farmbot硬件入门教程-利用太阳能为 FarmBot 供电

说明：

• 使用专用的离网​​太阳能系统为 FarmBot 供电的 DIY 说明

了解 FarmBot 的能源使用情况

• 要使用太阳能为 FarmBot 提供电力，您首先需要计算 FarmBot 的用电量，以便可以适当调整太阳能系统的大小。您可以通过估算每个组件的占空比，然后计算估计的能源使用量来做到这一点

组件每日能源使用量

• 成分 功率（瓦） 占空比 （％） 每日能源使用量（瓦时）
  树莓派 2 3.0 100％ 72
  Arduino Mega 2560 1.0 100％ 24
  3x NEMA 17 步进电机 30.0 3 至 15% 21.6至108
  电磁阀 30.0 0.5 至 3% 3.6 至 21.6
  真空泵 186.0 0.25 至 1% 11至45
  可选： 12 伏工具 5.0 至 132.0 0.5 至 3% 0.6 至 95
  可选： Raspberry Pi 相机 1.5 100％ 三十六
  可选： USB WiFi 适配器 1.0 100％ 24

每日能源使用总量

• 系统配置 每日总能源使用量（瓦时）
  无需附加组件，使用率低 132.2
  无附加组件，中等使用率 201.4
  无需附加组件，使用率高 270.6
  所有附加组件，使用率低 192.8
  所有附加组件，中等使用率 309.2
  所有附加组件，使用率高 425.6

• 从上表可以看出，如何配置和使用 FarmBot 将显著影响每日总能耗

太阳系规模

• 确定 FarmBot 的每日用电量后，您需要调整太阳能电池板和电池的大小，以便可以连续运行 FarmBot 而不会耗尽电量。在这些说明中，我们将在加利福尼亚州圣路易斯奥比斯波安装一个系统，那里绝大多数日子都是晴天。此外，我们将使用 250 瓦时的估计每日用电量，我们认为这与平均系统配置和用电量一致。

确定太阳能电池板的尺寸

• 在晴天，您的太阳能电池板需要产生比 FarmBot 使用的更多的电力，以便将多余的能量保存在电池中以备雨天使用。如果您居住的地方经常阳光充足，那么您可能不需要每天储存大量剩余电力，因为几天内您就可以积累足够的能量储备。如果您居住的地方雨水、云层、雪或雾气较多，您可能需要大量剩余电力，这样您就可以完全给电池充电，并仅靠一天的阳光来运行 FarmBot。

• 根据经验，如果位置正确且天空晴朗，太阳能电池板每天应该能够获得大约 5 小时的可用阳光。对于我们在圣路易斯奥比斯波的安装，我们将使用中型 100 瓦太阳能电池板。这意味着我们可以预期在晴天每天产生 500 瓦时的能量。这将能够为我们的 FarmBot 供电一天（250 瓦时），并为我们的电池额外注入 250 瓦时的能量，这将足以满足一天的运行需求。

电池尺寸

• 由于圣路易斯奥比斯波不常下雨或阴天，我们计划储存足够两天无阳光使用的能量。这意味着我们最多需要 500 瓦时的电池容量 - 我们的 FarmBot 两天使用的电量。考虑到太阳能电池板即使在下雨天或阴天也只能产生少量电力（其额定功率的 10-25%），我们可以指望在恶劣天气的每一天至少获得 50 瓦时的充电量。这意味着我们应该能够以大约 400 瓦时的电池容量运行我们的 FarmBot 两天。

• 对于我们的应用，我们选择了 12 伏、35 安培小时的深循环铅酸电池，它可容纳 460 瓦时的能量。

• 12 伏、35 安培小时深循环密封铅酸电池

购买组件

• 您可以使用任何品牌的太阳能电池板、充电控制器、电池和交流逆变器，只要它们设计成可以安全地相互配合使用即可。在下表中，我们推荐了我们的圣路易斯奥比斯波系统中使用的特定组件

• 成分 推荐供应商 成本
  100 瓦、12 伏单晶太阳能电池板、充电控制器和线束 Renogy/亚马逊 170美元
  12 伏、35 安培小时深循环密封铅酸电池 亚马逊 $64
  可选： 400 瓦功率逆变器（12 伏直流电至 110 伏交流电） Bestek/亚马逊 35美元
  可选： LCD 数字功率计 亚马逊 15.89 美元
  总计（含选项） $284
  总计（无选项） $234

组装说明

步骤 1：安装太阳能电池板

• 您要做的第一件事就是在 FarmBot 附近找到一个阳光充足的地方。如果您住在北半球，您的面板需要朝南。如果您住在南半球，您的面板需要朝北。确保尽量减少附近树木和植物、建筑物甚至 FarmBot 本身对面板的遮光。记住太阳在一天中如何移动，以及它如何随着季节而变化。

• 选择位置后，继续安装面板。有些面板配有安装支架，有些配有小型可调节支架，有些则只有面板。您可能需要用木材或铝挤压件建造一些支撑基础设施。您也可以使用现有建筑物或高架床来支撑面板。每次安装都会有所不同。

• 对于我们的示例安装，我们使用房屋的朝南一侧来支撑面板的一半，而另一半则由两个铝挤压件和一些螺钉、三通螺母、角支架和锁紧螺母支撑。

优化面板角度

• 根据您所在的纬度，您需要将太阳能电池板的角度调整为朝向太阳，以便每天获得最大的电力。下表建议了不同纬度的最佳太阳能电池板角度。

• 纬度 最佳面板角度
  0° (基多) 0.0°
  5° (波哥大) 4.4°
  10° (加拉加斯) 8.7°
  15°（达喀尔） 13.1°
  20°（梅里达） 17.4°
  25° (基韦斯特、台北) 22.1°
  30° (休斯顿、开罗) 25.9°
  35°（阿尔伯克基、东京） 29.7°
  40° (丹佛、马德里) 33.5°
  45° (明尼阿波利斯、米兰) 37.3°
  50° (温尼伯、布拉格) 41.1°

步骤 2：连接面板和充电控制器

• 按照面板和控制器套件制造商提供的说明进行操作。一般来说，这只需将太阳能电池板的输出连接到充电控制器的输入即可。请记住：负极/接地连接到负极/接地，正极连接到正极。

步骤 3：连接电池和逆变器

• 您可以通过两种方式完成此操作。两种方式的功能相同。一种方法可能比另一种更适合您，或者一种方法可能更适合您的电线长度、可用的连接器类型以及组件的位置。仅选择一种方法

• 方法 1
  首先将充电控制器的输出连接到电池。然后将电池连接到逆变器的输入。

• 方法 2
  首先将充电控制器的输出连接到逆变器的输入。然后将电池连接到逆变器的输入。

• 步骤 4：对充电控制器、电池和逆变器进行防雨处理
  确保将这些组件放置在防雨位置。这可以是面板下方、房屋或棚屋内，也可以是其他类型的屋顶结构下方。雨水不可能直接滴落到组件上，也不可能沿着墙壁或边缘流下。请做好相应的计划，以以防大风导致雨水以一定角度进入；以及可能存在于太阳能系统周围的洒水器、软管和其他水源

步骤 5：添加功率计（可选）

• 将功率计安装在可以轻松读取 LCD 屏幕的地方，同时确保其不受雨淋。按照制造商的说明连接仪表

步骤6：插入FarmBot

• 将 FarmBot 插入逆变器输出，然后打开逆变器。