Пылесос с солнечной батареей

Пылесос-робот для чистки солнечных батарей

Главная страница » Пылесос-робот для чистки солнечных батарей

Изготовление пылесоса-робота, основное предназначение которого – чистка солнечных панелей, это удачная инструкция как сделать пылесос работ своими руками. Применение солнечных панелей — актуальная тема. Ставкой на технологию солнечной энергии пытаются решить проблемы дороговизны ископаемых энергоресурсов. Между тем, как выясняется на практике, обычная пыль, оседающая на поверхности солнечных панелей, резко снижает эффективность этого типа приборов практически наполовину. По мнению специалистов, удачной защитой в таких случаях является пылесос-робот, настроенный на периодическую уборку поверхности солнечных панелей.

Технология и концепция пылесоса-робота

Цель публикации – не столько знакомство с технологией очистки солнечных панелей, сколько предоставление читателям информации о базовом конструктивном исполнении пылесосов-роботов.

Опираясь на этот материал, допустимо создать необычный пылесос-робот своими руками, что видится увлекательным и полезным делом для людей молодых, настроенных жить творчески.

Рассматриваемая ниже конструкция пылесоса-робота способна точно обнаруживать границы поверхностей, работать в условиях наклонных плоскостей, автоматически находить док-станцию и подключаться с целью подзарядки аккумулятора.

Концепция пылесоса-робота для чистки солнечных панелей, учитывает следующие факторы:

• наклон поверхностей,
• количество поверхностей,
• сканирование и фиксация границ поверхностей,
• запланированное время,
• типичный алгоритм.

В принципе, пылесос, предназначенный для домашнего применения (например, Roomba), вполне может использоваться для чистки солнечных батарей.

Однако для такой техники характерны некоторые особенности, например, ИК-датчики обнаружения стен или установка виртуальных препятствий. Рассматриваемая конструкция таковых особенностей не имеет, так как солнечные панели не имеют стен.

Хаотично исполненная, просто и кустарно построенная — конструкция пылесоса-робота, которая работает не хуже промышленных моделей

Но в противовес Roomba и аналогичным конструкциям, есть индивидуальные преимущества – поддержка работы на поверхностях, имеющих наклон и применение ультразвукового датчика вместо ИК-датчика, который может не сработать при солнечном освещении.

Чтобы покрыть все пространство солнечных панелей, путь предварительно определен. Пылесос-робот перемещается по определённому пути, используя схему возвратно-поступательного движения. Обратная связь с ультразвуковым датчиком и акселерометром используется для обнаружения границ панелей и места пребывания.

Стартовая панель системы пылесоса-робота

Стартовая панель MSP430G2 используется для общего управления пылесосом-роботом. Стартовая панель запускает ультразвуковой датчик и обрабатывает через АЦП входящие сигналы от акселерометра, а также импульсы эха от ультразвукового датчика для управления навигацией.

Через стартовую панель передаются сигналы управления двигателями, принимаются сигналы от индикатора уровня заряда аккумулятора для отслеживания напряжения источника питания.

Общий выходной сигнал от MSP430 используется для одновременного управления подвижной щеткой и пылесосом. Поскольку пылесос требует большого количества тока, он подключается непосредственно к батарее и управляется с помощью ключевого транзистора типа MOSFET (IRFZ44).

Схема питающего модуля с полимерным аккумулятором

Питающий модуль постоянного тока с литиевой батареей для заряда подключается к док-станции. Питающий модуль содержит 6-элементный аккумулятор напряжением 12.6V и рассчитан на входное постоянное напряжение 15 – 40 вольт.

Принципиальная схема модуля, посредством которого осуществляется подзарядка аккумуляторной батареи пылесоса-робота очистки панелей солнечных батарей

Схема модуля включает регулятор напряжения на LM317, транзистор BC547, двойной операционный усилитель LM358N и мощный MOSFET ключ IRF540N. Для обеспечения безопасности к зарядной цепи добавляется схема защиты от перенапряжения.

Для регулирования питания используются преобразователи LM2675-5.0 и LM2675-3.3. Схема преобразователя также содержит диодный и LC-фильтр. Использование LC-фильтра видится характерным для достижения выходного сигнала постоянного тока без пульсаций.

Схемой предусматривается линейная регулировка скорости заряда батареи или тока потребления от солнечных панелей, поскольку напряжение заряда поддерживается постоянным. Завершение зарядки аккумулятора указывается контрольным светодиодом.

Схематичное исполнение модуля индикации, показывающего уровень заряда аккумулятора, входящего в комплект пылесоса-робота

Индикатор уровня заряда построен на основе микросхемы типа LM 3914. Использование этого электронного компонента обеспечивает высокую точность определения границы заряда. Схема калибруется на границу – 12,6 вольт.

Управление двигателями и навигацией

Модуль управления двигателем построен на TPIC0298 или аналогичной электронике. Применение этой микросхемы обусловлено потреблением двигателями более высоких токов, чего не могут обеспечить драйверы двигателя на L293D. Микросхема TPIC0298 обеспечивает максимум 2A на один канал.

