Nachbau des astronomisch geführten 2-Achs Solartracker.


aktualisiert am 10.11.2019

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Nachbau der Solar Tracker Steuerung:

Wer Geld sparen will muss die Steuerung von Hand verdrahten, wer es sich einfach machen will greift auf die gedruckte Schaltung zurück.

Beim Aufbau der Platine sollte man sich allerdings darüber im Klaren sein, dass so eine Anlage 20 Jahre und mehr fehlerfrei arbeiten soll.
Kalte Lötstellen, Verdrahtungsprobleme durch zu dicht aneinander liegende Drähte usw. können früher oder später zu Problemen führen.
Es sollte deshalb sehr genau gearbeitet werden und lieber einmal mehr alles kontrollieren. Besonders bei Temperaturschwankungen (Sommer/Winter) wird die Platine mechanisch beansprucht.
Deshalb jede Lötstelle mehrfach prüfen.

Ich empfehle die IC´s auf Fassungen zu setzten, und zwar auf Präzisionsfassungen. Wem das zu teuer ist, sollte auf jeden Fall den PIC18F2620 auf so eine Fassung spendieren.
Sollte mal ein Software-Update erforderlich sein, muss man sich nicht mit dem Auslöten herumquälen. Zuerst werden die Bauteile mit niedriger Bauhöhe eingebaut,
dann werden die größeren Bauteile eingesetzt. Da keine SMD-Bauteile zum Einsatz kommen ist das Einlöten relativ einfach. Bei den LED´s, Dioden und Elkos ist auf die richtige Polung zu achten.

Bei dem Spannungsregler (IC 10) handelt es sich um einen TSR-1-2450 Festspannungsregler mit 5 Volt von TRACO POWER. Bitte NICHTS anderes verbauen! Ein LM7805 o.ä. funktioniert nicht!

Der 20 MHz Ceramic Resonator ist nicht leicht zu beschaffen. Hier darf aber nichts anderes eingesetzt werden!
Ansonsten stimmt das gesamte Timing nicht! Nachbauten mit 16 Mhz oder 12 Mhz arbeiten nicht !!!!

Platine fertig bestückt Die bestückte Platine auf dem Lötplatz. Man leicht erkennen das Stiftleisten recht wenig Platz benötigen.

Hätte ich Schraubklemmen eingesetzt, wäre die Platine fast doppelt so gross geworden.
Diese Anschlüsse führe ich von den Stiftleisten auf Reihenklemmen bzw. Durchgangsklemmen. An diese wiederum schliesse ich die externe Verkabelung na.

Gut zu erkennen ist der Platz für den Netzwerkadapter. Dieser kommt erst später zum Einsatz.
Damit soll eine Master-Slave Betrieb ermöglicht werden und die Fernsteuerung per PC.

Der LAN-Adapter WIZ 812Mj, LED 2 und LED 3, R13 und R 14 brauchen nicht bestückt werden. Diese sind für spätere Erweiterungen vorgesehen. Ebenso kann das Relais K1 und die Diode D5 entfallen.

Diese Bauteile sind nur zur Programmierung des PIC18F4620 erforderlich. Da wohl kaum jemand eine Microchip Entwicklungsumgebung besitzt und auch kein Programmiergerät,
kann der fertig programmierte Chip von mir bezogen werden.


erster Prototyp Der Bestückungsplan gibt Auskunft darüber wo welche Bauteile ihren Platz finden.
Die Platine ist mit 100 x 100mm ausreichend groß dimenioniert um problemlos alles von Hand einlöten zu können.



Den Bestückungsplan des Solartracker als PDF gibt es hier.

Die Stückliste als Textdatei findet man hier.


Die Platine ist so entworfen worden, das man das Display in der oberen Hälfte montieren kann.
Benutzt man auf der linken Seite TOOLCRAFT Gelenkbolzen, lässt sich das Display bei Bedarf nach links aufklappen.

