Bärbar Solar Tracker Project - kretsdesign och Breadboarding (1 / 5 steg)

Steg 1: Kretsdesign och teorin om Operation

När överväga alternativ för utformningen av denna krets en kriterier som var viktigt för mig var en mycket låg tomgång ström. Det vill säga dras att när solpanelen var pekade i rätt riktning jag ville gå runt att använda som lite ström en möjlig sedan någon energi konsumeras här från den totala energin att solcellen kan ge till alla anslutna enheter och minska den totala effektiviteten i solar skörd.

Med detta i åtanke valde jag att använda en inverterad LED array sensor. När ljuset faller på PN i en LED, produceras en spänning som är proportionell mot styrkan av strålningen. Genom att ha två lysdioderna anslutna anoden till katoden, en LED kommer att producera en positiv spänning som svar på ljuset och en kommer att producera en negativ spänning. När mängden ljus faller på två lysdioderna är lika kommer att dessa spänningar summera till noll. Men om en LED blir mer ljus på det sedan en netto spänning kommer att existera och kan matas ut. Beroende på om den tillverkade spänningen är positivt eller negativt vet vi som LED blir högre incident ljusintensiteten.

Eftersom denna design bygger på en spänning och inte en ström måste inte energiförbrukningen i sensorn scenen. Detta är i kontraktet till en ljus känsliga motstånd eller transistor som kommer att ha en makt som drar. En annan fördel med LED sensor är att vi kan öka känsligheten genom att ansluta flera led i serie på båda polaritet platserna. Vår slutliga utformningen kommer att använda 5-10 lysdioder seriekopplas för både vanlig och omvänd polaritet platserna för att förbättra lyhördheten. För nu kommer jag bara använda en i varje plats som jag har visat i schematiskt.

Produktionen av sensor scenen kommer först att anslutas till en op förstärkare som en buffert. Detta innebär att någon liten strömförbrukning i nedströms krets orsakar förändringar spänningen i matrisen sensor. Produktionen av denna buffert ska föda två andra op förstärkare används som förstärkare: en icke-invertering och en vända. Kompletterande indata till dessa op förstärkare sätts genom en serie av potentiometrar och den op amp utdata skickas till H-bron att köra motorn.

User input och kalibrering scenen består av tre potentiometrar och en resistor. Denna inställning är i huvudsak en justerbara spänningsavdelare. Motstånd (470kohm. Förlåt, jag glömde att märka det när jag ritade schematiskt) sänker till spänning går in potentiometrar och förhindrar systemet från att någonsin ha ett lågt motstånd sökvägen från anoden till katoden. Den första potentiometern framkallar en spänning klyftan mellan de två leder kommer att op amp scenen. Justering av detta expanderar eller kontrakt stabil värdeintervallet i systemet vilket gör att vissa skillnader föreligger mellan ljusintensiteten på LED utan automatiskt köra motorn. De andra två potentiometrar justera balans punkt i systemet. Detta måste ställas in så att motorn inte startar när lika belysning ges till lysdioderna.

Jag vill påpeka att nuvarande ständigt kommer att dras genom input och kalibrering scenen. Jag har valt någorlunda högt motstånd värden (den högsta jag hade på hand för breadboarding) för att begränsa strömmen till ett mycket lågt värde. Innan jag gör PCB prototypen jag mäter sysslolös effektförlusten av kretsen med två multimetrar, en för ström och en för spänning och optimera detta skede för minsta parasitiska effektuttaget. Power (P) är lika till nuvarande (jag) alltid spänning (E) eller P = jag * E.

Produktionen av bearbetningsstadium styr vilka transistorer är öppna i H-bryggan. När en går till hög, PNP transistor kommer nära och NPN transistor öppnas. När det går låg uppstår motsatsen. Förfarandet kretsen är konstruerade så att när A är hög, B är låg och vice versa. Med en hög och B låg passerar en ström genom motorn från höger till vänster som visas i schematiskt. Om B är hög och A är låg, kommer att nuvarande gå igenom motorn från vänster till höger. Detta orsakar motorn att vända i olika riktningar beroende på input och så småningom att solpanelen att anpassa för att direkt möta solen.

Dioder i H-bryggan, kallas flyback dioder, är där för att förhindra skador till kretsen. När du kör en induktiv last som en motor stora kan spänningstoppar uppstå när du ändrar nuvarande. En plötslig nedgång i nuvarande kommer att framkalla en stor spänning spike och genom att ansluta dioder som visas aktuellt ges en bana att resa men som inte kommer att steka vår elektronik.