Чтобы гарантировать, что пылесос-робот перемещается по правильному пути, два акселерометра и ультразвуковые датчики используются для управления ориентацией и обнаружения кромок панелей, соответственно.

Схема управления моторами пылесоса, где применяется достаточно мощное по току решение. Тем не менее нагрузка на батарею остаётся на низком уровне

Трехходовые акселерометры построены на MMA7361 и обладают чувствительностью до 800 мВ/г. Ультразвуковой сенсорный модуль, выполненный на HCSR04, используется для обнаружения препятствий вдоль всего пути.

Алгоритм планирования пути для пылесоса-робота

Пылесос-робот пересекает путь, как показано на рис. 2.2. Этот предопределенный путь гарантирует, что общее пространство солнечных панелей эффективно покрывается. Ультразвуковой датчик используется для обнаружения границ панели солнечных батарей.

Чтобы оставаться на определенном пути, выходные сигналы от акселерометров обрабатываются микроконтроллером MSP430G2553 и сравниваются с заранее определенным набором значений.

Модульный алгоритм: 1 — зарядный модуль; 2 — батарея; 3 — конвертер: 4 — акселерометр; 5 — индикатор; 6 — драйвер моторов; 7 — ультразвуковой датчик; 8 — ключ; 9 — мотор пылесоса; 10, 11 — правый и левый моторы; 12 — мотор щётки

Метод управления пропорциональной интегральной производной (ПИД) реализуется путем добавления вычисленной ошибки к значению регистра захвата/сравнения таймера.

Этим значением изменяется сигнал ширины импульсной широты (PWM), указанный в качестве входного сигнала для драйвера двигателя. Общая погрешность (e) определяется формулой:

e = (ep * kp) + (ei * ki) + (ed * kd)

где ep, ei, ed — это пропорциональные, интегральные и производные ошибки, обнаруженные путем сравнения показаний акселерометра с заданными значениями kp, ki и kd, которые обнаруживаются повторным тестированием на наклонных поверхностях.

Определенный набор значений выбирается таким образом, чтобы применить для любого небольшого наклона. Алгоритм ПИД-регулирования используется только для управления навигацией пылесоса-робота, так что общее пространство солнечных панелей эффективно покрывается.

Пылесос-робот: алгоритм зарядки аккумулятора

В попытке улучшить эффективность и долговечность батареи, в данном решении реализованы два состояния зарядки:

1. Аккумулятор заряжается до заданного порога 12,6 В.
2. Заряд выполняется при более низком токе.

Таким способом заряда удаётся предотвратить возможные разрушения, характерные при нарушениях зарядных режимов.

Конструктивное исполнение пылесоса-робота

Пылесос-робот построен на базе круглого шасси, сделанного из дерева. Момент движения машина получает от двух двигателей постоянного тока, расположенных диаметрально противоположно один другому.

Конструктивное построение пылесоса-робота выглядит не совсем эстетично с дизайнерской точки зрения, но этот момент легко исправить при желании

Используемые колеса изготовлены из пластика и наделены дополнительным захватом из резины. Колёса пылесоса-робота имеют диаметр 11,3 см, чем обеспечивается достаточный захват и стабильность хода.

На разделе диаметра шасси размещены два небольших резиновых колеса. Конструкция пылесоса-робота использует дифференциальный привод для рулевого управления.

Конструкция дифференциального привода допускает повороты с нулевым радиусом и обеспечивает лёгкое рулевое управление. Используемые двигатели хода имеют крутящий момент 12В, 5 кг/см.

Редукторный электродвигатель с боковым валом имеет скорость 60 об/мин. Чистящая щётка функционирует через зубчатую передачу, от двигателя постоянного тока 12В, 300 об/мин.

Вакуумный канал основан на двигателе мощностью 250 Вт, с вращением вала 20000 об/мин. Слот установки механизма на шасси закреплен чуть выше уровня «земли».

Пылесос-робот поддерживается с помощью механических опор. Базовая конструкция аппарата построена с использованием индивидуального кузова для чистки ковров.

Все контуры установлены на акриловом листе, сбалансированном с помощью шпилек на деревянном шасси. Ультразвуковой датчик установлен спереди.

Общая схема конструкции показана выше. Переходы от одной солнечной панели к другой панели и к док-станции, строятся с использованием обычных деревянных досок соответствующих размеров.

Источник

6 компактных аккумуляторных пылесосов для вашего автомобиля

Для многих автомобиль это не только средство передвижения, но и фактически член семьи. Да, это всего лишь «железка», но истинный автолюбитель холит и лелеет своего железного коня. Кроме поддержания исправного технического состояния это выражается и в поддержании чистоты. И если внешне автомобиль помыть довольно просто, то уборка внутри может создать некоторые сложности. Пыль, грязь, песок — все это попадает в салон, оседает на ковриках и креслах, особенно если в семье есть дети, которые не слишком переживают о чистоте подошвы своей обуви. Конечно можно обойтись мойками самообслуживания, где есть платные пылесосы. Но гораздо выгодней купить свой пылесос, который со временем окупится и будет экономить вам деньги. Да и в плане удобства только выиграете, ведь уборку можно сделать в любое время и любом удобном месте. Сегодня покажу несколько интересных и популярных моделей, парочку из которых я уже заказал и в ближайшие месяц — два сделаю по ним полноценные обзоры.