Ich habe mich entschieden, die Anschlüsse über Buchenleisten herauszuführen. Schraubklemmen hätten das Board deutlich vergrößert.
Das Gegenstück, also die Stiftleisten sind zwar komplizierter zu löten, aber mit etwas Übung klappt das schon. Alle Stifte müssen mit Schrumpfschlauch isoliert werden!
Weitere Vorteil der Stift- und Buchsenleisten ist die Tatsache das so eine Platine schnell gewechselt ist. Es sind nur die Steckverbinder abzuziehen, 4 Schrauben herausdrehen
und schon kann die Platine gewechselt werden. Von jeder Platine habe ich ein Stück in Reserve liegen falls mal ein Blitz in die Anlage schlägt oder
sonst wie ein Bauteil seinen Dienst versagt. Den Austausch der Elektronik kann somit auch ein Unbedarfter vornehmen.


Die Verdrahtung:

Montageplatte verdrahtet Die Montageplatte des Gehäuses ist gross genug um die Komponenten grosszügig anordnen zu können.
Oben rechts die Controller-Platine, links daneben die Motoren-Endstufe.

Unten links das 24 Volt Netzteil, ein Sicherungsautomate um die Phase abschalten zu können.
Daneben die Reihenklemmen, die Schnittstelle zur "Aussenwelt"

Die Verdrahtung ist so verlegt, dass Motorleitungen und Steuerleitungen nicht zu nahe aneinander liegen. Somit vermeide ich Störungen durch die PWM-Signale des Motors

Es fehlen noch die Klebeschellen um die Kabel ordendlich zu befestigen.



Für die Motorenleitungen habe ich 1,5 mm² Kabel gewählt. Da die Motoren ca. 2,5 Ampere aufnehmen ist das voll und ganz ausreichend.
Die Anschlüsse habe ich dann auf Durchgangsklemmen geführt. Das ist dann die Schnittstelle zur "Aussenwelt".

Als Netzteil habe ich das NDR-120-42 der Fa. Reichelt Elektronik eingesetzt. Es liefert max. 5 A Ausgangsstrom und ist mit 24 Euro nicht sehr teuer.

Es kann auch ein kleineres Netztteil eingesetzt werden, da nur immer ein Motor arbeitet und so nicht mit Strömen über 2,5 Ampere zu rechnen ist.
Allerdings hat das grössere Netzteil den Vorteil, dass es kaum Wärme erzeugt. Das ist besonders an heissen Tagen im geschlossenen Gehäuse von Vorteil.

Als Sicherungsautomat (Leitungsschutzschalter) dient ein einfacher 10-Ampere Automat. Diese hat eigendlich nur die Funktion als EIN- Ausschalter.
Die Komponenten lassen sich leicht mit einer Hutschine in den Steuerkasten einbauen.

Montage des Display:

Montage des Display Gut zu erkennen sind die Klappwinkel. Diese sind passend für die 6-Kant Distanzbolzen mit 3mm Gewinde.
Die Firma Pollin hat so manches an Distanzbolzen im Angebot

So kommt man leicht an die Controller-Platine ohne viel Schrauben zu öffnen.
Die Bohrungen der Platine sind genau an die Bohrungen des Display angepasst.

Allerdings kann jeder wie er mag das Display verbauen. Die max. Kabellänge beträgt ca. 5 Meter.
Das lässt viel Spielraum für eigene Anordnungen.


Der Verdrahtungsplan:

Verdrahtungsplan Im Verdrahtungsplan sind die Reihenklemmen nicht eingezeichnet. Denn es ist nicht zwingend notwendig Reihenklemmen einzusetzten.
Hier kann jeder die Verdrahtung wählen wie er möchte. Allerdings sollten Motor-Leitungen und Steuerkabel nicht zu nahe aneinander liegen.

Die Kontakte (Sö1 bis Sö4) für die Zwangsabschaltung der Motoren liegen verständlicher Weise ausserhalb des Gehäuses direkt an den Antrieben.


Den Verdrahtungsplan des Solartracker als PDF gibt es hier.

Nachdem die Verdrahtung fertig gestellt wurde kommt die fertige Montageplatte in ein Strahlwasserdichtes Gehäuse.
Ich habe mich für ein Vision-Gehäuse der Firma Steckdosen24.com entschieden.

