Windradmodell_P Seminar
1.0.0
Archivos CAD de las piezas que creé y el código que se ejecuta en Arduino Nano. También los archivos fuente del tablero que hice para este proyecto.
En el marco del P-Seminario Física en el ITG 2020-22 sobre el tema del cambio climático
Queríamos construir un modelo de aerogenerador y realizarle diversas mediciones. Como función adicional, debía seguir la dirección del viento, lo que era posible gracias a un motor paso a paso (NEMA 17-03 con 20 Nm y 0,2 A) en la base de la turbina eólica y un controlador de dos puntos. Se utiliza un controlador A4988 para el control. El microcontrolador es un Arduino Nano, que tiene un codificador rotatorio (KY-040) y un interruptor de palanca como interfaz. También se puede ajustar la velocidad de control del controlador de dos puntos. La información se puede leer en una pantalla LCD de 16x2 que se comunica con el microcontrolador vía I2c (con bus I2c). Una fuente de alimentación de CC genérica sirve como fuente de alimentación.
En la parte superior de la góndola de la turbina eólica hay un pequeño generador cuya potencia de salida cae a través de una resistencia de carga (>2 ohmios). El voltaje que cae a través de la resistencia se puede leer directamente de forma analógica con el ADC interno de 10 bits porque nunca excede los 5 V (el voltaje lógico del Nano). A partir de estos valores se puede obtener la potencia eléctrica total. (normalmente menos de 200 mW)
Otra forma de determinar el rendimiento es utilizando las palas del rotor detectadas. En el mástil hay un sensor ultrasónico HC-SR04 que cuenta simultáneamente las palas del rotor en intervalos de 5 segundos y luego muestra el resultado en la pantalla LCD. Esto permite comparar el rendimiento medido de dos maneras.
Diseñé todos los modelos 3D enumerados aquí en Autodesk Fusion 360 o SOLIDWORKS y los imprimí en una Prusa Mk2. Creé el diseño de la placa en Autodesk EAGLE y luego la fabriqué en casa usando el complemento ulp PCB-GCODE. El Arduino Nano fue programado utilizando el IDE de Arduino. En colaboración con Autoliv fabricamos las piezas de aluminio, los bujes de las hélices para distintos números de palas del rotor y la base para el motor paso a paso.
