如何利用ESP8266制作一个超级太阳能追踪器

这个项目是通过我们不断发展，使用从第一台跟踪器计算机中吸取的经验教训，同时在代码中结合了一些新东西制作而成的。

背景

我从小就对太阳能追踪器很着迷，曾在詹姆斯邦德的电影《拿着金枪的人》中看到过太阳能追踪器。于是我想，为什么不制作一个我多年来一直梦寐以求的东西呢，除开另外一个不切实际的“死亡射线”。

该项目由两个（双）塔建成。就像大多数双胞胎一样，他们有点细小的偏差，但最后一切都取得了好的结果。我自己设计/制造了这些，因为没有适用于中小型阵列的现成跟踪器套件。跟踪一两个面板是小菜一碟，但如果帆面积超过9平方米的8个面板则是一个完全不同的命题，尤其是在风速超过80公里/小时的情况下。

当我即将对”双胞胎“进行改造/大修时，出于机械原因，显而易见的选择可能首先是南塔。它是用东西颠倒的机制建造的。这是一个实验，它告诉我有充分的理由以“正确的方式”构建事物。“双胞胎”是更小的单元，每个单元只有1.5KW，。两座塔为位于北塔上的单个双输入逆变器供电。每个塔都有自己的电池组、太阳能调节器和跟踪计算机。然而，它们都来自位于南塔的同一个DC面板。这两个都是24V系统，而不是像东塔那样的12V。

而之所以途中需要更换改造的原因，相信在下图你也能够显而易见的看出来：

改进的同时我还希望该装置更紧凑，最好放在一个盒子里，这样我就可以安装在跟踪器框架的背面，与第一个装置中的传感器大致相同。当然，我决心把OTA搞好，这样我就不必带着笔记本电脑爬上电源阶梯来更改程序。

更大的CPU

是时候带上Mega和ESP8266了。Mega芯片的优点在于它有4个串行端口，这是芯片中串行通信最适合不过的。所以我可以连接GPS和逆变器以及蓝牙适配器，并且仍然有诊断端口的空间。与此同时，它还拥有更多的内存/代码空间。

取代物联网的GUI

是的，我们这次不把液晶面板放在设备上。

编码

我们弃用了80%的GUI原始代码。因此，我们可以获得一个堆内存空间，从而再删除它，此外还使用了更多的装载量来运行Web服务器。

这是一个方便的版本，易于拔出，并且I2C代码实际上可以留在原处，因此我可以随时将其重新插入以进行基准测试。

我使用TinyGPS作为GPSNEMA流的解析器。这从u-blox提供的大量数据中挑选出了跟踪器所需的3位信息。GPS锁定部分似乎非常重要，它确定数据是否有效。

作为ArduinoIoT的新手，写网页发生的第一件事就是我的可变内存用完了。经过一番阅读后，事实证明“F（）”宏是一个方便的工具包，这将字符串塞回它们可能属于的“代码段”中。

我必须为网页设计道歉，非常习惯于在一个大量空闲运行的庞然大物上使用ASP来生成我的页面（我是一个老派的纯HTML粉丝）。在Arduino领域，可怜的旧CPU正在尖叫着生成一个基本页面。更好的方法是使用javascript将负载卸载到Web浏览器，因为主机CPU很可能打包至少10倍于Mega的计算机功率。也就是说，我的页面与99.9%的设备/浏览器兼容，因为它是纯HTML并且不需要生成其他在线服务。非常适合独立应用。

该网站也是第一个切入点，因为我仍在研究在Arduino领域适合我的方法。因此，有很多代码示例Frankensteined以及我的一点点展示。

时间的东西有点令人生畏，因为似乎有太多的标准和细节需要结合在一起。最后，我设法弄清楚每个部分的方式和原因，并将计算全部放在同一个时区基础上，无论传入的真相来源是什么。跟踪器通过外部RTC使用基于Internet的GPSNTP。这是矫枉过正，但代码是这样编写的，因此您可以在硬件构建中删除时间源，并且软件在很大程度上可以接受。一个问题是，一旦你绑定到一个实时源，你就不能作弊，只需将时钟提前以偏置阵列或补偿角度偏移。您实际上必须使用角度偏移，因为时钟成为绝对变量而不是变量。

无线连接

回到WeMos，无论是作为屏蔽还是通过串行或modbusRTU接口的独立接口。另一种选择是外部以太网桥，功率是唯一的问题，因为需要手动绘制大约100mA。请注意，经过几次测量后，arduino以太网防护罩也变成了一只饥饿的野兽。

从我第一次体验ESP8266开始，它似乎真的很难生成页面。不过请注意，我一直在使用错误的螺丝刀一端，这个算是您应该将处理加载到更好的CPU的示例，或者在和我相同的情况下，只需将螺丝刀保持在正确的方向！

之后我又置办了一个新的WiFi模块，它只有一个uart、电平转换器，仅此而已。将它连接到CH340并从我最喜欢的工具之一向其发送AT命令，这让我陶醉在哪里以及如何浪费时间。如果您组织起来并且可以一次性吐出所有响应，那么这些工作非常出色，对于即时构建来说不是那么好，因为在您交换发送模式时会有很大的发送开销。这与Arduino以太网屏蔽不同，无论您发送多小块，它似乎都没有受到影响。因此，根据经验教训，我将跟踪器配置页面的生成时间从10秒缩短到了几秒。在我侵入已经工作的以太网屏蔽版本之前，这也是在概念验证代码中完成的。最终结果是Mega的两个版本的代码，

外壳

我决定把除了保险丝以外的所有电子设备都放在一个有透明盖子的盒子里，这样我就可以从下面看到我的LED矩阵。Web界面允许我交换XY轴并翻转+/-，因此我可以将设备放置在任何地方并且仍然可以正常工作。

透明的亚克力板也被用作安装所有板的底盘，因为我希望它对光和微波都是透明的。我没有测试过的一个问题是，如果GPS可以看穿太阳能电池板，但是考虑到外部天线的B计划。单个底盘层迅速变成了2层，并带有所有额外的衣架以实现功能蔓延。

以太网屏蔽有点像操作时刻，RJ45连接器靠在外壳边缘。也许我们需要将插座更换为垂直安装的插座，或者更换为可以安装在电子设备顶层的不同类型的屏蔽罩。最后，我将代码分成两个版本，以太网和ESP通过串行接口连接。同一个网站不同的输出界面。

我以为我的大盒子里会有很多空间，但功能蠕变是一个杀手，电源、RTC、矩阵显示、GPS和蓝牙模块。我的一位同事总是建议留出25%的额外机柜空间，只要你不想多放30%就可以了。

在塔上，到跟踪器上的N/S和E/W电机的执行器电缆必须重新布线，使用的电缆要少得多，因为它们不需要连接到塔底部的控制箱。当我们刚刚用完盒子里的空间时，保险丝将安装在外部，没什么大不了的，而且还可以断开设备进行维修。我将使用一条临时电源线并将设备连接到跟踪器的底部并进行老化测试。我不会工作，但不会连接到电机。我可以监控它并确保它在交换之前是100%。

功耗是唯一出现的问题。总功耗高于预期。我实际上认为可能存在短路，但对12V的输入电源进行了一些测量并发现。

总功耗为250mA

全球定位系统60mA

WiFi60mA

LED显示10-20mA

传感器20mA

RS-23210mA

剩下的（Mega和H桥）90mA

现在，在24V时，整个电池的电流约为150mA，因此我们的夜间燃烧量将在1.2到2.1AH之间，具体取决于季节。嗯，我们需要它来适应7/9AH电池的20%放电深度。