Gehäuse Von diesen VISION Schaltkasten Leergehäuse habe ich so einige im Einsatz. Sie sind absolut dicht. Abwohl ich sie draussen moniert habe
ist noch kein Tropfen Wasser eingedrungen. Auch ist der Preis von mittlerweile mit rund 12,00 Euro einfach unschlagbar.





Die Endschalter:


Besondere Beachtung benötigen die Endschalter. Hier können nicht beliebige Schalter eingesetzt werden. Es müssen Endschalter mit einem Schließer und einem Öffner sein,
die elektrisch getrennt sind. Ansonsten wir die Controllerplatine zerstört. Die Endschalter der Firma Reichelt Typ: AZ 8169 CEJ Endschalter AZ8, 1S/1Ö, Federstab, Metallspitze sind z.B. mögliche Kandidaten. .

Endschalter Endschalter von Pollin Ein Endschalter von Pollin in IP65-Ausführung.
Das Gehäuse des Endschalter ist groß genug um eine 5 Ampere-Diode einbauen zu können.

Allerdings besteht bei diesen Typ von Schalter die Gefahr, dass bei Frost die Mechanik einfriert.
Nun könnte man die Endschalter beheizen. Allerdings ist der Aufwand dazu recht gross.

Hinweis: Kapazitive Näherungsschalter sind bei Frost und Eis ein deutlich besser geeignet!


Deutlich günstiger gibt es Endschalter in einer IP65-Ausführung bei der Firma Pollin. Allerdings habe ich keine Erfahrung wie gut oder schlecht die Dinger über viele Jahre hinweg arbeiten.
Der Endschalter von Pollin kostet mit rund 6,00 Euro nur 1/4 soviel wie die von Reichelt. Da macht es fast Sinn, einige Endschalter auf Lager zu legen um bei einem Ausfall
das Teil schnell wechseln zu können

Wer sich allerdings die Mühe macht berührungslose Endschalter einzubauen wird weniger Langzeit-Probleme haben.
Da kommen induktive- und kapazitve Endschalter in frage. Allerdings vertragen diese Endschalter kein Eis und kein Frost.
Der Einbau muss deshalb so gestaltet werden, das die Endschalter geschützt sind. Außerdem können sie nicht direkt an den Controller angeschlossen werden,
sondern benötigen ein Trennrelais mit einem getrennten Öffner und Schliesser. Dieses Relais einschließlich Diode können im Steuerungskasten eingebaut werden.


Endschalter Ein Vorschlag zum Adapter für Näherungsschalter.
Bei NPN-Typen muss die Schaltung natürlich angepasst werden.

Der Einsatz der Näherungsschalter ist auf jeden Fall zu empfehlen, da keine mechanischen Teile vorhanden sind.

Hinweis: Kapazitive Näherungsschalter sind bei Frost und Eis ein deutlich besser geeignet!


Fragen zu dem Adapter beantworte ich gern per eMail

Die Endschalter "S 1" bis "S 4" haben gleich zwei Funktionen. Zum Einen "melden" sie über den Schliesserkontakt wenn eine Endposition erreicht ist und gleichzeitig schalten Sie die Laufrichtung des Motor in Richtung Endschalter ab.
Damit wird verhindert, dass im Falle einer Störung die Motoren unkontroliert über die jeweilige Endposition hinweg drehen.
Die eingebauten Dioden lassen dann nur noch die umgekehrte Laufrichtung zu. Diese Funktion muss bei der Inbetriebnahme sorgfältig getestet werden.
Denn abhängig von den Motorenanschlüssen kann es erforderlich sein, die Richtung der Dioden zu tauschen.

Das Beste wäre, den Dreh/Schwenkantrieb auf der Arbeitsplatte liegen zu haben um dann alles testen zu können.
Aber mit 57 Kilo ist das kaum möglich. Deshalb kann man sich zur Simulation der Motoren eine 24 Volt Lampe aus dem KFZ-Bereich (Standlichtlampe LKW)
oder zwei antiparallel geschaltete Dioden mit einem Vorwiderstand von 1,2KOhm als "Motorsimulator" anschließen.
Am besten zwei verschiedene Farben, so lässt sich sogar ein Wechsel der Laufrichtung feststellen.

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