ICARUS: Analog Heliostat
Jag ville krama lite extra solljus in i mitt liv för att ge några gratis värme samt minska risken för Fem-McNasties. Det finns en underbar enhet kallas en heliostat som kan återspegla de kraftfulla solen strålar exakt där du vill ha dem; som i "pew pew pew".
Uppdatering juli 18 2013: jag har blivit kontaktad av en riktig professionell (se "redrok" i länken och kommentarer nedan) för att råda mig att jag har förenklat geometri orsakar fel i sikte. Jag fick inte kalibrering och skärpa för att inse att jag hade detta problem förut Icarus dog av en trasig motor. Se nästa steg för mer detaljer där jag gick fel (rätlinjiga vs. sfärisk geometri).
En heliostat är i grunden en spegel som roterar för att reflektera solljus på en fast punkt under hela dagen: i min matsal på vintern eller på ett solar pool värmeelement på sommaren. Detta verkar vara ett mycket lätt projekt tills du anser att det finns två yxor av rotation, och att solens position på himlen ändras med årstiderna (kramar horisonten på vintern). Jag har velat bygga en heliostat för ett par år, även om jag har faktiskt aldrig sett en (tills idag!). Heliostater är kommersiellt tillgängliga, även om de ännu inte är ganska mainstream. Det finns många entusiaster försöker nya och innovativa sätt att träna geometriska och mekaniska utmaningen att dela upp vinkeln mellan solen och mål:
Med ett urverk:
Genom att använda Arduino för att beräkna där du ska peka: cerebralmeltdown.com
En komplett historik över heliostater: http://www.redrok.com/main.htm#mechanical
Kommersiellt tillgänglig: http://lightmanufacturingsystems.com/order/
Jag är ganska säker på att den bästa lösningen är att ha någon form av dator som beräknar önskad position av spegeln och överför instruktioner till exakta manöverdon eller steg motorer att placera den i realtid. Arduino verkar vara tillräckligt kraftfull, och kod som behövs finns mestadels i någon form. Det är här den "analogt" kommer från i min titel: Jag såg för att kringgå den datorn och exakt motorer till A) minskar kostnaderna, B) göra det mer väder-bevis och C) trouble-shootable (för en ödmjuk geolog som jag själv). Så även om jag använder el och elektronik, är detta mer som din farmors radio (analoga) än du kanske tror. Jag förväntar mig inte att denna konstruktion skulle rullas ut i västvärlden, men den relativt enkel mekanik innebär att det kunde hitta en nisch hobbyister och i utvecklingsländerna. I själva verket skulle mycket av kroppen och mekanism lämpar sig väl för 3D-utskrifter (framtida uppdatering?).
Jag blev inspirerad av många Arduino Solar Tracker projekt som förefaller handily ge en vektor för solen. Den andra vektorn av intresse är enkelt: det pekar direkt mot målet (fönster, pool värmare). För att få solen reflekteras dit du vill, spegeln måste vara placerade vinkelrätt BISEKTRIS (exakt halva vägen eller normal) mellan dessa två vektorer. Som synes lätt, rätt? En enkel dator eller ett barn kan säga vart det BISEKTRIS är; som jag vet hur att ge instruktioner i en form som skulle utföras. Poängen är: Jag försöker att eliminera dator bearbetning från ekvationen, så hur du just dela en vinkel i tre dimensioner "mekaniskt"? Se nästa steg att se min lågteknologiska lösning. Om jag bara har uppfunnit (eller inte) en motsvarighet till en "fyrkantiga hjul" (som i, en mer elegant lösning finns) Låt mig veta i kommentarerna nedan.