*** Versuchen Sie dieses Projekt nicht, wenn Sie mit Netzspannungen nicht zufrieden sind! ***

In diesem Projekt wird gezeigt, wie ein IV-Tracer (Current and Voltage Tracer) erstellt wird, mit dem die elektrischen Eigenschaften eines Solarpanels gelernt werden können.

Dieses Projekt wurde im Rahmen eines Abschlussprojekts der Elektrotechnik und Informationstechnik an der Ohio State University erstellt.

Zubehör:

Schritt 1: Was wir für dieses Projekt verwendet haben

Werkzeuge:

• Bohren
• Bohrer
• Philips Schraubendreher
• Lötkolben
• Wirestrippers
• Nadelzange
• Bananenstecker-Prüfleitungen

Teile:

In der Teileliste finden Sie eine vollständige Liste sowie Links zu allen Teilen.

Schritt 2: Bestellen Sie Ihre Leiterplatte.

Wir haben Advanced Circuits für unsere Leiterplatte verwendet, aber Sie können gerne jeden PCB-Shop verwenden, den Sie möchten.

www.4pcb.com

Wenn Sie Eagle Cad noch nicht auf Ihrem Computer installiert haben, können Sie die kostenlose Version über den folgenden Link installieren.

www.cadsoftusa.com/download-eagle/?CMP=KNC-GUS-FUS-GEN-SUP-CAD-Eeagle-CAD

Schritt 3: Bohren Sie Löcher für das Netzteil.

Bohren Sie mit dem Boden des Netzteils als Schablone 4 Löcher, die groß genug für die M4-Maschinenschrauben sind, durch den Boden des kräftigen Schuhkastens.

Schritt 4: Montieren Sie den Arduino Uno.

Entfernen Sie mit einem Kreuzschlitzschraubendreher die obere Wabenabdeckung vom Netzteil. Befestigen Sie 4 der M3-PCB-Abstandshalter mit M4-Unterlegscheiben an der Wabe, um zu verhindern, dass die Nylon-Abstandshaltermuttern durch die Wabe rutschen. Verwenden Sie dann einen anderen Satz Abstandshalter, um den Arduino an der Netzteilabdeckung zu befestigen. Achten Sie darauf, dass der Arduino die Metallabdeckung nicht berührt, da dies einen Kurzschluss verursachen kann.

Schritt 5: Löten Sie die Komponenten auf die Leiterplatte.

1. Löten Sie die Operationsverstärker, Widerstände, Kondensatoren, Drähte und den DAC anhand des mitgelieferten Schaltplans an die Platine.
2. Beschichten Sie die Rückseite beider Operationsverstärker mit einer gleichmäßigen Schicht Wärmeleitpaste, und achten Sie darauf, dass die Paste nicht auf die Operationsverstärkerstifte gelangt.
3. Positionieren Sie die Kühlkörper hinter beiden Operationsverstärkern und befestigen Sie die Kühlkörper mit einigen zusätzlichen PCB-Abstandshaltern an den Operationsverstärkern.
4. Löten Sie die Stifte der Kühlkörper auf die Platine. Seien Sie geduldig, da es eine große Menge Wärme braucht, um die Stifte auf die richtige Temperatur zu bringen, damit das Lot schmilzt.

Schritt 6: Montieren Sie die Platine oben auf dem Arduino Uno.

1. Stecken Sie die Header der fertigen Platine in den Arduino und befestigen Sie die Platine mit 3 M3-Nylon-PCB-Schrauben an den PCB-Abstandshaltern.
2. Befestigen Sie den 50-W-Widerstand mit den M3-Nylon-PCB-Schrauben und -Muttern an der Wabe, wie in der Abbildung gezeigt, und verwenden Sie die M4-Unterlegscheiben, um zu verhindern, dass die Schrauben durch die Wabe ziehen.
3. Befestigen Sie die Abdeckung wieder am Netzteil.
4. Schließen Sie die roten und schwarzen Kabel GND und 24+ mit einem Kreuzschlitzschraubendreher an die Klemmen V + und V- des Netzteils an.

Schritt 7: Montieren Sie den Arduino Uno und das Netzteil im Gehäuse.

1. Befestigen Sie das Netzteil und die Platinenbaugruppe im Gehäuse wie in den Abbildungen gezeigt mit den M4-Maschinenschrauben und Unterlegscheiben mit 8 Nylon-Unterlegscheiben, die das Netzteil über dem Gehäuseboden halten. Sie können diese zusätzliche Form verwenden, um Ihre Verbindungsdrähte wie in der Abbildung gezeigt zu verlegen.
2. Markieren Sie mit einem Permanentmarker die Löcher für den USB-Anschluss, die Bananenbuchsen-Testanschlüsse und die PG9-Kabelverschraubung.
3. Fügen Sie zusätzliche Löcher für die Belüftung hinzu, wie in den Bildern gezeigt.
4. Entfernen Sie die Netzteil- und Platinenbaugruppe aus dem Gehäuse.
5. Verwenden Sie einen Bohrer, um an jedem Punkt, den Sie markiert haben, Löcher zu erzeugen.

