連接到擴(kuò)展板的analog 口，0'5 口町 任意選擇。而舵機(jī)是數(shù)字輸出，要連接到pwm輸出端，板子上有注明。寫(xiě)代碼的吋候要注意。7. 最后只要將一塊太陽(yáng)能電池板固定在多功能板上就可以了，這樣一個(gè)小型的向日葵式的 太陽(yáng)能收集裝置就做好了。設(shè)計(jì)原理及效果4個(gè)光傳感器的作用是尋

8、找測(cè)試環(huán)境的最亮點(diǎn)，也就是太陽(yáng)所在的位置。經(jīng)過(guò)測(cè)試， 筆者所用的光傳感器在光源變亮?xí)r,其值會(huì)相應(yīng)減小0所以只要找到這4個(gè)傳感器所采集到 的信號(hào)值的最小均值，那么也就找到光源最亮點(diǎn)的所在位置了。再通過(guò)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)加上電機(jī) 控制，就可以掃描到周?chē)饩€的最亮點(diǎn)了。將它拿到室外，每隔10分鐘，“向日葵”會(huì)做一次檢測(cè)，找到太陽(yáng)所在位置進(jìn)行定位 并開(kāi)始采集太陽(yáng)能。如果加裝將太陽(yáng)能電池板采集到的電能輸出到其他設(shè)備的功能，就會(huì)止 “向日葵”變成很有實(shí)用價(jià)值的會(huì)移動(dòng)的自動(dòng)充電器。示意圖如下:a陽(yáng)能收集裝置參考代碼#include <math. h>/一"些庫(kù)函數(shù)include <ser

9、vo. h>#inclucle <metro h>servo de15mg1;servo df15mg2;int vala, valb, vale, vald, sum, mindata; int average25, pos2:=0, i=l, no;void ready()df15mg2. write(0);void setupodf15mg1. attach (3);df15mg2. attach(11);df15mg1. write(70);dei 5mg2. wri te (0);delay(1000);for(int i= 0; i < 180; i+)st

10、artupcode();cal maxi ight ();void loopovoid startupcode()df15mg1. write (70);val a=anal ogreacl (0) ;/傳感器數(shù)值讀入valb=analogrcad(l);valc=analogread(2); vald=analogread (3);pos2二pos2+l;dei 5mg2. wri te (pos2);pos2二consttain(pos2, 0,180);辻(pos2%10=0)sum二vala+valb+valc+vald; /4 個(gè)傳感器求和 average i =sum/4;/求均值

11、mindata=average1;i+；delay (10);void calmaxlight 0mindata二average1;for(int i = 2; i< 19; i卄)if(mindata>averagei)mindata=averagei;/找到最小值及其最小值的編號(hào)no 二 i;df15mg2. write (no*10) ;/舵機(jī)轉(zhuǎn)到光源所在方向“向日葵”的另一應(yīng)用追光機(jī)器人在止常的室內(nèi)環(huán)境光下，用手電筒打一束光，產(chǎn)生光源并移動(dòng)，這時(shí)“向日葵”就會(huì)跟 著你的手電筒轉(zhuǎn)。其原理類(lèi)似上述的太陽(yáng)能收集器，最人的區(qū)別在于此處不再做4個(gè)傳感器的均值，而是 將橫豎方向的光傳感

12、器兩兩求差。當(dāng)一端的感應(yīng)數(shù)值小于另一端時(shí)，就會(huì)向這一端偏轉(zhuǎn)。我 們不必放上太陽(yáng)能電池板，可以隨個(gè)人喜好在板上固定任何東西，比如插朵花、放個(gè)娃娃上 去等，這樣就能使機(jī)器人看起來(lái)更加生動(dòng)了。追光機(jī)器人參考代碼#include <math. h>/一些函數(shù)庫(kù)ttinclude <servo. h> include <metro. h>servo df15mg1;servo df15mg2;metro recemetro=metro(20);metro procemetro=metro(30);metro transmetro=metro(40);i nt suma

13、b, sumcd, pos 1 二90, pos2二90;/定義變量int vala, valb,vale,vald;void ready()df15mgl.write(90) ;/設(shè)定舵機(jī)的初始位置為90°df15mg2. write(90);void setupodf15mg1. attach (3);df15mg2. attach (11);void loop ()if (recemetro. check()=1)/控制數(shù)據(jù)采集、處理、輸出時(shí)間recemetro interval (10);receivedata ();!if(procemetro check ()二二1)pr

14、ocemetr() interval (15);processdata ();if (transmetr() check() =1)transmetr() interval (20);transmi tdatao ;void receivedata()vala=analogread (0) ;/設(shè)定光傳感器模擬數(shù)據(jù)讀取端口valb=analogread(l);valc=analogread(2);vald=analogread(3);void processdata0sumab=vala-valb;/橫豎光傳感器讀入數(shù)值求差sumcd=valc-vald;if (sumab<-10)/a、b傳感器求差，要根據(jù)環(huán)境光的不同設(shè)定相應(yīng)的值posl二posl+1;posl=constrain (posl, 60, 140) ;/舵機(jī) 1 的角度設(shè)定在 60° 到 140°else if(sumab>10)posl二poslt;posl=constrain(posl, 60, 140);if(sumccl<-20)/c、d傳感器求差，要根據(jù)環(huán)境光的不同設(shè)定相應(yīng)的值