Автомобильный пылесос Tomule

Наиболее часто заказываемая модель на Aliexpress, в первую очередь конечно из-за своей цены. Пылесос подойдет для поддержания чистоты в автомобиле, он хорошо собирает пыль, шерсть и мелкий мусор. Пылесос максимально простой и включается\отключается просто нажатием одной кнопки. Сила всасывания заявлена на уровне 6000 Pa, а аккумулятора емкостью 2000 mAh хватит до 25 минут работы. В комплекте есть несколько насадок для разных типов поверхности. Кстати пылесос продается как с аккумулятором (беспроводной), так и с проводным питанием от прикуривателя автомобиля. Второй вариант будет дешевле, но я бы не экономил — отсутствие проводов позволяет удобно убрать и на задних сидениях и в багажнике.

Baseus A2

Еще один компактный пылесос, но уже от более известного бренда Baseus. Это пылесос не слишком мощный и конечно не справится с сильными загрязнениями, а вот для поддержания чистоты подойдет идеально. Пыль с сидений собирает хорошо, есть насадка для точечной уборки в труднодоступных местах. Если у вас есть собака, то вы в курсе, сколько остается после нее шерсти. Пылесос поможет решить и этот вопрос. Мощность всасывания 5000 Pa, а полного заряда хватит на 18 минут непрерывной уборки. Преимущества модели: невысокая стоимость и компактные размеры, которые позволяют возить его просто в бардачке или кармашке сидения.

Автомобильный пылесос 70 mai mini

Иногда лучше немного переплатить за бренд, чем потом жалеть о покупке. Так подумал и я, когда покупал себе пылесос 70 mai. Не смотря на те же заявленные 5000 Pa силы всасывания, что и у более дешевых моделей, в отзывах пылесос сильно хвалили. И действительно, он неплохо убирает, собирая не только мелкий мусор и пыль, но и грязь покрупнее, вроде песка и мелких камушков. С ворсы конечно собрать мусор выходит не очень быстро, но за 20 минут я навел в машине идеальный порядок, дважды вытряхнув мусор и пыль из контейнера. Машина если грязная, то первичный фильтр забивается достаточно быстро и прямо во время уборки может потребоваться его почистить. Благо занимает это не более минуты, разбирается и собирается все очень просто. Есть различные насадки (для дивана, для труднодоступных мест) и в принципе такой пылесос часто выручает и дома. Заряда хватает на 24 минуты уборки, а для понимания его остатка есть светодиодная индикация. В комплекте с пылесосом есть мешочек для его хранения. Этим пылесосом пользуюсь уже около месяца и планирую позже сделать полный обзор.

Baseus A3

Если ищите модель помощнее, то обратите внимание на модель Baseus A3. Этот пылесос имеет 2 режима мощности. Первый режим подойдет для уборки пыли, шерсти и мелкого мусора. Второй режим подойдет для уборки песка, кусочков грязи и камушков. Заявлена мощность всасывания до 15 000 Pa, а 4 аккумулятора, емкостью 2000 mAh каждый, обеспечат до 45 минут непрерывной уборки. Еще одна интересная особенность — встроенный фонарик, который позволяет заметить мусор во время уборки даже в темных местах, вроде ковриков под панелью приборов или под сидением. Сменные насадки, HEPA фильтр и моющийся резервуар для пыли также присутствуют. Эту модель я тоже заказал и в будущем сделаю полноценный обзор.

ILIFE G50

Пылесос ILIFE G50 это универсальное устройство, которое большую часть времени может выполнять роль инструмента для уборки в квартире. Однако сняв длинную трубу воздухозаборника и надев на него соответствующую насадку, он отлично подойдет для уборки в автомобиле. Мощность всасывания до 10 000 Pa, есть 2 режима мощности, большой бак для мусора типа «циклон», до 35 минут уборки от одного заряда.

Dreame V10 Plus

Самый мощный и функциональный пылесос подборки — Dreame V10 Plus. Он один способен раз и навсегда закрыть вопрос уборки, как в квартире, так и в автомобиле. Сила всасывания 22000 Pa, а этого достаточно для уборки абсолютно любых загрязнений, таких как: песок в ворсе, засохшая грязь, щебенка и пр. С помощью гибкого шланга вы достанете до любых участков, а подсоединив удлинитель и турбощетку, вы быстро уберете в квартире. Всего доступно 3 режима мощности: стандартный подойдет для не очень сильных загрязнений и в этом режиме пылесос может проработать целый час. В эффективном режиме мощность увеличивается, а время работы сокращается до 28 минут. В турбо режиме пылесос способен проработать всего 10 минут, зато тянет он очень сильно и уберет все до последней пылинки. От мощности напрямую зависит и шум, но если хотите идеальной чистоты, то придется потерпеть. Хотя по сравнению с другими пылесосами он шумит меньше, т.к используется бесщеточный двигатель и с дополнительной шумоизоляцией.

Источник