Schritt 8: Bohren Sie Löcher in das Gehäuse.

Verwenden Sie den Lüfter als Führungsbohrung, und bohren Sie sowohl die Befestigungslöcher für den Lüfter als auch die Löcher in dem vom Lüfter umschlossenen Bereich, wie in der Abbildung gezeigt. Stellen Sie sicher, dass der Lüfter zur Oberseite des Gehäuses zeigt, damit Platz für die Stromversorgung darunter ist.

Schritt 9: Schließen Sie das Netzkabel und die Testklemmen an.

1. Befestigen Sie die Netzteil- und Platinenbaugruppe wieder im Gehäuse.
2. Nehmen Sie ein Netzkabel mit einem Erdungsstift und ziehen Sie 1 Fuß der Außenjacke ab, wie in der Abbildung gezeigt.
3. Befestigen Sie die PG9-Kabelverschraubung an der Stelle, an der der Außenmantel abgezogen wurde.
4. Legen Sie einen halben Zoll Kupfer auf die Erdungs-, Leitungs- und Neutralleiter.
5. Befestigen Sie die Kabelverschraubung an der Außenseite des Gehäuses und verbinden Sie die Erdungs-, Leitungs- und Neutralleiter mit der Stromversorgung.
6. Verbinden Sie die roten und schwarzen Kabel von SP + und SP- mit den roten und schwarzen Testanschlüssen am Gehäuse.

Schritt 10: Montieren Sie den Lüfter.

1. Verbinden Sie die roten und schwarzen Stromkabel des Lüfters mit den Anschlüssen V + und V- des Netzteils.
2. Montieren Sie den Lüfter mit M4-Maschinenschrauben, Unterlegscheiben und Muttern an der Innenseite des Gehäuses. Achten Sie dabei darauf, dass der Richtungspfeil auf der Seite des Lüfters zur Innenseite des Gehäuses zeigt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Lüfter Luft in das Gehäuse drückt.
3. Bringen Sie den Deckel oben am Gehäuse an.

Schritt 11: Laden Sie die Firmware auf den Arduino Uno.

Wenn Sie die Arduino IDE noch nicht installiert haben, gehen Sie zu http://www.arduino.cc/en/Main/Software und installieren Sie die IDE auf Ihrem Computer.

1. Öffnen Sie die enthaltene IVCruveTracer.ino-Datei mit der Arduino-IDE.
2. Schließen Sie den IV Curve Tracer mit einem USB-Kabel und dem USB-Anschluss am Arduino an den Computer an.
3. Wählen Sie das Arduino Uno-Board aus, indem Sie zu Tools, Board wechseln und das Arduino Uno auswählen. Wählen Sie dann den vom Arduino verwendeten Com-Port aus, indem Sie auf Extras und dann auf Port gehen.
4. Klicken Sie auf die Schaltfläche Hochladen (Pfeil nach rechts) und warten Sie, bis die IDE den Firmware-Upload abgeschlossen hat.
5. Schließen Sie die Arduino IDE.

Schritt 12: Installieren Sie die IV Curve Tracer-Software.

Installieren Sie die in diesem Schritt enthaltene IV Curve Tracer-Software. Das Installationsprogramm fordert Sie möglicherweise auf, das Microsoft.net-Framework zu aktualisieren oder zu installieren.

Schritt 13: Verbinden Sie die IV Curve Tracer Software mit dem Arduino.

Öffnen Sie die IV Curve Tracer-Software und wählen Sie den Com-Port, mit dem Ihr Arduino verbunden ist, über das Dropdown-Menü in der oberen rechten Ecke der Benutzeroberfläche aus.

Öffnen Sie das Menü Verbinden / Trennen oben links auf der Benutzeroberfläche und klicken Sie auf Verbinden. Die Schaltfläche Aufnahme wird sichtbar und die Software ist jetzt bereit, eine Kurve zu zeichnen.

Schritt 14: Verbinden Sie den IV Curve Tracer mit einer Solarzelle.

Stecken Sie das Netzkabel in eine Steckdose und verbinden Sie das Solarpanel mit Hilfe von Prüfkabeln mit den Bananenstecker-Prüfanschlüssen. Verbinden Sie die positive Seite der Solarzelle mit dem roten Testport und die negative Seite der Zelle mit dem schwarzen Testport.

Schritt 15: Zeichnen Sie eine Kurve.

Wählen Sie die Start- und Endspannung für das Diagramm mit den Schiebereglern unter der Schaltfläche Löschen. Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche Erfassen, um eine Kurve in der Grafik zu zeichnen. Sie können bis zu 5 Kurven in einem Diagramm darstellen.

Schritt 16: Zusätzliches Material.

Der beigefügte Stundenplan kann verwendet werden, um eine Klasse über die Eigenschaften von Solarzellen zu unterrichten.

Der Code für die PC-Anwendung, mit der die Kurven gezeichnet werden, ist ebenfalls enthalten und kann mit Microsoft Visual Studio Free Community Edition bearbeitet werden.